重复控制三相电压型准Z源光伏并网逆变系统EI北大核心CSCD

为提高准Z源逆变器的升压能力和并网电流质量,提出了一种采用重复控制的强升压能力的单级三相电压型准Z源光伏并网逆变系统,并对这种逆变系统的电路拓扑、改进的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略、离散控制系统的稳定性和调制器设计进行了分析。该系统电路拓扑是由大升压比准Z源阻抗网络、三相逆变桥和三相LCL滤波器构成;改进的SVPWM控制策略包括光伏阵列最大功率点跟踪控制和储能电容电压外环、并网电流内环控制,其中并网电流内环采用逆变器侧电流反馈控制策略,且融入了电网电压比例前馈、重复控制和PI串联的嵌入式复合控制来提高并网电流质量。实验结果证实了所提逆变系统电路拓扑、控制策略和系统设计的有效性。     

新颖的单级三相电压型准Z源光伏并网逆变器

提出了一种新颖的强升压能力的单级三相电压型准Z源光伏(photovoltaic,PV)并网逆变器,并对这种逆变器的电路拓扑、改进的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略和低频工作模式、高频开关过程、外特性等稳态原理特性进行了深入研究,获得了重要结论和电压传输比表达式。该电路拓扑是由大升压比准Z源阻抗网络、三相逆变桥和三相LCL滤波器构成,该改进的SVPWM控制策略为大升压比阻抗网络储能电容电压控制和光伏电池最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)外环并网电流内环控制。实验结果验证了采用改进SVPWM控制策略的准Z源逆变器的实际性能。所提出的准Z源逆变器为实现低输入电压或宽变化范围输入电压的新能源并网发电提供了一种有效方法。     

Z源型三电平九开关光伏并网逆变器研究

研究了一种Z源型三电平九开关变换器拓扑结构,并将其应用于光伏逆变系统,在改善单极型逆变器对光伏电池输出电压波动适应能力的同时,提高了输出电能质量。在对三电平九开关变换器和Z源升压网络建模分析的基础上,确定主电路拓扑结构。在传统SVPWM调制的基础上,比例压缩原SVPWM脉冲作用时间,将剩余时间用于产生直通脉冲,实现两种驱动信号的交叉调制。以功率控制和升压控制为目标,设计Z源三电平九开关光伏逆变器的控制策略。仿真分析表明:光照强度变化引起光伏电池输出电压波动时,Z源升压网络维持逆变器正常工作;三电平结构使得输出电流谐波总畸变率(THD)低。     

准Z源型三相并网光伏发电系统控制策略

为解决三相准Z源逆变器光伏并网高性能控制与系统成本之间的矛盾,提出了一种基于准Z源网络拓扑的单变量电导增量最大功率点跟踪算法,仅需检测直流环节的电流就可以实现对光伏电池阵列的最大输出功率跟踪,降低了检测系统成本,提高了跟踪速度。为提高逆变器直流侧电压利用率,降低开关器件的电压应力,采用了三次谐波注入脉宽调制方式。为提高逆变器性能,采用了直流升压和并网逆变两级控制思想、多闭环协调控制策略,其中功率外环通过调节直通占空比实现最大功率点跟踪;直流侧电容电压闭环完成直流母线电压的间接稳压控制和并网有功指令电流生成;电流内环实现对并网电流精确控制。仿真和实验结果证明了控制策略的正确性和可行性。     

推挽正激式准单级高频环节光伏并网逆变器

分析研究了推挽正激式高频环节光伏并网逆变器的电路拓扑、开路电压法与变步长扰动观察法相结合的双模式最大功率点跟踪(MPPT)控制、输入电压外环和输出电流内环的双环PWM控制策略,给出了关键电路参数设计准则。该电路拓扑是由推挽正激式直流变换器和极性反转逆变桥级联构成,属于准单级电路结构。DC 1 kVA 48 V/220 V 50 Hz光伏并网逆变器样机的设计、仿真与实验结果表明,该光伏并网逆变器具有高频电气隔离、准单级功率变换、MPPT准确、极性反转逆变桥功率开关电压应力低且为零电压零电流开关(ZVZCS)、变换效率高、并网电流质量高等优点,在中小容量光伏并网逆变场合具有重要应用价值。     

三相准Z源并网逆变器的简单升压改进空间矢量调制策略

提出一种大升压比三相准Z源并网逆变器及其三种简单升压改进空间矢量调制(SVM)策略,把两种已有的改进SVM用作简单升压调制,并对该逆变器采用五种简单升压改进SVM策略下的逆变桥和阻抗网络二极管开关损耗、储能电感损耗、储能电感和滤波电感电流纹波、输出并网电流总谐波失真(THD)等性能参数进行深入的比较研究,得出采用直通矢量位于零矢量与有效矢量之间的四段直通简单升压改进SVM时该逆变器综合性能最优。准Z源并网逆变器由大升压比准Z源阻抗网络、三相逆变器级联构成;简单升压改进SVM策略具有最大化利用零矢量作用时间、功率管开关损耗和电压应力小、升压能力强等优点。实验验证了该逆变器的可行性和理论分析的正确性,为实现低输入电压或宽变化范围输入电压的光伏、风力等新能源并网发电系统奠定了关键技术基础。     

一种新型共地拓扑的单相非隔离型准Z源光伏并网逆变器研究

准Z源逆变器可以实现升压功能,允许同桥臂上下开关管直通,提高了逆变器的可靠性,但准Z源逆变器存在共模电流,为解决准Z源逆变器的共模电流问题,提出了一种新型共地拓扑的单相非隔离型准Z源光伏并网逆变器.分析了传统准Z源逆变器产生共模电流的原因,改进了准Z源逆变器的逆变拓扑结构,引入虚拟直流母线,通过将光伏阵列和电网的负端共...     

基于准Z源的多电平光伏并网控制系统研究

为了克服组串式光伏系统在部分遮挡条件下无法向外输出最大功率的问题,以准Z源逆变器为光伏逆变的基础拓扑,用模块化级联式多电平光伏逆变器结构,构建了一套可实现模块级最大功率点跟踪的光伏并网系统。与传统DC—DC级联DC—AC的光伏逆变器结构相比具有有源器件少、能量转换级数低、可靠性高等优点。文中阐述了基于准Z源逆变器的级联式多电平光伏并网系统的工作原理,并给出闭环控制策略,提出采用功率电流双闭环结构实现准Z源多电平逆变器并网控制,通过功率控制环保证准Z源网络直流侧电压恒定,电流控制环用于控制入网电流波形,减小并网谐波电流,提升并网质量。仿真结果验证了所述控制方法的有效性。     

Z源光伏并网逆变器无差拍解耦控制

提出了光伏并网系统的无差拍解耦控制策略,并将其应用于三相Z源光伏并网逆变器中。通过无差拍控制与改进的空间矢量脉宽调制技术相结合,实现了Z源光伏并网系统有功与无功功率的解耦控制。采用双时采样策略减少了无差拍控制由于采样与运算时间的存在造成的控制延时,提高了无差拍控制的精度与稳定性。仿真与实验结果表明,该控制策略能实现Z源的升压,并网电流谐波畸变率低,而且能实现并网电流与电网电压同相位即单位功率因数运行。     

Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略

Z源逆变器(ZSI)/准Z源逆变器(qZSI)利用独特的阻抗源网络和直通调制手段,可在单级系统中同时实现升/降压和直流-交流逆变的功能,适用于具有较大输入电压变化的光伏并网发电系统。本文以具有连续电流输入的电压源型准Z源逆变器为例,分析了基于ZSI/qZSI的光伏并网系统工作原理;针对ZSI/qZSI特殊的直通占空比与逆变调制系数制约关系,推导出ZSI/qZSI正常工作条件下的电容电压范围,提出ZSI/qZSI光伏并网系统的电容电压恒压控制策略。该控制策略将最大功率点跟踪(功率控制)和光伏系统入网电流控制(电能质量控制)解耦,简化了控制器设计,实现了ZSI/qZSI光伏并网系统的闭环控制和最大功率点跟踪,同时可确保在同等输出输入电压比的情况下开关器件电压应力最小。     

三相电压型准Z源逆变器电路拓扑和调制策略

准Z源逆变器具有宽范围升压能力,适用于光伏风力等可再生能源发电。从拓扑和调制策略两方面详述了三相电压型准Z源逆变器的发展与现状,并获得了重要结论。其电路拓扑包括基本型、强升压能力改进型、低电压应力改进型和能量存储型4类,其中强升压能力改进型又分为单阻抗网络和级联阻抗网络2类,给出了电压应力、升压能力等特性比较;低电压应力改进型包括三相三电平中点钳位、级联多电平和级联Trans等。调制策略有正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)、改进空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)和消除共模漏电流改进脉宽调制PWM(pulse width modulation)3类,给出了调制系数、电压应力特性比较。     

降电容电压型准Z源三电平逆变器及其恒功率并网控制

针对传统Z源三电平逆变器的Z源网络电容电压应力大、启动时存在冲击电流等问题,提出一种新型的准Z源中点钳位式(NPC)三电平逆变器拓扑结构,并对其并网控制方法进行研究。首先,分析了新型准Z源NPC三电平逆变器的结构和工作原理;然后将恒功率控制策略引入到准Z源NPC三电平逆变器的并网控制中,并结合SVPWM调制策略实现了逆变器并网控制;最后,进行了软件仿真与硬件实验。结果表明:准Z源NPC三电平逆变器能够减小Z源网络电容电压应力,并网控制方法能够实现逆变器输出的有功、无功功率有效跟踪设定值,且并网电流谐波含量较低。     

开关耦合电感准Z源逆变器

基于开关耦合电感准Z源逆变器拓扑的一种高升压能力逆变器,是在准Z源逆变器的基础上提出的。与开关耦合电感Z源逆变器相比,在相同的输入输出条件下,开关耦合电感准Z源逆变器具有的优点包括:输入电流连续,逆变桥和输入电压源共地,无源器件体积重量减小,以及电容电压应力降低等。本文分析了这种新拓扑的稳态工作原理,升压特性,控制策略和器件的电压应力等,最后用实验结果验证了SCI-qZSI的实际性能。     

改进SVPWM在直驱型风电并网控制中的仿真研究

目前大功率直驱永磁同步发电系统和三相PWM逆变器控制正成为风力发电技术研究的热点。主要针对直驱风电系统中网侧逆变器控制进行研究,为减小并网逆变器输出电流中的谐波,采用空间矢量脉宽调制技术;为维持直流环节电压的恒定和使输出电流快速跟踪给定电流,实现单位功率因数并网,采用电压外环、电流内环双闭环结构控制风电并网。给出一种改进SVPWM调制方法,可以消除偶次谐波,降低输出波形畸变率,并且分别采用传统SVPWM和改进SVPWM调制方法对风电系统的有源逆变部分进行了仿真,结果验证了改进SVPWM控制方法的可行性和有效性,从而为实践中完成较高电能质量风电并网提供理论基础。     

基于Boost变换器的光伏并网逆变控制系统研究

概述了基于Boost变换器的光伏并网逆变控制系统设计。电路由一个H桥并网逆变器和一个 Boost升压斩波电路组成。通过对逆变器正弦开关函数的调制实现电流内环和电压外环的双环控制, 以取得网侧电流的单位功率因数运行和直流母线侧电压的稳定;通过对Boost斩波电路的占空比调制实现了光伏输出电压的控制,使系统工作在稳定状态。最后,以2.5 kW并网逆变系统的试验结果验证了设计的正确性。     

新型准Z源三电平逆变器的性能分析及其并网控制特性

针对传统Z源逆变器起动冲击电流大,升压能力不足,电容电压应力大等局限性,提出了一种准Z源中性点钳位式(neutral point clamped, NPC)三电平逆变器拓扑结构。首先,分析了所提结构的工作原理及其准Z源参数的设计,在低直通占空比情况下,实现了较高逆变器电压输出,优化了电能质量,降低了准Z源网络的电容电压;其次,引入了简化PQ控制策略,实现了单位功率因数并网,电流谐波畸变率低;最后,经过Simulink软件和实验硬件研究,验证了新型准Z源三电平逆变器的优越性及其并网控制策略的有效性。     

基于Z源电容电压变化的并网电流控制策略

Z源逆变器属于单级系统,具有结构简单,允许逆变桥同一桥臂上下功率器件直通,输出波形畸变小等优点,在光伏发电等输入电压变换范围比较大的场合具有很好的应用前景。在光伏并网系统中,并网电流的频繁变化将会对电网的电能质量带来负面影响。为此,本文结合单相Z源光伏并网逆变器的特点,提出了通过Z源电容电压变化来调节并网电流幅值的控制方法。该方法能够减小并网电流的波动,从而改善并网电流的波形质量。实验结果证明了该控制策略的有效性。     

三相光伏并网Z-源逆变器的比例谐振控制

将具有独特的X型网络的Z-源逆变器应用于光伏并网系统,利用逆变器桥臂直通状态实现直流侧升压.对Z-源逆变器的拓扑结构和工作原理进行了详细的分析;根据电网电压定向的控制策略结合比例谐振控制器,利用改进的空间矢量脉宽调制方法实现了逆变器并网控制,使Z-源光伏并网系统能够动态跟踪光伏电池最大功率点电压,输出电流和电网电压相位,实现单位功率因数运行和电流波形正弦化.仿真结果表明系统具有良好的静态和动态性能,验证了采用的系统结构和控制策略的有效性和可行性.     

一种倍压开关电容型Quasi-Z源逆变器

为弥补传统准Z源逆变器升压能力弱,电容和开关管电压应力较高,直流源输出电流断续,纹波较大,强升压能力与输出优质波形冲突等缺点,提出了一种倍压开关电容型Quasi-Z源逆变器拓扑。该拓扑是在传统准Z源逆变器的基础上通过增加一个开关电容网络、一个升压电感和一个续流二极管并经优化设计而成。通过采用简单升压调制策略控制开关管通断,实现三相桥臂直通使阻抗源进行储能,进而完成单级升压逆变的过程。该结构较传统Z源逆变器拥有成倍的升压能力,且在直通占空比较低的情况下升压能力依然具有较明显的优势,同时具有电容电压应力低,直流源输出电流连续等优点。通过仿真和实验验证了其准确性与优越性。     

直通物理分离型Z源逆变器并网

提出一种直通物理分离型Z源逆变器,通过在传统阻抗网络拓扑结构上引入1个二极管、1个电容和1个全控型器件,有效降低了启动冲击电流和Z源网络电容电压应力,实现了升压因子和调制因子的解耦控制,提高了Z源网络的升压能力。基于直通物理分离型Z源逆变器数学模型,研究了以并网电流控制为内环、直流母线电压控制为外环的双闭环PI控制方案。在理论分析的基础上,对直通物理分离型Z源逆变器并网进行仿真及实验研究,结果表明:系统启动电流冲击小,并网功率因数高,鲁棒性强,动态性能稳定,验证了拓扑结构的正确性和控制策略的优越性。