单相光伏并网发电系统的NPC三电平逆变器研究

为提高单相光伏并网发电系统的功率因素和输出电压电能质量,降低逆变器单位功率的成本和谐波含量,提高系统的灵活性,提出了一种NPC三电平单相光伏并网逆变器。分析了NPC型三电平的工作原理,研究了NPC型三电平直流侧中点电位不平衡问题,采用空间矢量控制的SVPWM方法对逆变器进行控制。基于MATLAB/SIMULINK仿真环境,建立了NPC三电平SVPWM控制的单相光伏并网发电系统,仿真结果验证了逆变器及控制策略的有效性。     

新型Z源不对称三电平逆变器及中点电位控制方法研究

为克服单Z源中点箝位型NPC(neutral point clamped)三电平逆变器主电路所需器件多、硬件成本高的缺点,提出了一种新型Z源不对称三电平逆变器拓扑结构,该拓扑不需要箝位二极管,同时保持了Z源三电平逆变器的固有优势。根据其特有的上、下直通状态插入规律以及对中点电位的影响,提出一种最优空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)控制策略,通过调节上、下直通时间,在实现直流升压的同时有效抑制了中点电位的偏移,且最大程度减小了直通动作产生的开关损耗。通过MATLAB/Simulink仿真,验证了该方法的可行性和有效性。     

混合四电平电压源逆变器及其中点电位控制

针对传统多电平逆变器结构较复杂的缺点,提出了一种混合四电平三相三桥臂电压源逆变器的拓扑结构及其中点电位控制方法,该拓扑结构将直流侧三个分压电容的电压调整为1∶2∶1的比例,利用相与相之间的电压差来实现与传统五电平结构相同的输出线电压电平数。与传统NPC型五电平逆变器相比,该结构所需开关器件更少,具有更高的经济效益。针对拓扑结构提出的中点电位控制方法,能够实现直流侧电容电压的平衡。通过在给定条件下的MATLAB/Simulink仿真验证,仿真结果为中频逆变电源的开发研制提供了一定的参考依据。     

DSP空间矢量控制三电平逆变器的研究

介绍了三电平PWM逆变器的研究前景和三电平空间矢量控制的原理，提出了一种基于检测直流侧电容电压和中点电流方向的新型平衡中点电位的空间矢量调制方法，讨论了这种方法的平衡中点电位的原理、脉冲序列的安排和该方法中小脉冲的处理和死区处理等。给出了用DSP LF2407A实现这种矢量控制方法的流程图，讨论了DSP实现中的一些问题。最后建立了三电平逆变器实验模型，实验结果验证了中点电位平衡方法的有效性和用DSP实现SVPWM的方便性。     

DSP空间矢量控制三电平逆变器的研究

介绍了三电平PWM逆变器的研究前景和三电平空间矢量控制的原理，提出了一种基于检测直流侧电容电压和中点电流方向的新型平衡中点电位的空间矢量调制方法，讨论了这种方法的平衡中点电位的原理、脉冲序列的安排和该方法中小脉冲的处理和死区处理等。给出了用DSPLF2407A实现这种矢量控制方法的流程图，讨论了DSP实现中的一些问题。最后建立了三电平逆变器实验模型，实验结果验证了中点电位平衡方法的有效性和用DSP实现SVPWM的方便性。     

基于滑模控制的三电平并网风力发电系统研究

本文提出一种基于滑膜控制和空间矢量调制的三电平并网风力发电系统。本文设计的非线性滑膜控制器控制并网无功电流和有功电流。由于NPC型三电平逆变器采用单直流电压,通过采用空间矢量调制方法中改变冗余小矢量方法实现中点平衡控制。研究了提出滑膜控制的并网无功电流和有功电流性能,实验验证了所提算法具有快速的跟踪性能,低THD输出电流和直流侧电容电压的平衡能力。     

二极管钳位型单相三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法

对单相二极管钳位型对称三电平逆变器和一种新型单相不对称三电平逆变器两种拓扑进行研究,提出一种适用于这两种拓扑结构的单相三电平逆变器空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法。该方法将单相空间矢量图分为4个区间,根据伏秒平衡原理,利用区间内的两个电压矢量实现对输出参考电压矢量的合成。提出根据负载电流方向和直流侧电容电压偏差的大小,来调整正负小矢量的作用时间的五段式脉宽调制方法,实现单相对称三电平逆变器直流侧电容中点电位的精确控制,减小开关器件的频率。在该调制方法下,新型不对称逆变器允许开关速度较快的器件和耐压值较高的器件工作在一起,结合了这些开关器件的特点。对两种单相三电平逆变器进行分析比较,并在两种拓扑上对本文所提SVPWM方法进行仿真和实验验证。     

不对称Z源逆变器的中点电位控制方法

针对不对称三电平4桥臂Z源逆变器拓扑结构,通过分析直流侧中点电位偏移问题,特别是不对称三电平拓扑结构的逆变器在进行空间矢量调制时因开关矢量缺失,无法通过冗余矢量进行中点电位控制的问题,根据Z源特有的上、下直通状态对中点电位的影响,并结合比例积分控制,提出了一种中点电位平衡控制策略,通过控制Z源上、下直通时间,在实现直流升压的同时有效抑制了中点电位的偏移。仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

基于开关电感的增强型Z源三电平逆变器

分析了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的常规单z源三电平中点钳位(NPC)逆变器的升压能力,指出若直通矢量作用时间不超过某一有效矢量的作用时间,则逆变器的电压增益最大值仅为1.15,不具备升压能力。对SVPWM方法作出修改,使电压增益与z源两电平逆变器的相同。为了进一步提高升压能力,提出一种增强型z源网络,直流母线的正端和负端各引入1个开关电感(SL)单元,不仅提高电压增益,而且在相同电压增益的条件下降低了在z源网络电容的电压应力,还能实现中点电位平衡。在此基础上又提出了升压能力更强的多单元开关电感增强型z源网络。仿真结果表明,改进SVPWM方法和新型拓扑对提高z源三电平NPC逆变器的升压能力十分有效。     

NPC型三电平并网逆变器模型预测功率控制研究

根据NPC型三电平逆变器的特点,本文提出一种新型模型预测功率控制,可以提高电流跟踪的速度和精度。首先对NPC型三电平逆变器进行建模,然后在两相静止坐标系下建立预测功率的模型,在此基础上提出了模型预测直接功率控制。该方法用电压矢量作为基本控制矢量,利用电压矢量误差最小的价值函数实现功率控制。并针对实际系统中存在延迟的情况,设计了延时补偿的控制方法。为了进一步解决NPC三电平逆变器的中点不平衡问题,通过侧电容和下侧电容电压的差值,通过选择小矢量实现中点电位平衡控制,实验结果验证了本文提出的新型模型预测直接功率控制策略可以同时实现并网电流快速跟踪和中点平衡控制问题。     

Z源NPC三电平变换器恒功率并网控制策略研究

Z源中点钳位式(NPC)三电平变换器把逆变和升压两种环节结合在一起,结构简单、工作效率高,但是针对这种结构输出的无功功率研究较少。提出了一种Z源NPC三电平变换器的恒功率并网控制策略。首先对这种变换器的结构及原理进行分析;再把恒功率控制引入到这种变换器的并网控制中,并采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)实现了变换器的并网控制。MATLAB/Simulink软件仿真结果证明了这种变换器能够提高电压升压比。该控制策略可使变换器输出的有功功率、无功功率稳定于设定值,且并网电流谐波较低。     

基于阻抗源的单相光伏并网系统研究

近年来太阳能并网发电系统得到广泛应用,并网逆变器是系统核心部件,系统中逆变器多采用多级式结构。采用阻抗源代替DC/DC升压装置,在升压的同时稳定逆变桥直流侧电压,保证后级逆变器的稳定工作,使并网电流相位严格跟踪电压相位,实现单位功率因数的并网。由于阻抗源不含开关管,允许桥臂直通短路状态的出现,消除了死区时间,降低成本的同时减小了并网电流的谐波畸变,改善了系统输出。采用文献[1]中的光伏阵列模型,利用改进的电导增量法实现最大功率点,解决跟踪速度及精度的矛盾,证明基于阻抗源的单相光伏并网系统的可靠性。     

NPC五电平Z源逆变器的设计研究

传统NPC五电平逆变器不具有单级升压的功能,直流电压利用率低,不允许上下桥臂直通,需引入死区时间,造成逆变系统安全性下降。Z源逆变器(ZSI)利用特殊的X型LC网络实现单级升压功能,同时允许桥臂直通,提高逆变器的可靠性。为此提出一种双Z源NPC五电平逆变器拓扑,分析其直通工作状态,并说明了此拓扑结构的合理性。基于传统NPC五电平逆变器的同相载波层叠PWM调制原理,设计了一种适用于五电平ZSI的同相载波层叠PWM调制法。仿真分析验证了此调制方法的合理性及NPC五电平Z源逆变器在提高直流电压利用率方面的优势。     

Z源级联三电平中点钳位逆变器

将Z源网络级联,并采用交替反相电压偏移(alternativephase opposition disposition,APOD)的方法对逆变器进行控制。在matlab/sinmulink下,建立Z源级联三电平逆变器的APOD调制模型,仿真结果显示新型拓扑升压因子有明显提高。为进一步验证新拓扑的有效性,进行了Z源级联逆变器的试验研究,试验结果证实新拓扑能够提高升压因子,扩大Z源逆变器的电压调节范围。     

具有中点电位平衡的Z源三电平NPC逆变器SPWM模糊控制算法

针对Z源三电平NPC逆变器的中点电位偏移问题,提出了一种具有中点电位平衡的SPWM模糊控制算法。该算法将电容电压的偏差与偏差的变化率作为模糊逻辑控制器的输入,直流参考信号的幅值为模糊逻辑控制器的输出。算法按照中点电位偏移的程度,通过模糊控制规则实时调节逆变器的上、下直通时间从而达到直流侧电容电压中点电位平衡控制,实现在Z源网络升压的情况下,有效地抑制中点电位偏移。同时,该控制算法不会增加额外的开关次数,因此不会增加逆变器的开关损耗。通过MATLAB/Simulink仿真分析,验证了相应抑制中点电位偏移的SPWM模糊控制算法的正确性和可行性。     

基于滑模控制的新型双准Z源NPC型五电平逆变器并网控制策略

针对传统双Z源二极管箝位(NPC)型五电平逆变器的Z源网络电感启动电流过大、升压能力有限等问题,提出一种新型的双准Z源NPC型五电平逆变器拓扑结构。用一种新型的双准Z源结构代替传统的双Z源结构,能够降低近2/3的Z源网络电感启动电流,提升逆变器直流侧电压接近2倍。将滑模控制应用到准Z源五电平逆变器系统的控制中,该方法无需线性化处理,只需通过系统数学模型就可推导出适当的控制规律。分析新型双准Z源五电平逆变器拓扑的工作原理;应用状态空间法和小信号模型对准Z源五电平并网系统进行数学模型推导和分析,并进行滑模控制器的设计;仿真和硬件实验结果表明,与传统比例-积分(PI)控制相比,滑模控制能够显著提高系统稳定性,降低电流谐波。     

三相八开关逆变器的容错控制策略

针对中性点箝位型（NPC）三电平逆变器的容错拓扑及其控制问题,考虑逆变器发生功率器件断路故障情况以及故障前后空间矢量的变化,当故障发生时,将输出端子连接到直流链路的中性点,建立可容错三电平逆变器模型,实现开路故障下的容错控制。同时考虑逆变器直流侧中点性电压平衡问题,采用零序电压注入法,抑制了中性点电位的波动。仿真结果证明了该容错控制策略的可行性和有效性。     

一种低耐压中性线谐波治理电路原理及实现

介绍了一种新型低耐压中性线谐波治理装置的主电路结构，并对其工作原理进行了分析。该结构基于零序谐波电压互感器思路。采用单相桥式逆变电路，其输出通过变比为1：1的隔离变压器与系统相连，不会增加逆变器承受的电流。隔离变压器原边采用Y0接法，副边采用开口三角形接法，逆变器无需承受系统基波电压，只承受零序谐波电压和不平衡电压，降低了主电路承受的电压；采用的器件少且电压等级低，节约了成本；直流侧电容由三相二极管整流器充电。并且由于补偿零序谐波，直流侧与交流侧交换的有功功率很小，因此无需对直流侧电压进行控制。研制了一套试验装置，通过实验结果分析可以看出，该电路具有耐压低、结构和控制简单、运行可靠等优点。