结合五电平逆变和功率前馈的光伏并网系统

针对传统单相光伏并网系统中逆变器输出的并网电流谐波畸变率高、动态响应速度慢的缺点,提出一种主拓扑电路的改进方法,在直流母线与全桥逆变电路之间添加辅助电路,组成五电平全桥逆变器,再配合多载波脉宽调制PWM(pulse width modulation)技术,使逆变器具有五级电压输出,从而降低并网电流的谐波含量。同时在传统的控制方法中引入了功率前馈算法,将光伏电池输出功率作为前馈量加入电流内环,使电流环的给定值含有输入功率的信息,提高了并网电流对输入功率发生变化时的响应速度。仿真实验验证了该文提出方法的有效性。     

新型单相光伏并网逆变器的研制

为满足小型家用单相光伏发电系统的需求,研制了一台6 kW单相光伏并网逆变器.该逆变器前级采用Boost电路,后级采用全桥逆变电路.全桥逆变电路采用单极性倍频正弦波脉宽调制(SPWM)调试方式,使逆变器在开关频率较低的条件下,输出电流波形畸变率能满足相关标准要求.逆变器控制系统采用基于比例谐振(PR)控制器的电流环及电压...     

高效率五电平双降压式全桥并网逆变器

为提高并网逆变器的变换效率,提出一种新颖的五电平双降压式全桥并网逆变器,它由三电平双降压式全桥拓扑、输入分压电容和钳位支路组合得到。其滤波电感和开关器件的电压阶梯仅为输入电压的一半,故磁性元件体积小、质量轻,且每个开关周期仅有一个开关管高频动作,降低了开关损耗。分析了该拓扑的工作原理和调制策略,并分别搭建五电平和三电平双降压式全桥并网逆变器实验样机进行效率比较。实验结果表明,所提五电平拓扑的欧洲效率较三电平拓扑高出0.5%。由三电平双降压式半桥拓扑与两电平桥臂组合,提出另外2种五电平双降压式全桥并网逆变器拓扑。最后对提出的3种拓扑的损耗和成本进行了详细的分析和对比。     

基于RB-IGBT的三电平光伏并网逆变器的效率分析

笔者分析了1种基于RB-IGBT的新型三电平光伏并网逆变器在不同的开关频率下工作时的开关损耗和导通损耗,并介绍了相关损耗的计算方法,通过MATLAB软件的计算得出数值,并与NPC三电平逆变电路和两电平逆变电路在同等情况下运行时的损耗进行了对比,从而得出此逆变电路应用在光伏并网逆变器中可以提高逆变器的效率。     

基于电网电压全前馈的七电平光伏并网系统

针对传统单相多电平光伏并网逆变器输出电流谐波畸变率高的缺点,提出一种基于电网电压全前馈的七电平光伏并网系统。该七电平逆变器是由boost电路及正激电路组成的DC/DC变换电路、全桥逆变器、辅助回路和电感-电容-电感(LCL)滤波器级联而成。其中,LCL滤波器滤除由脉宽调制(PWM)造成的高次谐波,从而减小并网电流的谐波含量。同时采用电容电流内环来抑制LCL产生的谐振,提高稳定性。此外,为防止由电网电压谐波造成系统振荡,引入电网电压全前馈控制策略。仿真结果证明该系统能有效地提高输出电流质量,消除电网电压对并网电流的影响,并使并网电流始终保持与电网电压同频同相。     

新型非隔离光伏并网逆变器拓扑及其共模电流分析

提出了一种非隔离光伏并网逆变器拓扑,该拓扑在全桥逆变电路的基础上引入2个开关管构成一条新的续流回路,将电路桥臂中点对直流母线负端的电位钳位在0.5倍的输入电压(Uin),并将太阳能电池板与电网隔开.通过采用有效的驱动逻辑,实现了续流模态工作的2个开关管的软开通.详细分析了该拓扑的各个工作模态,建立了电路的共模等效模型,研究了共模电流频谱与电路参数和开关频率的关系.设计了1000W光伏并网逆变器样机,实验结果验证了所提拓扑的有效性.     

重复PI控制的五电平光伏并网逆变器

介绍了一种双向开关型五电平逆变器,并提出了重复控制和PI调节相结合的复合控制方案。重复控制可以抑制网侧和负载侧对并网输出电流的周期性扰动,降低并网电流的总谐波畸变系数;PI调节使逆变器输出并网电流实时跟踪参考正弦给定信号,从而使系统具有良好的稳态和动态特性,提高对逆变器的控制精度。仿真和实验表明,用重复PI控制的五电平逆变器输出并网电流波形稳定,谐波畸变率小,并能实现实时快速跟踪电网电压相位,使系统工作在高功率因数状态下。     

新型单相T型五电平非隔离光伏逆变器

提出了一种基于传统单相H桥拓扑和T型NPC拓扑相结合的五电平非隔离单相光伏并网逆变器拓扑结构,该拓扑包括两种结构,即通常的单相全桥和T型中点钳位结构.该拓扑通过一个由双向开关管组成的T型中点钳位结构来获得五电平,称之为T型五电平拓扑.具体分析了该新型拓扑的工作模态与共模漏电流抑制能力,该新型拓扑具有较高的效率,具有较低的泄漏电流,相比于传统的三电平拓扑具有很小的并网电流谐波和较低的开关管电压应力,可以减少并网逆变器的滤波成本和开关管器件成本.最后通过仿真和实验验证了理论的正确性.所提出的T型五电平拓扑符合非隔离光伏并网逆变器的相关标准,适用于光伏逆变器市场.     

五开关H桥逆变器改进PWM控制方法的研究

针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由1个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。根据该拓扑工作原理的特点,对其脉宽调制PWM策略进行了研究,提出了一种基于载波移相脉宽调制的改进型PWM控制方法。该方法依据两单元H桥级联,通过单极倍频CPSPWM方法得到五电平相电压的波形,并把该五电平电压波形作为五开关H桥逆变器的输出目标波形,再结合逆变器的4种工作模式来逆向推导出PWM脉冲信号。最后通过仿真和实验研究证明了该拓扑结构和控制方法的可行性与有效性。     

基于开关电容的单电源升压型多电平逆变器

通过开关电容技术与非对称级联H桥的有机结合,提出一种具有升压能力的单电源多电平逆变器。分别在两个级联H桥的直流侧嵌入1个低压和1个高压开关电容单元,该逆变器使用4个电容器便可产生17种电平输出。在2个级联H桥之间添加一个双向开关,实现了两个开关电容单元同时由一个直流电源供电。由于输出电平数多,该逆变器在低频调制下便可减少输出电压的谐波含量和系统的开关损耗。此外,电容器在1个输出电压周期内多次被直流电源充电,使其电压自动实现平衡。文中采用最近电平逼近法对该逆变器进行调制,并对输出电压谐波和电容电压纹波进行详细分析,最后通过实验验证该逆变电路的可行性和理论分析的正确性。     

一种新型电源级联型三电平逆变器

在传统的具有独立直流电源级联型多电平逆变电路的基础上,提出一种新型的三电平逆变电路的拓扑结构,与同类型三电平逆变电路相比,该电路具有所用元件个数少,结构简单的优点。在此分析了该新型三电平逆变器的工作原理,并进行了仿真和实验验证。实验结果表明,该新型三电平逆变器实现简单,输出性能良好。     

基于五电平空间矢量的并联三电平逆变器新型零共模电压调制方法

共模电压抑制是非隔离型光伏并网逆变器的一个关键问题,但是传统零共模电压调制方法无法同时兼顾消除共模电压和减小输出电流谐波2个方面的性能。该文利用逆变器之间的交互作用,分析并联三电平逆变器的五电平电压输出能力,提出将整个并联系统作为一个五电平设备进行调制的思路。基于该五电平系统中共模电压为零的基本矢量,该文提出一种适用于并联三电平逆变器的新型零共模电压调制方法,推导出详细的调制实现过程,并针对开关序列特性提出相应的中点电压平衡策略。仿真和实验表明,该方法在确保共模电压为零的同时,还能大幅减小并联输出电流的谐波畸变,可有效满足非隔离型并联光伏逆变器对消除共模电压和减小电流谐波的要求。     

具有低电压应力的新型开关电容七电平逆变器

针对现有多电平逆变器结构复杂以及功率器件电压应力高的问题,提出一种新型的开关电容七电平逆变拓扑。该拓扑由单个直流电源、12个开关管和2个电容器组成。通过切换开关管状态使得电源与电容分时串并联运行,可以实现三倍升压增益的七电平输出。所提逆变器无需使用逆变H桥便可实现正负电平输出,使得器件的总电压应力较小。此外,文中采用简单的全桥式开关电容电路和半桥式逆变电路结构,并结合载波层叠调制策略对电容电压纹波和损耗进行详细分析。还通过与其他类似拓扑进行性能比较后,证明该拓扑的优势。最后,实验验证该拓扑的可行性和理论分析的正确性。     

混合9电平逆变器的H桥电容电压平衡控制

混合9电平逆变器是一种新型的多电平拓扑结构。文章在研究了H桥逆变电路直流电容电压充放电模型的基础上,得到了负载电流与电容电压变化之间的定量计算公式,进而详细分析了混合9电平逆变器H桥辅助逆变电路电容电压不平衡的内在机理,最后提出了一种基于电容电压不平衡预估计和零序电压注入的平衡控制方法。所提方法原理简单,实现容易,无需增加额外的硬件设备。通过仿真验证了在混合9电平逆变器的参考电压中注入零序电压后,混合9电平逆变器的H桥逆变电路电容电压得到平衡控制。     

一种单相非隔离型共地五电平光伏并网逆变器

针对现有光伏并网逆变器体积大、输出电流纹波高、存在漏电流等问题,提出了一种新型非隔离型共地五电平光伏并网逆变器。该逆变器使用6个开关管实现了五电平的输出,相比于传统三电平电压输出,降低了输出电流纹波,并采用共地结构,完全消除了漏电流。在控制方面,所提拓扑采用模型预测控制,提高了控制的灵活性和动态响应速度。详细分析了所提拓扑的工作原理、模态和控制策略,并设计了实验样机进行验证,实验结果证明了所提新拓扑能在光伏并网逆变系统中正常工作,为其实际应用提供了依据。     

介质阻挡放电负载调功原理分析

利用电路谐振产生高频高幅值的正弦波电压的介质阻挡放电电源,通过调整电源的逆变电路的直流输入电压,同时逆变电路开关频率跟踪电路谐振频率,可以实现介质阻挡放电负载功率的近似线性调整。研究表明,随着逆变器直流输入电压的增加,负载放电电流逐渐增大,负载功率逐渐接近于给定直流电压下的电源输出的最大功率,负载功率因数逐渐增大,逆变器输出因数逐渐接近于1,电源效率逐渐增加。     

限功率控制Boost多输入直流变换器型并网逆变器

该文提出并深入研究全桥Boost多输入直流变换器型并网逆变器电路拓扑、带限功率的最大功率输出能量管理控制策略和基于箝位电容的储能电感磁饱和抑制启动方案,给出高频开关过程分析、电压传输比推导和有源箝位电路设计,获得了重要结论。该拓扑是由全桥Boost型多输入直流变换器和Buck型逆变器级联构成;该能量管理控制策略是在最大功率点跟踪电压环外加入限功率环,通过减小异常情况下变换器的储能占空比来限制直流母线电压升高;该储能电感磁饱和抑制启动方案,是以2m个开关周期为一个控制周期,高频逆变电路功率开关和有源箝位开关交替工作。设计并研制成功的1k VA双输入并网逆变器样机,具有高频隔离、多输入源同时向负载供电、占空比调节范围宽、变换效率高、新能源利用充分、可靠性高等优点。     

多路并网光伏发电系统的仿真与分析

对一种多路并网光伏发电系统进行了细化研究,该系统中所有光伏阵列各自通过一个Boost DC/DC电路和同一个逆变器并联,然后实现并网。先讨论了各主要元件的参数选取方法,并确定了控制策略。前级Boost斩波电路通过调节占空比改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点跟踪;后级逆变电路采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变器直流侧电容电压的稳定并给出内环电流参考值的幅值,电流内环控制逆变器输出电流为参考值以实现并网,各路光伏阵列的最大功率点跟踪相互独立,互不干扰,提高了效率。最后用Matlab/Simulink进行了仿真,验证其有效性。     

基于SPWM调制的双Boost单级DC/AC电路研究

介绍了双Boost DC/AC单级正弦波逆变电路结构,并分析了其工作原理.描述了在采用SPWM调制技术时该逆变电路各个功率开关触发信号的逻辑配合关系,应用PSPICE软件对其进行仿真,列出了仿真参数,给出了电容电压和负载电压、以及调制给定电压和逆变器输出电压的仿真结果.同时,构建了相应的实验电路,给出了主要的技术参数,测取了多种电流和电压的相关波形.实践研究表明,基于SPWM调制的双Boost变换电路可以实现50 kHz高频功率变换下的单级升压工频逆变输出.     

一种交错式三电平逆变器的研究

针对正弦波交流输出的应用场合,提出了一种可降低电感纹波电流的功率管交错并联式三电平逆变电路。该电路需要六个功率开关管,其中上下位置各采用两个功率管并联工作在交错模式,而中间两个位置的功率管则工作在倍频模式。分析了电路的工作原理,提出了其PWM脉宽调制方式。推导了该电路和其他两种常用半桥式逆变电路的纹波电流公式,并对三者进行了比较。阐述并采纳了一种带干扰正馈抑制的逆变器双环控制策略。样机的测试结果证明了电路和系统的有效性。