不平衡负载工况下三相变流器有源功率解耦控制

三相电压源型变流器(VSC)对于微电网的稳定运行有着重要的作用。然而,孤岛工况下带三相不平衡负载运行时,交流侧产生的二次脉动功率耦合至直流侧,导致系统的工作性能降低并影响系统的寿命。针对该问题,在二次功率脉动分析的基础上,提出了一种基于虚拟三相瞬时功率的解耦控制策略,通过控制虚拟三相瞬时功率脉动分量为0,在不增加开关器件的情况下,利用LCL滤波器中电容提供负载所需二次脉动功率,实现交直流侧二次脉动功率解耦。在此基础上进一步分析了该拓扑结构直流侧所需的最低电压以及电流应力影响因素。最后仿真和实验结果均表明所提控制策略可以较好地实现功率解耦控制,直流侧源电流二次脉动分量大大减小,有利于提高系统控制性能和实现直流侧电容轻量化。     

H型对称分布电容功率解耦电路EI北大核心CSCD

单相逆变器普遍存在二次纹波问题,容易造成系统不稳定和降低效率。文中在无附加开关管的情况下,仅保留H桥4个开关器件。此拓扑只需将交流侧原有滤波电容分裂成两组对称连接,同时可省略直流侧原有支撑电容。电路中差模保证功率输出,共模保证解耦,因此对系统中差模和共模分别独立控制。理论分析和仿真解释了系统的解耦情况和解耦后存在的电容电压不平衡情况,并从解耦精度及附加开关数量方面良好地阐述该拓扑的优越性,最后通过实验结果证明该拓扑在无需额外开关器件情况下良好的解耦性能。     

单相全桥离网逆变器输出侧功率解耦电路研究

单相逆变器输入电流低频纹波抑制是燃料电池及光伏电池发电系统亟需解决的问题.本文深入研究单相全桥离网逆变器输出侧功率解耦电路拓扑及其输入电流低频纹波抑制策略,给出控制参数、关键电路参数设计准则和实验波形.该电路拓扑中有源功率解耦电路位于全桥逆变器输出侧,与全桥逆变器共用输出滤波电感与电容,通过在输出滤波电容上叠加直流电压和低频偶次谐波电压实现逆变器功率解耦,使逆变器输出侧低频脉动功率在输出滤波电容与负载之间传递,阻断其向直流侧传递的路径.理论和实验结果验证了这种方法的有效性和可行性.     

一种中点共模注入功率解耦电路

单相逆变器在许多领域有着广泛的应用,但存在固有的二倍频问题,二倍频波动易造成系统不稳定。文中提出一种中点共模注入功率解耦电路,该拓扑优点在于无需额外开关器件,仅利用H桥逆变器两侧原有支撑电容和滤波电容,即可缓冲二倍频功率。整个解耦控制算法简单,易于在单相差分逆变器中实现。另一个特点在于该拓扑仅利用交流侧滤波电容和直流侧支撑电容中点相连构造半桥型差分逆变器结构,交流侧电容能正负运行,同时减小了解耦电容耐压值。半桥结构不仅提高了电容利用率,在电容的选择上也促进了功率密度提高。仿真和实验结果进一步证明该方法有效的抑制直流侧二倍纹波脉动,同时数据证明该拓扑解耦后能有效的提高系统效率。     

模块化多电平换流器三相桥臂电抗器有限元仿真分析

在模块化多电平换流器(MMC)运行过程中,由于每相桥臂上电容电压不相等,极易出现桥臂电压不平衡现象,伴随着桥臂中直流分量出现三相不相等情况,极易导致三相电抗器中其中一相偏磁过大,造成三相桥臂中电流不平衡,内部出现零序环流,该环流进入直流侧加剧直流侧电压、电流及功率的波动.利用有限元仿真软件搭建MMC解耦后的直流侧等效电路,针对三相铁芯桥臂电抗器输入和输出特性进行电磁场瞬态仿真,通过在磁芯上引入非线性B-H曲线效果,计算了电磁场空间分布和磁饱和效应等,分析在MMC三相桥臂中直流分量分布不同工况下对各相电感量及直流侧电流波动特性的影响,为MMC三相桥臂电抗器的设计及选择提供了参考.     

一种单相无隔离变压器UPQC的控制策略研究

本文针对直流母线中点接入交流电网的单相半桥结构无隔离变压器统一电能质量调节器(UPQC)拓扑,分析了其系统功率流动和直流母线工频纹波产生机理,提出了一种改进的串并联协同控制策略。通过解耦控制,使得该拓扑串联侧补偿电压暂降,并联侧补偿电流谐波同时抑制直流母线电压工频脉动。并给出了该拓扑直流母线电容设计选型依据。最后通过仿真和实验,验证了所提设计和控制策略的有效性。     

电容不匹配下直流分裂电容功率解耦衍生谐波识别与优化控制

传统上,在直流母线上安装大容量电解电容可有效吸收单相AC-DC变换器的二次脉动功率、降低直流电流或电压脉动。但电解电容存在体积大、寿命短等问题,有被可靠性更高的有源功率解耦取代的趋势。基于直流分裂电容的半桥解耦电路作为有源功率解耦拓扑的一种,独立运行于单相变换器,具有安装方便、应用灵活和反馈控制解耦精度高的特点。但相关研究均基于完全匹配的分裂电容进行分析,忽略了湿度和时间效应对于电容容值和功率解耦性能的影响。为提高解耦电路实际运行中的性能,对电容不匹配下的直流分裂电容进行分析,识别由此衍生出的直流和交流侧谐波的产生机理。以标准IEEE 1547-2003为谐波抑制目标,提出在分裂电容电压上引入直流偏置的谐波抑制准则和反馈控制,无需在线测量电容来识别电容漂移量,具有高解耦精度、高鲁棒性的特点。最后,以一台1kW实验样机对谐波抑制准则和功率解耦性能进行验证。     

具有功率解耦能力的升降压逆变器

在单相光伏并网逆变器中,若要逆变器交流侧瞬时功率满足并网的需要,则在逆变器直流侧会产生不平衡脉动功率和二阶纹波电流,影响直流输入源利用率.为了减小直流侧的二次纹波,一般并联大容量的电解电容器,但电解电容器体积大且寿命较短.介绍了一种带有功率解耦电路的单相升降压逆变器,采用基于脉冲能量调制的有源功率解耦控制,将二阶纹波功率输送到薄膜电容,实现功率解耦.最后仿真验证了升降压逆变器功率解耦的有效性.     

新型三相-单相交流发电系统拓扑结构及其控制策略仿真研究

针对传统三相-单相交流变换器拓扑结构复杂且需要额外的滤波器等的不足,基于永磁同步电机开绕组的特点,提出了一种新型三相-单相交流发电系统拓扑结构。分析了通过对双变换器直流侧电容电压的控制实现单相交流输出的工作原理,并在此基础上提出了一种通过永磁同步电机的正序电流和零序电流分别实现变换器直流侧的电容电压和单相交流输出电压解耦控制的新型控制策略。该策略采用MATLAB构建系统仿真模型,在不同发电机转速和负载情况下对系统进行了仿真分析,验证了该新型三相-单相交流拓扑无需使用额外的滤波电路即可实现高质量的单相交流电压输出,其幅值、频率均可以灵活调节,且具有优异的动态特性。     

预测电流控制在三电平三相四桥臂有源电力滤波器中的应用

分析三电平三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的主电路拓扑结构。在建立数学模型的基础上,提出了应用预测电流控制策略对其进行控制,利用当前采样时刻的状态信息,预测下一个采样周期补偿电流,并计算确定三电平四桥臂APF各开关器件的开通/关断脉冲产生所需的补偿电流,达到跟踪指令电流的目的。仿真结果表明,采用该控制策略可有效补偿系统的三相谐波电流和中线电流,并能很好控制直流侧两电容电压的平衡,在三相四线制系统中具有良好的应用前景。     

一种新的三相4桥臂逆变器及其控制策略

三相4桥臂逆变器与传统三相逆变器不同。第4桥臂的引入,加上负载的不确定性,使得空间矢量调制控制变得非常复杂,从分析对称三相逆变器每相能独立工作出发,通过引入一特定结构的三相变压器并视其为负载,通过控制第4桥臂来控制负载中点电压,既实现了三相负载的解耦,又能使输出相电压达到220 V。仿真实验证明,该结构与方法对不同性质负载都有很好的适应性,并且容易实现。     

基于空间矢量脉宽调制控制的四桥分布式电力并网逆变器

针对分布式发电与电力系统相联的电网中不平衡和非线性负载采用了一种三相四桥臂拓扑结构。、提出了一种四桥臂三相逆变器的二维SVM控制方案;其前三个桥臂由二维SVM控制,第四桥臂解耦控制。所构建的控制器具有电压利用率高、开关频率相对较低、控制灵活和实现简单等优点。仿真和实验结果验证了该控制方案的正确性与可行性。     

改进型直流侧有源电力滤波器在三相系统中的应用研究

针对改进型DC侧APF具有负载输出电压可调、控制和驱动简单、储能电容容量小等优点,依据单相改进型拓扑,提出一种三相改进型DC侧APF拓扑模型,对三相整流类负载进行谐波治理具有技术优势.与三相PFC相比,该拓扑仅处理部分功率,主电路结构简单;与交流侧APF相比,简化了电路结构,减少了功率开关数量.仿真结果证明了该拓扑的正确性和可靠性.     

发电用微型燃气轮机三相四桥臂逆变器解耦控制

针对发电用微型燃气轮机系统中的三相四桥臂逆变器,提出了基于内阻变换的解耦控制策略。主要将逆变器和其输出滤波器作为一体化逆变电源,进行一体化建模和一体化控制。经过等效变换,将零线桥阻抗值变换为零,将其他各相的阻抗等效地降为较低的阻抗值,将其解耦成三个相互独立的单相逆变器。控制方法上,采用幅相多环控制,特别是对不平衡和非线性负载具有良好的控制能力。仿真和实验结果验证了该控制方法的正确性和有效性。     

一种新的分布式供电三相逆变器的控制研究

针对不平衡和非线性负载采用了一种三相四桥臂拓扑结构,并提出了一种内模原理和空间矢量相结合的控制策略。建立了三相四桥臂逆变器在空间矢量静止坐标系下的数学模型,通过分析四桥臂逆变器的控制规律,将逆变器进行解耦控制。该方法与其他控制方法相比应用方便、参数整定灵活;仿真和试验验证了该控制方案的正确性与可行性。     

不平衡工况下CLLC型交直流母线接口变换器控制策略

针对交流微电网电压不平衡工况下直流微电网母线电压二倍频脉动问题,提出一种适用于CLLC直流变压器的两级式双向隔离AC/DC母线接口变换器控制策略。首先,对不平衡工况下交直流母线接口变换器功率传输特性进行分析,并设计抑制交流侧负序电流的控制策略。其次,建立CLLC直流变压器的基波等效模型,并分析其电压增益和输入阻抗特性。在此基础上,考虑不平衡工况下CLLC直流变压器输入电压脉动特点,对CLLC直流变压器进行了参数优化设计并提出了基于脉动电压前馈的控制策略以抑制直流母线电压脉动。最后,通过Matlab/Simulink进行仿真,结果表明,采用所提控制策略,在交流母线电压平衡及不平衡工况下均能保证三相电流平衡的同时抑制直流母线电压脉动。     

一种电动汽车充电系统单相整流有源滤波方法

提出了一种应用于电动汽车一体化充电系统中的单相PWM整流有源滤波的控制方法,以抑制充电中单相整流电路的直流电压二次纹波。在单相电网电压充电时,这种控制方法能通过控制电机驱动器电路,复用其中的两相同时进行单相整流和有源滤波,在实现整流器单位功率因数运行、稳定输出直流电压的同时,减小直流侧电压的二次纹波,减小网侧输入电流的总谐波畸变率。对单相整流直流侧电压二次纹波的产生机理、有源滤波电路的拓扑结构、单相整流和有源滤波的控制原理和方法进行了详细地分析。最后搭建输入电压峰值110 V,输出直流电压220 V,负载等效电阻100Ω的仿真模型,通过仿真和实验结果验证了所提控制方法的可行性。     

三相四桥臂动态电压恢复器滑模变结构控制仿真研究

将一种三相四桥臂逆变器的拓扑结构应用于动态电压恢复器主电路。具有直流电压利用率高、无需大的直流电容,不需要对直流电压进行附加控制等优点。同时,采用基于abc坐标系的三相四桥臂逆变器空间矢量调制方法,在此基础上,提出动态电压恢复器的滑模变结构控制器设计方法。消除了负载电流扰动对系统控制性能的影响。最后在理论分析基础上,通过仿真对上述方法进行了验证。仿真结果表明,上述方法具有较理想的动态和静态性能。     

一种三角波注入的三相四桥臂逆变器控制策略

基于三相四桥臂电压型PWM逆变器的工作原理,研究了双闭环控制策略,并在此基础上研究了利用三相半波整流器实现三角波注入的三相四桥臂逆变器控制策略。此方法采用双闭环控制方法控制前三桥臂,采用三相半波整流器对前三相调制信号进行处理以获得第四桥臂信号控制,系统结构简单、易于控制。系统可采用纯模拟器件实现,有效地避免了DSP处理能力有限对PWM开关频率的限制,有效提高系统的开关频率,具有动态响应速度快,输出电压波形谐波含量低等特点。此外,三角波注入提高了直流电压利用率,增强了系统带不平衡负载的能力。仿真结果进一步验证了该控制策略的正确性与可行性。     

一种新颖的三相四桥臂逆变器解耦控制的建模与仿真

三相四桥臂逆变器是针对三相不平衡或非线性负载的供电提出来的。该文提出了1种采用内环空间矢量电流调节器和外环同步坐标比例积分控制器相级联的三相四桥臂逆变器的控制方案，实现了对三相四桥臂逆变器的解耦控制。建立了三相四桥臂逆变器在αβγ空间的电路模型，分析了其在αβγ空间的三维电压矢量分布并由此提出了1种采用2个三电平滞环比较器和1个两电平滞环比较器相结合的内环电流调节方案。外环采用了同步坐标电压控制器，使用1个简单的比例调节器就可实现输出电压跟踪的零稳态误差，保证了良好的稳态性能。建立了整个系统在dqo坐标系下的控制模型，实现了对d,q,o3个分量的独立解耦控制。仿真结果验证了该控制方案的正确性与可行性。