基于受控耗散Hamiltonian系统模型的光伏准Z源T型三电平并网逆变器控制策略

基于端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型的无源控制策略无需对受控对象进行线性化处理,它从能量成型与注入阻尼方面讨论受控对象的稳定性,简化了控制系统的结构。首先,利用状态空间法推导出准Z源T型三电平逆变器数学模型;其次,结合无源PCHD模型的控制规律选取能量函数与注入阻尼,并进行控制系统的设计。该控制策略不但使系统具有优良的动、静特性,且逆变器输出电流谐波低、经济性高;最后,仿真和硬件实验验证了基于PCHD模型的无源控制策略的正确性和有效性。     

基于SPWM的Z源三电平逆变器升压与中点平衡控制

Z源三电平逆变器通过注入直通状态可实现Z源三电平逆变器升压功能,但现有文献并没有考虑中点电位不平衡问题。为此,提出一种基于SPWM的方法来实现Z源三电平升压和中点平衡控制。首先通过注入直通状态实现升压控制,然后在此基础上,通过增加前馈改变直通占空比的方法实现了中点平衡控制。该方法不会增加Z源T型三电平逆变器的开关损耗,仿真和实验验证了所提方法的正确性。     

基于PCHD模型的三相四线电压型PWM整流器无源控制

本文首先建立了三相四线电压型PWM整流器的PCHD数学模型。根据控制目标,基于PCHD模型,利用IDA-PBC设计了PWM整流器的无源控制器。由于IDA-PBC采取能量成形和注入阻尼,可使能量存储函数快速趋于期望平衡点,实现控制目的。由无源控制器确定出dq0坐标系下的开关函数是简单的代数表达式,可简化控制结构。由于无源控制器是在保证稳定的前提下,由注入阻尼的大小就可调节整流器的性能,具有易于调试和工程实现的特点。计算机仿真结果证实了基于PCHD模型三相四线电压型PWM整流器无源控制的可行性。     

基于改进的被动式多电平逆变器控制策略研究

传统被动式控制技术因输入中电压环路的缺失而导致负载输出存在稳态误差,提出了一种改进的被动式三相多电平逆变器控制技术.该方法是根据能量整形和阻尼注入完成的,目的是将逆变器的能量流调节到最优水平并保证全局渐近稳定性,给出了多电平电压源型逆变器的拓扑结构和数学模型;根据能量函数进行能量整形和阻尼注入得到多电平VSI的开关函数...     

NPC型三电平三相四线制SAPF非线性无源控制策略

针对线性控制器依赖局部线性化方法的缺点,提出并联型有源滤波器(SAPF)非线性无源控制策略。根据被控对象二极管钳位(NPC)型三电平三相四线制SAPF在dq0坐标系下的欧拉(EL)数学模型分析其无源性;从能量角度出发构造能量存储函数,得到能使被控量收敛至期望值的无源控制规律;以使内环电流解耦为目的,采用阻尼注入法对其简化,提高系统的动态性能;对所设计的NPC型三电平SAPF的非线性无源控制方法进行了仿真及硬件实验。结果表明,所设计的基于非线性无源控制策略的NPC型三电平SAPF能够实现电网平衡/不平衡情况下的电流低谐波、直流侧电压稳定及中点电压平衡;与传统的双环PI控制策略相比,具有较好的补偿效果。     

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。     

双向准Z源逆变器驱动永磁同步电机的快速有限集模型预测控制

双向准Z源逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统在兼具Z源逆变器和PMSM优点的同时,还可实现能量的双向流动。针对双向准Z源逆变器驱动PMSM系统的特点,提出一种快速矢量选择有限集模型预测电流控制(FCS\|MPCC)策略。由双向准Z源网络直流链电压闭环与PMSM电磁功率前馈生成电感电流参考值,由电机转速闭环生成电机电流参考值。通过预测直通(ST)及非直通(NST)状态下的电感电流值并引入电感电流子代价函数以确定是否选择ST状态,进而实现对直流链电压的控制。在NST状态下,结合空间电压矢量脉宽调制策略,仅使目标电压矢量所在扇区的4个矢量参与PMSM定子电流预测和代价函数计算,以选择最优的开关状态,在实现对PMSM转速控制的同时减小在线计算量。仿真结果表明,所提控制策略可实现对双向准Z源逆变器的升压及PMSM牵引或制动工况下的转速控制,系统具有良好的稳态及动态性能。     

基于PR控制的单相T源光伏发电系统的研究

T源逆变器可以实现单级升压逆变,与Z源逆变器相比,T源逆变器的无源器件较少,无源器件的减少可提高系统的效率。并网逆变器电流通常采用PI控制,但是PI控制有两个缺点:无法跟踪没有稳态误差的正弦参考值,且有较差的扰动抑制能力。为此本文采用比例谐振控制(PR),并比较PI控制和PR控制的单相T源光伏并网系统的性能,并通过仿真和实验验证其正确性。     

增强型双向Z源逆变器三段式SVPWM调制策略

Z源逆变器解决了传统逆变器无升压能力、上下桥臂不能直通的问题,但依然存在升压能力有限、存在非正常工作状态和无法实现能量回馈的局限性。文中提出了一种增强型双向Z源逆变器,用开关电感单元代替传统Z源逆变器Z源网络中的电感,将原有的二极管用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)代替,从而提高了升压能力,解决了传统Z源逆变器存在的非正常工作状态,实现了能量的双向流动。并提出一种基于三段式的改进型空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)策略,降低了器件的开关损耗。通过Matlab/Simulink进行建模仿真验证了所提出的调制策略的参考价值。     

开关型电感准Z源逆变器

提出了一种用开关型电感阻抗网络来连接电源和逆变桥主电路的新型准Z源逆变器拓扑,称为开关型电感准Z源逆变器.与传统准Z源逆变器相比,开关型电感准Z源逆变器可以提高电压增益,具有明显的升压优势,而且对于给定的电压增益,也可以采用更大的调制度,从而保证良好的输出电能质量.并将简单升压控制策略和3次谐波注入调制策略分别应用于开关型电感准Z源逆变器进行仿真,仿真结果验证了新型逆变器的优越性和合理性,而且验证了3次谐波注入调制策略的优点.     

电网不平衡时电压型PWM整流器混合无源控制

针对国内外电网不平衡时电压型PWM整流器控制策略存在控制结构复杂和控制性能不佳的问题,提出了由直流电压环(PI)与无源电流控制器组成的电压型PWM整流器混合无源控制器。基于整流器的EL(Euler-Lagrange,EL)模型,利用阻尼注入方法设计了无源电流控制器。根据无源电流控制器确定出具有补偿电网不平衡功能的开关函数。该混合无源控制器只需电压、电流的实时值,通过混合无源控制器就可消除或抑制整流器输入电流中的所有谐波且使整流器具有恒定的直流电压;可使整流器具有良好的性能和简单的控制结构。仿真和实验结果表明,电网不平衡时电压型PWM整流器混合无源控制是可行的。     

基于简化SVPWM的Z源三电平逆变器中点电位控制方法

针对Z源中点钳位型(NPC)三电平逆变器存在中点电位不平衡问题,在分析中点电位平衡控制机理的基础上,基于简化的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,提出一种有利于直通信号注入的中点平衡控制方法。该算法通过推导直通占空比、调制比以及平衡因子之间的关系,得到平衡因子的最优解,并实现Z源网络的恒压输出。所提中点平衡控制方法有效抑制了Z源NPC三电平逆变器的中点电位波动,易于实现Z源网络的升压控制,且控制算法简单。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。     

改进型准Z源三电平逆变器建模分析

针对传统Z源逆变器(Z-source inverter, ZSI)电容电压应力大和升压能力不足等缺陷,提出了一种改进型准Z源逆变器(quasi ZSI, QZSI)拓扑结构。首先,对改进型Z源三电平逆变器的稳态工作原理进行深入分析,得到直流链输出电压和电容电压表达式,并与传统Z源三电平逆变器进行对比。理论推导出改进型Z源网络的无源参数,结合改进简单升压控制策略,说明改进型Z源逆变器整体升压能力。最后,通过在Matlab软件仿真和硬件平台上实验结果验证了改进型Z源逆变器具有良好的升压能力,降低电容电压应力以及抑制启动冲击效果。相比于传统的Z源逆变器,提出的改进型Z源逆变器具有电容电压的应力更小、输出电压的升压更高、电感电流的冲击更小等优点。     

改进Z源逆变器的三次谐波注入控制策略

改进Z源逆变器与传统Z源逆变器相比具有Z源网络电容电压低、有内在的抑制启动冲击的能力等优点.但基于简单升压控制的改进Z源逆变器存在功率器件电压应力大以及Z源网络电感电流纹波大的缺陷.本文将三次谐波注入调制策略应用于改进Z源逆变器,与简单升压控制相比,能有效减小功率器件电压应力和Z网络电感电流脉动.对这两种调制策略应用于改进Z源逆变的综合性能进行了对比分析.在理论研究的基础上,通过仿真和实验验证了三次谐波注入调制策略的优点.     

基于无源性理论的光伏储能型准Z源并网逆变器控制方法研究

储能型准Z源逆变器（qZSI）在光伏发电中具有突出优势,有助于减少光伏发电系统中的功率波动。为解决比例微分（PI）控制响应速度慢、超调量大、控制参数多且不易确定等问题,提出储能型qZSI的非线性无源控制方法。首先,对储能型qZSI无源控制系统进行无源性和稳定性证明;然后,依据储能型准Z源的E-L模型,设计无源控制器;最后,通过Matlab/Simulink验证了在光伏光照变化及网侧功率变化时,采用无源控制方法的优越性。与PI控制器对比,设计的无源控制器响应速度更快、控制参数更少,实现了对系统的鲁棒性控制,获得了更好的动态性能。     

具备非线性负载控制的准Z源逆变器控制策略

针对离网型分布式发电系统,研究了由准Z源逆变器和单相全桥逆变器组成的电路基本工作原理,深入分析了一种具有非线性负载电压波形控制能力的准Z源逆变器控制策略。提出了直接对准Z源直流母线电压的峰值进行采样与控制的方法,研究了重复控制+比例控制的复合控制实现负载电压外环控制以及采用比例控制电感电流内环控制来改善非线性负载下输出电压的谐波含量(THD)的方法。实验结果验证了此处系统控制策略的有效性及可行性。     

新型三相Z源逆变器的研究

Z源逆变器凭借其独特的优点正逐步取代传统逆变器成为研究热点。但传统Z源逆变器直流侧电压应力过高,Z源网络电容电压应力过大,升压范围有限,这些不利因素限制了其应用范围。提出了一种新型的Z源逆变器拓扑采用三次谐波注入控制策略,详细分析了其工作原理。通过与简单升压控制方式下传统拓扑结构比较得出:新拓扑结合三次谐波注入控制可以显著减小直流侧电压及电容电压应力,同时能实现软启动减小启动过程的电压冲击。仿真结果验证了分析的正确性。     

Z源单相并网逆变器控制的实现

提出了Z源单相并网逆变器的控制方法;分析了Z源网络和并网逆变器的建模,并在此基础上设计了Z源单相并网逆变器调节器。Z源单相并网逆变器控制系统由Z源网络电容电压控制环和输出并网电流控制环组成。Z源网络电容电压控制环采用PID调节;输出并网电流控制环采用PI调节。仿真和实验都验证了Z源单相并网逆变器控制方法的正确性和可行性。     

改进Y源并网逆变器的能量成型控制策略

改进型Y源并网逆变器作为非线性系统,在并网控制中若采用传统PI控制则存在鲁棒性较差、调节速度慢等问题。为此提出采用端口受控哈密顿(port-controlled Hamiltonian,PCH)模型和能量成型的控制方法,从能量的角度研究改进型Y源并网逆变器的控制问题。通过状态平均法将改进型Y源并网逆变器模型转化为PCH模型,同时根据功率等级确定系统的平衡点,进而设计系统的控制器参数;并引入自适应控制,补偿耦合电感漏感带来的直通占空比损耗问题。最终,为了验证所提能量成型控制方法的有效性,搭建了一台200W的基于TMS320F2812的实验样机。     

储能型准Z源逆变器的有限集模型预测控制策略

针对储能型准Z源逆变器(energy-storage quasi-Z-source inverter,ES-qZSI)系统,提出一种基于有限集模型预测控制(finite control set-model predictive control,FCS-MPC)结构的ES-qZSI功率控制策略。在传统准Z源逆变器中加入储能电池,采用FCS-MPC控制策略在单级变换系统中实现MPPT、储能电池和输出负载三方能量控制。首先,推导ES-qZSI系统的离散时间模型。然后,利用系统状态变量构造代价函数。分析逆变器的开关频率,提出延迟补偿算法优化数字控制系统固有计算延时带来的影响。设计光伏功率MPPT模块和储能电池功率管理模块,产生预测函数的参考信号并解耦。最后,通过仿真和实验对所提算法进行验证,理论分析、仿真结果和实验结果相契合。该控制策略不设脉宽调制(pulse width modulation,PWM)模块,控制方法简单,易于通过数字信号处理芯片来实现。