Z源光伏并网逆变器控制策略研究

针对全桥逆变器存在死区及电流输出波形畸变等问题,引入Z源网络,设计了具有升压或降压功能、用于输入电压变化范围宽的光伏发电等逆变器系统。研究了Z源电压控制原理,提出了恒定输出电流法控制策略,设计了一台1 500 W的逆变器。实验表明,该设计简单实用,提高了并网电流的质量。     

基于双环控制的航空静止变流器的建模与仿真

针对航空静止变流器在非线性负载条件下输出电压谐波含量大以及逆变器动态响应过程十分缓慢的问题,采用电容电流内环电压外环的双环控制技术,给出了控制器参数基于极点配置的方法,建立了单相航空静止变流器的数学模型。通过Matlab/Simulink软件平台对模型仿真。结果表明:设计方法能真实反映系统的动、静态性能,同时也验证了采用双环控制技术解决航空静止变流器带非线性负载时输出波形畸变以及动态响应缓慢的问题是行之有效的。     

航空三相静止变流器死区效应分析与补偿

为了解决航空三相静止变流器输出波形失真问题,详细分析了死区效应造成电压畸变的原因和由此带来的谐波成分.采用正弦脉宽调制(SPWM)控制技术,使变流器输出的波形更接近于正弦波,提出了设置死区与电压补偿相结合的控制方法,并通过SABER进行了仿真分析.同时,利用TMS320F2812数字芯片实现了相应的补偿策略.仿真和试验结果证明了该控制方法的有效性.     

基于单周期控制的Z源光伏并网逆变器的研究

针对传统的光伏并网发电系统存在输出电压低且波动范围大,能耗大,可靠性差等问题,提出了一种基于单周期控制的Z源光伏并网逆变器的设计方案,分析了Z源逆变器的电路结构及特点,详细介绍了Z源逆变器单周期控制策略的实现,并采用Matlab/Simulink建立了仿真模型。实验结果表明,Z源逆变器具有良好的升压作用,降低了对光伏电池电压等级的要求;采用单周期控制技术能够很好地跟踪电网电压,从而实现了单位功率因数。     

矿用电动车混合储能系统Z源逆变器电流控制

针对应用于矿用电动车混合储能系统的传统Z源逆变器或单开关电感Z源逆变器存在电压增益、功率密度和转换效率均不高的问题,提出了一种新型Z源逆变器。该逆变器采用基于阵列式磁集成技术的模块化开关耦合电感单元替代传统Z源逆变器的电感,提高功率密度和电压增益,并通过引入辅助软开关支路实现功率器件零电压开关,提高转换效率。对基于新型Z源逆变器的混合储能系统进行了建模,通过分析极点,发现引起系统振荡的1对共轭极点及系统振荡处频率,结合模型进行了电流控制器参数设计,推导出电流控制器比例和积分参数的设计准则。仿真与实验结果验证了该电流控制器设计准则的正确性。     

Z源逆变器的模糊PID电路控制系统设计

设计一种基于模糊PID的控制器,用于Z源逆变器输出电压的控制。模糊PID控制器结构简单,性能优良。通过仿真分析和试验验证,证明该控制器对负载和输入电压突变具有一定的抗干扰能力,能保证Z源逆变器输出电压的稳定性。     

基于GSA和SVM算法的Z源逆变器驱动控制

Z源逆变器能实现升降压变换的功能,同时桥臂不需要死区时间,变换器可靠性较高。但传统Z源逆变器中Z源电容电压高于输入电压,并且启动时存在严重的启动冲击,导致变换器体积及质量大、可靠性低。将引力搜索算法(GSA)和支持向量机(SVM)相结合来控制Z源逆变器,用于提高IM驱动系统的稳定性和性能,从而提高感应电机的性能,降低了总谐波失真(THD),消除了定子电流、转矩和转速的振荡周期。在Matlab/Simulink平台上对基于该算法的Z源逆变器驱动系统进行仿真,仿真结果验证了所提方法的可行性。     

电压源逆变器死区效应的分析与消除

针对电压源逆变器存在的死区效应,提出一种新型的基于电压源逆变器的死区效应消除方法.在分析死区效应产生原因及其影响的基础上,对传统的调制策略进行改进,采用依据电流方向选择开关管进行死区时间插入的方法,消除了死区时间对输出电压的影响,从而消除了死区效应;同时采用间接电流法判断电流极性,无需增加硬件电路,且算法简单,易于数字化实现.该方法已成功应用于基于STM32F103RDT6控制器实现的交流永磁同步电机伺服系统,实验结果证明了该方法的有效性.     

航空静止变流器低频脉动电流的抑制

研究航空变流器优化设计问题,由于两级式航空静止变流器的前级DC-DC变换器输入电流中含有两倍变流器输出频率交流分量,引进较大的低频脉动电流,不仅影响变换器的稳定性,而且减小蓄电池的容量,缩短蓄电池的使月寿命。为解决上述问题,提出相应的控制策略,即在平均电流控制中引入带阻滤波器将电感电流参考信号中的低频脉动信号滤除,进而有效抑制变换器输入电流中的低频脉动分量。建立了带阻滤波器的传递函数,并提出了设计准则。最后通过仿真验证控制策略对于抑制航空静止变流器输入低频脉动电流的有效性,优化变流器性能。     

含执行机构未知动态的液压伺服系统输出反馈控制

针对含有未知动态(如:执行机构、负载等)液压伺服系统,提出一种基于未知系统动态估计器的输出反馈控制方法.该方法不依赖于函数逼近器和传统反步控制设计,且无需难以测量的系统内部状态.首先,为避免反步控制和系统全部状态,引入等价变换,将含液压执行机构的伺服系统高阶严格反馈模型转化为Brunovsky标准型,进而运用高阶滑模微分器观测转化后的系统未知状态.控制器设计中引入描述收敛速率、最大超调量和稳态误差的性能函数,保证预设控制系统稳态和瞬态控制性能.为补偿系统集总未知动态影响,设计一种仅含一个调节参数并保证指数收敛的未知系统动态估计器.该输出反馈控制器可以实现对系统输出的精确跟踪控制.最后,通过数值仿真结果表明了所提出算法的有效性.     

基于电网电压定向的光伏并网逆变器系统研究

针对传统的光伏并网系统逆变控制策略存在控制复杂、谐波含量多的问题,提出了一种基于电网电压定向的光伏并网逆变器直接电流控制方法,给出了以TMS320F2812为主控制器的三相光伏并网逆变器系统的硬件及软件设计。该逆变器直接电流控制方法采用过零检测电路测量电网电压的过零点时刻,得出过零点时刻的电网电压的旋转角度,从而得到逆变器输出电压的幅值和相位;采用SVPWM技术控制IPM的开断,使逆变器输出上述幅值和相位的电压,从而实现单位功率因数并网发电功能。实验结果表明,该逆变器直接电流控制方法简单,逆变器输出电流与电网电压基本保持相同的频率和相位,并网发电功率因数接近于1。     

带观测器的单相逆变器数字双环控制器设计及分析

为了获得具有带宽高、动态响应快、输出电压谐波少、适应非线性负载强等特点的高性能单相逆变器,设计了带观测器的单相逆变器数字电压外环电流内环控制器,通过MATLAB仿真,结果表明该控制系统具有良好的稳态和动态特性,且在带非线性负载时总谐波失真非常小,从而得出基于观测器的数字电压外环电流内环控制器可以设计出高性能的单相逆变器。     

小型开关磁阻风电系统优化仿真研究

研究风力发电系统优化问题,传统小型风力发电存在发电率低,稳定性差的缺陷。为解决上述问题,提出开关磁阻风力发电系统,开关磁阻发电机发出的直流电不经蓄电池,可直接由增加的两级式逆变器逆变成交流电,以减轻蓄电池的负担,优化发电系统。为简化逆变器的控制,开关磁阻发电机采用电压反馈控制以稳定输出电压,采用开关磁阻发电机非线性数学模型,给出其总体控制框图,分析两级式逆变器主电路拓扑结构及选取重要元件参数,建立由开关磁阻发电机和两级式逆变器组成的子系统模型,仿真结果表明,子系统静动态性能好,得到的交流电质量较好,并验证了方法的可行性,为优化风力发电提供了科学依据。     

基于模糊PID的静变电源控制技术研究

为提高静变电源输出电压的质量,研究了一种自整定模糊PID控制方法。该方法将模糊控制优良的动态性能、灵活的控制特性和PID稳态控制性能的优势相结合,实时地对系统控制量进行调整。在Matlab/Simulink环境下,对于模糊PID和常规PID在静变电源控制中的应用分别进行了仿真。仿真结果表明,模糊PID控制器减少了超调量,抗干扰性和鲁棒性强,系统的动态、稳态性能得到了很大程度的提高。     

A new switching scheme for Z-source inverter to minimize ripples in the Z-source elements

This paper presents a modification in pulse width modulation (PWM) scheme with unequal shoot-through distribution for the Z-source inverter (ZSI) which can minimize ripples in the current through the Z-source inductors as well as the voltage across the Z-source capacitors. For the same system parameters, the proposed control technique provides better voltage boost across the Z-source capacitor, DC-link, and also the AC output voltage than the traditional PWM. The ripples in the Z-network elements are found to be reduced by 75 % in the proposed modulation scheme with optimum harmonic profile in the AC output. Since the Z-network requirement will be based on the ripple profile of the elements, the Z-network requirements can be greatly reduced. The effectiveness of the proposed modulation scheme has been simulated in Matlab/Simulink software and the results are validated by the experiment in the laboratory.     

MPPT算法与输入输出反馈线性化控制技术在光伏发电系统中的应用

针对目前光伏发电系统采用的固定电压法、增量电导法等最大功率点跟踪控制技术跟踪速度慢、精度不佳的问题,提出采用变步长电导增量法进行最大功率点跟踪控制;为了控制光伏系统中电网电流和直流母线电压,采用输入输出反馈线性化控制技术,使得系统的功率因数和直流母线电压可用相同的算法进行控制。在Matlab/Simulink环境下对基于变步长电导增量法算法与输入输出反馈线性化控制技术的光伏发电系统进行了建模仿真,结果表明,采用反馈线性化技术控制逆变器后,日照强度和温度变化不会对电网功率因数产生影响;变步长电导增量法提高了光伏发电系统的动态和稳态性能,且降低了电网电流的总谐波失真率。     

基于DSP控制的逆变器并联技术研究

对基于DSP控制的逆变器并联技术进行了应用基础研究。首先从理论上分析了多台逆变器输出功率不均衡的原因，得出两逆变器模块输出电压相位差会产生输出有功功率不均衡，而两逆变器模块输出电压幅值差将引起输出无功功率不均衡。因而可通过分离检测各模块输出的有功功率差和无功功率差，并利用DSP控制电路来控制每模块的基准相位和电压幅值，使各模块输出功率保持均衡。经两台小功率逆变器并联实验，结果表明该方法具有良好的控制并联模块输出功率均衡的能力，同时能保证各模块可独立运行，适合热插拔功能的应用，为实现不中断逆变器代电奠定了一定的基础。