单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及其SVPWM调制策略

为了同时实现升降压AC/DC变换和高功率因数控制,提出一种单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及其改进型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。该拓扑具有功率因数高、升降压输出、高频电气隔离以及电能双向流动的优点,适合作为380 V直流微网与电网之间的接口变换器。它与传统的三相电压型脉宽调制整流器相比,不需要外加工频变压器或者DC/DC降压变换环节,具有功率密度更高、成本更低的优点。给出变换器的推导过程以及工作原理,提出基于该拓扑的 SVPWM 调制策略,并分析变换器的直通问题。最后,在实验室研制一台由DSP TMS320F2812控制的3kW原理样机,实验结果验证了所提出的拓扑及其SVPWM算法的可行性。     

新能源发电系统并网逆变器的高电压穿越控制策略

电网电压的骤升会带来新能源发电系统并网逆变器(grid-connected inverter,GCI)控制裕度的下降,如若失控则会导致能量由电网倒灌进入逆变器进而引发直流侧过压或过流。为改善电网电压骤升对GCI所造成的暂态冲击,确保其安全并网运行,该文提出一种GCI高电压穿越(high voltage ride-through,HVRT)控制策略。首先分析容量限制条件下GCI的电流控制能力,讨论不同电网电压骤升幅度情况下GCI的可控区。在此基础上,设计基于电网电压和发电侧负载电流信息的直流母线电压参考值自适应调节算法,以确保电网电压骤升期间GCI的可控性。最后,结合感性无功电流控制,给出GCI的HVRT方案。仿真和实验结果验证了GCI控制能力分析的正确性和所提出控制策略的有效性。     

三电平矢量分解SVPWM算法及中点电压平衡

传统多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法需要复杂的扇区判断和大量三角函数计算,不易于向更高电平级数扩展。研究了一种简化的基于参考电压矢量分解的三电平SVPWM算法。该算法将两电平SVPWM算法应用到多电平SVPWM算法,简化了扇区判断,避免了三角函数运算。分析三电平逆变器中点电压不平衡的机理,给出中点电压平衡控制策略。该策略易于推广到多电平SVPWM算法。实验验证了该控制算法的有效性。     

分数延迟重复控制在并网逆变器中的应用

重复控制可完全跟踪周期参考信号或抑制周期扰动信号,实现极低的稳态误差。鉴于实际电网的频率波动,当系统采样频率与期望输出频率的比值为非整数时,传统重复控制无法精确跟踪输入信号,导致系统输出的静差变大,影响系统稳定性。提出分数延迟重复控制(FDRC),基于拉格朗日插值法给出FDRC的滤波器实现方法,仿真和实验结果表明FDRC具有更高的跟踪精度和更好的谐波抑制能力。     

一种新型H6桥非隔离光伏并网逆变器

在非隔离的光伏并网发电系统中,抑制漏电流是需要解决的关键问题之一。研究了一种改进型H6拓扑结构,通过引入一组开关管和分压电容实现变换器续流阶段时电位的可靠箝位,可消除高频脉动下的共模电压;同时在续流阶段电流不流经性能较差的MOSFET寄生体二极管,降低系统开关损耗。在分析新型H6拓扑结构的工作原理及脉宽调制(PWM)策略基础上,设计构造了3 kW光伏并网实验样机,结果表明该拓扑结构具有低损耗、高质量、消除共模电流的特征。     

数字控制时LCL型并网逆变器频域特性分析

电容电流反馈有源阻尼是实现LCL型并网逆变器谐振峰阻尼的一种有效方法。在此通过控制框图等效交换,揭示了采用数字控制时,由于控制延时的影响,系统实际谐振峰的频率将会改变,且系统环路增益中可能会存在2个右半平面极点。在此利用Nyquist定理,提出通过校验系统相位裕度、LCL谐振频率和1/6采样频率处的幅值裕度来判断系统稳定性,并可用于闭环参数的设计。在实验室搭建了一台6 kW的原理样机,实验结果验证了分析结果的正确性。     

基于PI控制的频率正反馈孤岛技术研究

以光伏逆变器为对象,研究了一种带正反馈的主动移频法扰动(AFD)与无功电流幅值扰动相结合的主动式反孤岛效应的控制方法。与其他主动式反孤岛效应控制方法相比,有效地解决了注入电网谐波含量和影响电能质量等问题,可减小孤岛检测盲区,并能迅速反映逆变器输出电压频率的变化,灵敏地检测出孤岛状态。最后通过仿真和实验分析了该扰动控制方法的正确性。     

一种消除窄脉冲的三电平粒子群优化PWM方法

以应用于大功率电力机车的三电平逆变器为特定的研究对象,对优化脉宽调制(PWM)技术的求解与应用进行了分析和研究。针对优化PWM的脉冲序列在调制度较大时可能出现窄脉冲的问题,此处提出了一种简单且有效的窄脉冲消除方法。建立了三电平牵引逆变器优化PWM方法的数学模型,在应用粒子群优化(PSO)算法求解模型时,施加了窄脉冲消除算法以消除窄脉冲。通过仿真和半实物实验验证了所提出窄脉冲消除方法的有效性及PSO-PWM的谐波优化作用。     

并网逆变器虚拟磁链模型预测功率控制研究

针对并网逆变器的特点,采用一种虚拟磁链模型预测功率控制的新型控制策略。在α,β坐标系下建立并网逆变器基于虚拟磁链预测功率控制的数学模型。一个采样周期内,选择合适的电压矢量及确定相应电压矢量导通时间进行开关管控制。不仅解决了开关频率不固定问题,且逆变器输出稳态电流总谐波畸变率(THD)小,电流动态响应快。仿真和实验表明,采用虚拟磁链模型预测功率控制取得了预期控制效果。     

改进型NPC拓扑结构在光伏并网逆变器的应用

传统三电平中点箝位(NPC)逆变器拓扑结构中不同开关器件承受的工作损耗不同,损耗分布会因光伏发电工作状态改变,因而大功率逆变器的散热问题急需解决。提出了一种新型NPC拓扑结构,通过控制策略的编程控制,使逆变器的开关器件有了更多的开关自由度,达到系统器件平衡散热,从而解决了逆变器的局部高温问题。系统采用功率可调的PWM策略实现了不同工作状态,且不影响系统的输出电流,通过新的硬件拓扑和控制策略实现了系统开关器件的损耗平衡。