三相并网/独立双模式逆变器控制策略研究

提出了一种使三相并网/独立双模式逆变器(TDMI)在复杂电网故障情况下能够平滑切换和电网正常时具有很好并网性能的控制策略。针对采用LC型滤波器的三相并网/独立双模式逆变器,提出了一种新的基于abc坐标系控制的切换方法,有效减小了基于dq坐标系控制的切换过程易产生电压电流冲击的问题,对于严重电网故障也具有良好的切换性能,实现了双模式运行的平滑切换;采用了并网模式下引入电容电流补偿的电感电流闭环控制和独立模式下采用电容电压外环电感电流内环的控制方案,保证了逆变器在并网模式和独立模式下都具有很好的控制性能。仿真结果证明了该控制方案的有效性和切换方法的可行性。     

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。     

基于LCL滤波的三相并网Z源逆变器研究

针对传统并网系统中应用的逆变器,输出电压电流的局限性、高次谐波含量大等缺点,提出将传统三相PWM并网逆变器和等效的Z源网络相结合,建立了三相Z源并网逆变器的数学模型。采用LCL滤波器对高次谐波进行滤波,LCL滤波器在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。研究采用并网电流和电容电压双闭环控制策略对并网逆变器进行控制,给出了网侧电流分量的控制策略,以及外环电压设定值的约束条件。仿真结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

基于电感电流控制的单相Z源逆变器并网实现

常用的Z源逆变器电容电压控制中存在右半平面零点,致使系统阶跃响应出现负调,控制器的设计过程复杂化。针对上述问题,提出一种新的控制策略,通过控制Z源电感电流实现Z网络稳压输出。以单相Z源逆变并网系统为例,首先利用状态空间平均法建立小信号模型,分析得知控制至电感电流的传递函数中不含右半平面零点,因此电流控制器的设计相对简单。然后详细介绍了Z源电感电流控制器和并网电流控制器的设计,并通过Matlab/simulink仿真和RT-LAB实验验证了所提控制策略的有效性,具有一定的实用价值。     

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。     

三相并网/独立双模式逆变器系统的设计

研究了一种输入为光伏充电蓄电池的三相双模式逆变器系统,输出既可接三相负载实现独立运行,也可连接电网并网运行。系统独立运行时采用电压源运行模式,并网时采用电流源运行模式,在并网/独立模式切换过程中采用快速检测并网开关和抑制电流突变的过渡算法实现并网/独立的平滑切换。实验结果表明该逆变器发电系统结构简单易实现,可满足微网中对发电单元的要求。     

基于卡尔曼滤波的LCL并网逆变器有源阻尼策略

提出利用卡尔曼滤波(Kalman filter)观测器对LCL滤波器的参数进行精确的在线估计的方法。根据LCL滤波器的状态方程设计卡尔曼滤波器,通过检测电网电压、逆变器侧电感电流以及将调制波经过逆变桥增益得到的逆变器输出电压送入卡尔曼滤波器估算出系统的状态量。通过卡尔曼滤波器估算出逆变器侧电感电流、并网电流以及电容电压。将逆变器侧电感电流与并网电流作差得到电容电流,将得到的电容电流与并网电流送入电流控制器,最终实现了有源阻尼与电网电压前馈的并网电流直接控制策略。     

微网光伏双模式逆变器双环控制策略研究

针对微网系统并网/离网运行过程中对模式平滑切换,抗外界干扰能力和系统动态响应具有较高要求的情况下,提出了双模式逆变器在电网基波频率同步旋转坐标系下的双环控制策略,建立了微网光伏逆变器并网/离网模式数学模型。系统并网时采用基于PI调节器的电压矢量跟踪电流控制策略,离网运行时采用基于SVPWM的电容电压外环电感电流内环控制策略。同时,为减小双模式切换过程产生的网络冲击,设计了并网/离网平滑切换方法。仿真结果表明,所提控制策略能够保证系统的稳定运行,同时在切换模式下,减小了电压电流冲击,实现模式平滑切换。     

一种新的逆变器并网控制策略的研究

提出了一种新的逆变器并网控制策略。可独立与并网双模式运行的逆变器在并网模式下,由于输出滤波电容的影响,在轻载时进网电流ηTHD高,输出功率因数低。该逆变器在传统控制策略的基础上,加入输出滤波电容电流补偿器,消除输出滤波电容电流对电网的影响,从而可以实现独立与并网2模式之间的无缝切换;全负载范围内或电网电压谐波含量大时,可实现高的输出功率因数和低的进网电流ηTHD。该文阐述了该控制策略的工作原理和参数设计原则,并以一台500W基于DSP控制的双降压式半桥逆变器进行了实验验证。     

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。     

微电网双模式组网逆变器运行控制研究

针对微电网中既可以并网运行,也可以独立运行的三相组网逆变器研究了其双模式运行的控制方法.双模式逆变器在并网模式时起理想电流源作用,采用结构简单且能满足要求的单电流环控制;离网模式时起理想电压源作用,采用能兼顾控制精度和动态响应的基于滤波电感电流的双闭环控制.在此进一步针对双模式逆变器独立运行时满足带不平衡负载的要求,运用正序、负序分别控制的方法.最后通过实验验证了所设计的双模式逆变器具有带不平衡阻性、感性负载的能力,并且能够实现并网/离网双模式运行的快速切换.     

改进型双向Z源储能变流器拓扑结构及空间电压矢量调制策略

针对传统Z源逆变器电容电压应力高、启动冲击电流大、存在非正常工作状态、能量无法双向流动等缺点,提出了一种改进高性能双向Z源变流器拓扑。将改进型Z源逆变器中的二极管用一个带有反并联二极管的全控开关代替,通过对全控开关的控制,使Z源电感中的电流可反向流动,电感电压始终被钳位在电容电压,进而消除传统和改进型Z源逆变器在小电感或轻载下出现的非正常工作状态,保持直流链电压稳定。此外,控制电感电流的反向流动还可实现能量由交流侧向直流侧回馈。在理论分析的基础上,提出了一种改进型空间电压矢量调制策略。仿真结果表明,所提拓扑的电容电压应力和启动冲击电流比传统拓扑的更小,可在纯无功负载下运行,并可实现能量的双向流动。     

直驱式风力发电系统的三相Z源并网逆变器建模与控制

提出将新型的三相Z源逆变器应用于直驱式风力并网发电系统中,并将传统三相PWM并网逆变器模型和等效的Z网络模型结合,建立了三相Z源并网逆变器的数学模型,分析了直通占空比改变对系统的影响,提出了在并网条件下获取稳定的Z网络电容电压和解耦的d、q轴网侧电流分量的控制策略,并给出了外环电压设定值的约束条件.实验结果证实了理论分析的正确性和控制策略的有效性.     

微网中一种新型准Z源三电平逆变器拓扑

针对传统Z源拓扑存在升压能力有限,电容电压应力较大以及电感启动电流过高等问题,本文提出一种新型准Z源三电平逆变器拓扑。相比较传统Z源网络的两个电感与电容,新拓扑上下结构对称,由四个电感、四个电容以及两个导通二极管构成;同时,新拓扑在保证升压能力不变的前提下能够显著抑制电感启动电流和降低电容电压。最后,仿真和实验验证了本文提出的一种新型准Z源三电平逆变器拓扑的有效性。     

单相微电网逆变器的并网/离网工作模式研究

单相微电网系统需要逆变器具有并网/离网双工作模式,针对工频变压器隔离型单级式单相逆变器研究了一种并网/离网双工作模式的控制策略。离网模式下采用基于准比例谐振(PR)控制器的电压外环和电感电流比例内环的双闭环控制策略,可有效控制输出电压。并网模式下利用锁相环(PLL)技术跟踪电网电压相位,采用准PR控制器实现并网电流控制。在建立单相逆变器闭环系统数学模型基础上,对逆变器在并网、离网模式及模式间平滑切换过程中的系统性能进行了分析,实验结果表明了理论分析和控制策略的正确性。     

一种改进的Dickson电荷泵集成准Z源逆变器

提出了一种采用改进的Dickson电荷泵技术的高升压准Z源逆变器,继承了准Z源逆变器和开关电容的优点——输入电流连续、开关上的电压峰值低、电压增益高、集成度好。利用逆变器的交流侧电感特性实现Dickson电荷泵的软充电,克服了开关电容电路大电流瞬变的缺点。介绍了其工作原理和稳态分析,分析了元件的电压和电流应力。最后,在实验室研制了输入电压为100 V、输出电压为AC 120 V、输出功率为1 kW的样机,实验结果验证了该逆变器的优越性。     

改进型Z源逆变器的并网控制策略

针对传统Z源拓扑所存缺陷,提出一种改进型Z源拓扑。该拓扑中,用耦合电感代替传统结构中与电源正极相连的电感,阻抗网络相对于三相逆变桥位置发生改变;此外在直流链处增加全控型IGBT器件,用于单独插入直通零矢量。分析其在电压型和电流型模式的工作状态可知:相比于传统Z源逆变器,在电压型模式工作时,该拓扑可实现更高的电压增益,稳态时电容电压应力更低且不存在启动冲击电流,逆变侧输出电压波形质量更高;在电流型模式工作时,其启动压降较低,逆变侧输出电流波形质量较高。最后为实现对该逆变器的并网控制,在两相旋转坐标系下建立系统数学模型,运用两电流环和一电压环实现其高功率因数并网。算例结果验证了所提策略的有效性。     

间接电流控制独立/并网双模式逆变器研究

由于传统的独立/并网双模式逆变器在独立工作模式下控制输出电压;在并网工作模式下控制进网电流,所以在其模式切换瞬间存在两种控制方式的转换,必须采取有效措施,以避免出现输出电压突变,防止对逆变器所接本地负载造成损害。为此,采用间接电流控制技术,以控制并网运行时的输出电流,使逆变器的输出电压在双模式下均处于可控状态,以获得切换过程的平滑过渡,实现无缝切换。实验结果验证了该控制策略的可行性。     

采用开关电容/开关电感的多电平逆变器拓扑研究综述

多电平逆变器具有器件应力小、谐波含量少、等效开关频率低等优点,广泛应用于中高压大容量电能变换场合。该文对采用开关电容/开关电感的多电平逆变器进行分析总结,为构造具有器件数量少、电容电压/电感电流自平衡等特点的高性能多电平逆变器提供思路。文章首先介绍开关电容、开关电感基本单元的构成形式和工作原理,分别从直流侧和交流侧举出开关电容/电感与多电平结合的例子。根据电容/电感、串联/并联等对偶性,从可充当独立电压源的开关电容基本单元出发给出可充当独立电流源的开关电感基本单元,实现了对现有电流源型拓扑的优化。最后给出替代组合、对偶推广等构造新多电平拓扑的方法,并指出开关电容/电感谐振单元实现谐振软开关的思路。     

Z源逆变器最新进展及应用研究

Z源逆变器利用其独特的阻抗网络来实现升降压变换,从而能更好地适用于输入电压宽范围变化的场合.介绍了传统Z源逆变器的工作原理及特点,由于存在电容电压应力高、启动冲击电流大的缺陷,又对比分析了两种Quasi-Z源逆变器和新型Z源逆变器的改进情况;然后归纳了各种Z源逆变器的应用,并以光伏系统中的应用为例,对比介绍了已有的Z源逆变器的并网控制方法;分析了Z源逆变器并网系统目前存在的问题,对其今后的发展方向做出了展望,并指出Z源系统中的谐波、无功电流等电能质量问题将是今后的研究热点.