双频并网逆变器与LCL型逆变器效率对比研究

为了能够在保证并网逆变器输出电流质量满足并网要求的同时,降低并网逆变器的损耗,提高并网逆变器的效率,提出了一种并联型双频单相并网逆变器。双频并网逆变器含有两个工作在不同开关频率的功率单元。低频功率单元的开关频率低(2kHz),电流幅值大,将电能输送到电网,降低了系统的开关损耗。高频消谐单元电流幅值小,开关频率高(40 kHz),其电流与低频功率单元的电流纹波反向,作用是抵消掉低频单元电流的谐波成分,保证并网电流质量。此处对并联型双频单相并网逆变器的工作原理和控制策略进行了理论分析,并设计了一个相同功率等级的LCL型并网逆变器。并网实验结果证明了双频并网逆变器消谐理论的正确性和可行性。效率分析和实验也证明了双频理论能够改善系统效率。     

单相并网LCL型逆变器的改进设计方案

随着越来越多的分布式能源接入电网,并网逆变器获得了更多的应用。并网逆变器能够成功实现并网运行的前提是其直流母线电压高于最小要求限值,这限制了并网逆变器的应用。为降低并网逆变器的应用门槛,提出一种单相并网LCL型逆变器的改进设计方案。该设计方案通过将LCL型滤波器设计成一个有一定升压增益的模块,降低了前端逆变桥的输出电压要求,进而能够降低并网逆变器的直流母线电压限制,扩大了单相并网逆变器在低功率场合下的应用。首先分析传统LCL型单相并网逆变器直流母线电压受限制的原因,然后基于一种改进LCL型滤波器设计思路,利用其电压增益功能,给出一种详细的单相并网LCL型逆变器的改进设计方案,最后通过仿真和实验验证了提出的设计方案的有效性。     

非隔离型单相光伏并网逆变器的功率损耗研究

传统的隔离型并网逆变器体积大、重量重而且效率低。非隔离型并网逆变器以体积小、效率高的优点得到越来越多的研究者的关注。由于光照强度的变化,使得纹波电流对功率损耗的影响至关重要,但是却容易被忽略。对一种非隔离型并网逆变器工作原理进行了详细的分析与研究,在考虑纹波电流的情况下,建立了开关损耗和导通损耗的数学模型,最后进行了实验样机的研制。     

无变压器光伏并网逆变器功率损耗分析

效率已成为衡量光伏并网逆变器的一个重要指标.传统的带隔离变压器的并网逆变器体积大、重量重而且效率低.无变压器的非隔离型并网逆变器以体积小、效率高的优点得到越来越多的研究者关注.由于光照强度的变化,使纹波电流对功率损耗的影响至关重要,但却容易被忽略.此处对一种无变压器并网逆变器工作原理进行了详细的分析,考虑纹波电流,建立了开关损耗和导通损耗的数学模型,最后研制了实验样机.     

三相电压源逆变器最小损耗PWM算法性能优化

为降低高频隔离型辅助变流器中三相电压源逆变器开关损耗,提出一种零序分量连续可调的改进型广义不连续PWM算法,通过实时调节调制相角,实现不同60°不连续PWM算法的线性平滑过渡,进而基于优化的时域仿真分析方法,对比分析不同算法谐波性能,并引入谐波畸变因数进行规律验证,确定谐波性能优越的调制度下限;进一步建立系统损耗模型,提出基于开关损耗函数与死区效应的损耗分析方法,实现最小损耗不连续PWM算法;在过调制的非线性区内,协调考虑电压调制增益与谐波性能,确定整体性能优化的调制度上限。最后利用DSP进行数字化实现,并通过试验验证了理论分析的正确性与归一化方法的可行性。     

基于ZCT软开关的光伏并网逆变器研究及实验

变流器中的损耗会随着开关频率的增加而增加,软开关技术具有减小开关损耗、降低电磁干扰等多种优点.主要研究了一种基于ZCT软开关的三相光伏并网逆变器,分析了这种ZCT软开关逆变器的工作原理,给出了软开关谐振参数的设计方法.对研制的100 kV·A软开关光伏并网逆变器样机进行了实验,并对软硬开关的开关损耗进行了对比研究,给出了零电流软开关的实现条件.     

两级式T型三电平光伏逆变器的关键技术研究及实现

随着分布式光伏系统的发展,对并网电能质量的要求越来越高。并网逆变器作为系统的核心设备,其性能优劣直接决定了系统的稳定性。相对于传统的两电平逆变器,三电平逆变器具有开关损耗小、效率高、谐波含量小以及dv/dt较低的优点。因T型拓扑比NPC结构损耗小、Diode数量少、独立驱动电源少,介绍一种T型两级式三电平拓扑结构,研究了基于dq坐标变换的双闭环控制策略、避免三角函数计算的SVPWM算法及其DSP实现,提出了中点电位不平衡的抑制方法。最后采用该算法研制了一台10?k W样机,试验结果表明了控制算法的有效性。     

有源中点钳位型三电平并网逆变器多目标优化预测控制

有源中点钳位型(ANPC)三电平变换器作为并网逆变器能够实现功率器件的热损耗平衡,适用于光伏发电系统.针对传统中点钳位型(NPC)三电平并网逆变器开关管发热不均衡等问题,本文提出一种ANPC三电平并网逆变器的多目标模型优化预测控制方法,基于三电平输出的开关状态需要遵循单位电平跳变的原则,剔除不符合跳变原则的开关状态,减少模型滚动优化的次数.针对开关管的发热不均衡问题,根据ANPC三电平并网逆变器的结构特点,通过对开关管的开通和关断损耗进行线性拟合,实时计算各开关管的功率损耗,把各开关管的不均衡损耗加入目标价值函数以实现不均衡损耗的最小化.最后通过ANPC三电平并网逆变器直接功率控制的实验结果验证了所提控制方法的正确性和有效性.     

级联多电平准Z源逆变器的无差拍并网控制策略

以单项级联准Z源逆变器为研究对象,以提高动态响应速度和减小并网电流总谐波畸变率为研究目标,提出一种总分式无差拍并网控制策略。首先,针对级联型准Z源逆变器各模块输入功率有差异的特点,定义模块功率比例因子并将其应用于模块功率控制,实现各模块差异化功率分配和最大功率输出,并实现各模块直流链电压平衡。其次,建立并网电流与系统反馈状态量模型,采用无差拍控制策略实现并网电流快速控制。最后,通过建立仿真模型验证了所提算法的有效性和正确性。     

有源钳位型三电平特定谐波消除调制方法研究

有源钳位型三电平逆变器可以实现功率器件损耗的平衡分布,均衡功率器件结温,间接提高逆变器的容量。特定谐波消除法具有波形质量高、开关损耗低的特点。本文提出了一种有源钳位型三电平逆变器的特定谐波消除调制方法,能够同时兼顾输出电压波形质量、开关器件的损耗和结温的均衡分布,在保证输出电压谐波特性的前提下降低逆变器开关频率,提高逆变器的设备容量。对所提出调制策略进行了损耗和结温的仿真分析,并在实验平台上进行了实验验证,仿真和实验结果验证了本文调制策略的有效性。     

中型功率光伏并网逆变器电磁辐射骚扰解决方法

为了提高光伏并网逆变器的效率,逆变器中的功率半导体器件往往采用较快的开关速度以降低其开关损耗。但提高开关速度会导致电路中的di/dt增大,产生的干扰相应增加,造成逆变器的传导骚扰、电磁辐射骚扰很难通过相应的标准。首先,以中型功率光伏并网逆变器为例,分析并查找辐射骚扰源;然后,通过对机箱进行屏蔽,降低电源线共模电流等方法,使逆变器的电磁辐射骚扰通过标准限值要求。     

谐振过渡软开关单相PWM并网逆变器

分析了对小功率光伏并网逆变器拓扑结构的要求,简单介绍了几种典型的并网逆变器的拓扑结构,指出了各个拓扑结构的优缺点、效率和适用场合。给出了一种利用软开关技术的单相全桥并网逆变器的拓扑结构(DC/AC),分析了其工作过程,通过谐振可以实现主功率开关的零电压开通和关断,而且辅助开关和二极管都是零电流开通和关断,大大减小了功率器件的开关损耗,提高了逆变器的效率。最后,介绍了开关器件的选择问题。     

并网独立双模式控制高性能逆变器设计与实现

设计并实现了一种小型的用于分布式发电系统的功率调节系统。主电路采用推挽正激变换器和双降压式逆变器。传统的并网逆变器输出端采用工频变压器，体积重量大，成本高。该文采用高频隔离的逆变器，消除了输出端的工频变压器。传统的桥式逆变电路存在桥臂直通问题，该文将双降压式逆变器用于并网发电场合，提高了可靠性及效率。半周期调制方式减小了器件的开关损耗，以及功率场效应管的导通损耗。以往的文献对并网逆变器的分析侧重于单独工作模式或者并网模式，较少涉及到独立工作和并网工作切换过程的分析。该文分析了双模式运行的逆变器的切换过程。采用TMS320F240DSP芯片实现数字锁相同步，实现并网和独立控制的逻辑和基准切换。一个500VA的实验样机证明了方案的可行性。     

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。     

并网独立双模式控制高性能逆变器设计与实现

本文设计并实现了一种小型的用于分布式发电系统的功率调节系统。高性能，高可靠性，高功率密度是功率变换装置的基本要求。传统的并网逆变器输出采用工频变压器，体积重量大，成本高。本文采用高频隔离的逆变器，消除了输出端的工频变压器。传统的桥式逆变电路存在桥臂直通问题，本文将双降压式逆变器用于并网发电场合，提高了可靠性，提高了效率。半周期调制方式的采用减小了器件的开关损耗，以及功率场效应管的导通损耗。以往的文献对并网逆变器的分析侧重于单独工作模式或者并网模式，较少涉及到独立工作和并网工作切换过程的分析。本文分析了双模式运行的逆变器的切换过程。采用TMS320F240DSP芯片实现数字锁相同步，实现并网和独立控制的逻辑和基准切换。在此基础上实现了一个500VA的实验样机证明了方案的可行性。     

光伏并网逆变器损耗分析及效率优化控制

以前级Boost、后级全桥逆变器的两级式光伏并网逆变器为例,研究其损耗的计算方法,推导出用于损耗分析计算的公式。分析表明两级式光伏并网逆变器的损耗与其中间母线电压关系密切,中间母线电压的选择直接影响开关管、二极管、电感的损耗,最终影响变换器效率。利用损耗公式,对各器件的具体损耗数值进行详细计算。提出前级采用最大功率点跟踪算法搜寻阵列最大功率点,后级采用最大效率点跟踪算法在线搜寻最大效率点的三环控制策略。搭建实验样机,实验结果表明损耗分析模型和最大效率点跟踪策略的正确性和可行性。     

双频单相并网逆变器的拓扑及控制方法研究

为了进一步降低单相并网逆变器的成本,提高并网电流的质量和并网逆变器的效率,提出了一种并联型双频单相并网逆变器。并联型双频单相并网逆变器的主电路包含低频功率单元和高频消谐波单元,并网电流为低频功率单元电流和高频消谐单元电流之和,使得并网电流中的谐波得到了有效抑制。在介绍了并联型双频单相并网逆变器的拓扑结构和工作原理的基础上,给出了并网逆变器的控制策略,整个控制系统包括2个相互耦合的电流环,实现了对并网电流的控制。实验结果验证了理论分析的正确性。     

三相并网逆变器内模控制的改进型GDPWM算法(英文)

针对单位功率因数并网的三相逆变器,推导三相并网逆变器内模控制方程,建立逆变器输出侧功率因数角随逆变器输出电流幅值变化的函数关系,深入分析传统常规化不连续脉宽调制(general discontinuous pulse width modulation,GDPWM)的特点,提出一种改进型最小开关损耗不连续调制(modified general discontinuous pulse width modulation,M-GDPWM)算法,该算法通过比较三相正弦参考电压之间的瞬时大小关系,或者逆变器输出三相电流的瞬时大小关系,来计算需要注入到三相正弦参考电压中的零序分量,从而无需像传统最小开关损耗不连续调制那样需要实时计算功率因数角,即可实现最小开关损耗控制。仿真与实验结果验证了所提M-GDPWM算法的正确性和有效性。     

新型Z源T型五电平逆变器及其调制策略EI北大核心CSCD

针对传统二极管中点钳位三电平与五电平逆变器需要大量钳位二极管、结构复杂、可靠性差、二极管开关损耗较大,以及传统Z源两电平逆变器电容电压应力较高、升压能力不足、功率较低等问题。首先,提出了一种T型五电平逆变器拓扑,该拓扑省去了大量钳位二极管,结构简单,开关损耗小,功率等级高;其次,结合Z源网络与该T型五电平拓扑,得到一种新型Z源T型五电平逆变器拓扑,与传统Z源逆变器相比,在相同的电压增益下,该新型逆变器有效降低了开关器件电压与电容电压;再次,将Z源网络中的电感用升压单元代替,进一步增强了其升压能力;最后,设计了该新型逆变器的同向载波调制策略。仿真实验证明了所提拓扑的正确性与调制策略的有效性。     

双路光伏并网系统损耗分析与效率优化

确定光伏并网系统的效率优化方法应基于准确的损耗分析,开关器件作为初步建模对象为变换器的损耗模型提供了理论依据。为实现双路光伏系统进网功率的最大化,从开关损耗随直流母线电压变化的现象得到最优功率点(MPP)并设计改进的启停方案实现追踪,在追踪过程中依据电压条件适时启停Boost变换器,减小不必要的开关损耗提高效率。仿真与实验结果表明损耗模型能直观衡量系统效率,并且功率等级越高进网功率提高越显著。