三相双Buck并网逆变器的优化控制方法

双Buck逆变器分为全周期和半周期控制,相较全周期控制,半周期控制避免了额外的开关和通态损耗,但由此带来电流过零畸变问题。定量分析空间矢量脉宽调制(SVPWM)方式下电感电流过零时刻纹波大小,确定为抑制过零畸变而在电流过零附近将半周期控制转换为全周期控制的转换条件,在电感电流断续区采用全周期控制,通过理论计算给出全周期控制最小区间,在有效消除过零畸变的前提下降低全周期控制增加的额外损耗,以保证整个系统的效率。通过实验验证了理论分析。     

三相双Buck逆变器过零畸变问题与解决方法

双Buck拓扑克服了传统桥式拓扑上下桥臂的直通问题,将其应用于三相并网逆变器,能够避免驱动信号死区引入的低次谐波,从而降低进网电流谐波含量,且外接快恢复二极管续流,减小了反向恢复损耗。然而,为消除电感的偏置电流以及提高逆变器效率,双Buck逆变器需采用半周期控制策略,导致了进网电流的过零畸变。针对带LCL滤波器的三相双Buck逆变器,分析半周期控制所导致过零畸变的原因,提出带纹波电流负反馈的半周期空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制方法,通过在过零点处改变空间电压矢量的基准,有效地消除了进网电流过零畸变,并讨论新型控制算法对系统稳定性的影响,通过仿真和实验验证理论分析。     

双Buck半桥逆变器混合PWM控制策略

本文研究一种双Buck半桥逆变器的混合PWM控制策略。该PWM控制策略使逆变器工作在半周期调制,通过判断电感的工作状态来确定电路的控制模式。在电感电流连续模式(CCM)时逆变器采用电压电流双环控制。而在电感电流断续模式(DCM)时,通过分析出电感电流断续工作时的占空比和连续工作时占空比的映射关系,使得逆变器在线性连续工作区和强非线性的断续工作区均能良好地跟踪给定值,减小了双Buck半桥逆变器在半周期脉宽调制下的波形畸变问题。     

一种非隔离型双Buck光伏并网逆变器研究

为了抑制非隔离型光伏并网逆变器(NPGCI)的共模漏电流,提出一种非隔离型双Buck光伏并网逆变器(NDPGI)拓扑。首先,使逆变器处于能使共模电压保持恒定的半周期运行模式。接着,对半周期运行模式下NDPGI的运行模态和共模漏电流进行分析。之后,设计了采用滞环电流控制(HCC)的双Buck光伏并网逆变器系统,通过控制逻辑设计使NDPGI实现半周期运行模式。最后,通过实验验证了NDPGI拓扑结构的合理性及其共模漏电流分析的正确性。     

光伏并网逆变器非互补混合脉宽调制下电流过零畸变分析与抑制

采用非互补混合脉宽调制的光伏并网逆变器具有开关次数少,抗干扰能力强的优点。但由于开关管随电网电压正负半周低频通断,并网电流存在明显的过零畸变现象。该文对比分析该调制方式与传统互补混合脉宽调制在开环和闭环控制下的电流换流过程,指出电流断续及存在"失控"状态是非互补混合脉宽调制过零畸变的根本原因。在此基础上,推导出"失控"角的解析表达式。最后提出桥侧电感参数优化以及控制波屏蔽两种电流过零畸变抑制方法。仿真和实验表明,所提方法可有效抑制过零畸变,并网电流总谐波畸变率可减小25%~35%。     

新型双Buck并网逆变器及其双二阶滑模控制

为了解决双Buck逆变器直流输入利用率低、磁件体积重量大的缺陷,提出一种新型双Buck全桥并网逆变器拓扑,所用器件较少,结构简单;且为使该新型拓扑输出高质量的并网电压和电流,采取以电容电压和电感电流双二阶的滑模控制策略.分析新型拓扑的工作模式和等效电路,给出双二阶滑模控制器的设计过程.仿真与实验结果表明,采用双二阶滑模控制策略下的新型双Buck全桥并网逆变器能够具有很好的动态和稳态性能,且输出的并网电压谐波畸变率小,对直流输入和电网电压扰动的抑制能力强,适应于新能源发电的并网.     

光伏并网逆变器中的零电流箝位分析与补偿

分析了光伏并网逆变器中零电流箝位(ZCC)现象发生的原因,并从理论上预测了ZCC区域的边界。研究结果表明,不仅死区时间会引起电流在过零点处的畸变,且每个开关周期内开关管导通延迟时间所引入的额外伏秒损失,也会引起并网电流在过零点附近的畸变。为补偿这部分损失,此处提出了一种双脉冲补偿方法,它是在并网电流过零点附近,对开关器件采用固定脉宽加传统调制脉宽的改进型单极性SPWM方式,使ZCC现象得到了精确补偿,有效地消除了光伏并网发电系统中电流过零点箝位现象。以一台10 kW光伏并网逆变器为测试实例,验证了该补偿方法的有效性。     

信息化新型单相双Buck并网逆变器双闭环并网 电流控制方法研究

依托信息数字技术,提出信息化新型单相双Buck并网逆变器双闭环并网电流控制方法设计。采用智能电频强度控制技术(VNDS)、波强保护算法(BVUS)与动态脉宽控制技术(BDZT),对传统双Buck并网逆变器电流控制方法存在的问题进行解决。仿真实验证明,提出的信息化新型单相双Buck并网逆变器双闭环并网电流控制方法各项测试数值优于传统双Buck并网逆变器电流控制方法。     

单相Boost型SPWM并网逆变器研究

论述了单相Boost型并网逆变器的电路拓扑、工作模态和两种正弦脉宽调制(SPWM)控制策略,深入研究了改进SPWM控制单相Boost型并网逆变器存在的储能占空比与电压传输比不平衡引发的现象,以及基于调制函数推导了逆变器储能电感电流的交、直流分量与电路参数之间的关系,揭示了该逆变器存在储能电感值大、储能电感电流大、输出并网电流波形畸变严重、变换效率低等固有缺陷的机理。提出一种新颖的单相Boost型SPWM并网逆变器,仿真和实验结果证实了理论分析的正确性。     

一种在线自调整死区补偿策略

根据逆变器死区产生机理分析电感电流过零区域和非过零区域对死区效应的影响。推导出空间矢量脉宽调制(SVPWM)三相并网逆变器电感电流纹波实时计算公式,并使用坐标系变换法获取电感电流基波分量,从而在线确定电感电流过零区域和非过零区域,对这两个区域采用不同的死区补偿电压以达到最佳死区补偿效果。通过实验证明并网电流谐波含量得到了降低,电流波形得到了改善。     

一种适用于小功率可再生能源的单相高频双Buck全桥并网逆变器

提出一种适合小功率可再生能源并网发电应用的单相高频双Buck全桥并网逆变器。基于全碳化硅(Si C)功率器件,逆变器工作频率可达100k Hz,有效减小了电感体积,同时使并网电流纹波降低。进一步分析逆变器的控制策略:采用电压电流双环控制,在电流环利用一种三极点三零点(3P3Z)控制器使得受控并网电流快速跟踪电压环产生的电流给定,并采用一种简单线性化算法快速产生控制占空比信号,实现高频变换;电压环采用双极点双零点(2P2Z)控制器,在产生电流内环给定幅值的同时,控制输入侧直流母线电压稳定在电压给定值,使得逆变器能够向电网传输能量的同时维持母线电压恒定;逆变器采用一种二阶广义积分软件锁相环(SOGISPLL)产生与电网电压相位相同的相位信号。最后,通过实验样机对逆变器理论分析的有效性进行了验证。     

基于锁相环和虚拟电网磁链的三相并网逆变器

为了提高三相并网逆变器的可靠性、降低并网逆变器的成本,提出一种基于锁相环和虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略。根据三相并网逆变器在同步旋转坐标系下的动态数学模型,采用虚拟的电网磁链矢量定向的矢量控制和d、q轴电流双闭环控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率。实验结果表明,三相并网逆变器输出电流正弦度良好,谐波含量小,同时有很好的动、静态特性,从而验证了该方案的可行性和正确性。     

一种SPWM控制双Buck半桥逆变器研究

在分析了有关双Buck半桥逆变器的控制方法基础上,结合自己对此电路的研究,并采用了根据电感电流方向正弦脉宽调制(SPWM)控制方法应用于双Buck半桥逆变器.给出了此种控制方法的双Buck半桥逆变器工作的原理,分析了其工作过程,并给出仿真和实验结果.仿真和实验结果验证了控制方法的正确性.     

三相并网逆变器电感在线辨识控制

针对三相并网逆变器采用无差拍电流预测控制时对滤波电感参数比较敏感的特点,提出一种电感在线辨识的电流预测控制方案.采用电网电压定向的矢量控制策略,将电网电压合成矢量定在d-q旋转坐标系d轴上,使d轴电流控制有功功率,q轴电流控制无功功率,实现了d轴和q轴电流的解耦控制.同时,将在线辩识的电感应用于三相并网逆变器无差拍电流...     

双Buck电压源逆变器的半周期电流调制方法

双Buck逆变器由于消除了桥式逆变器的直通问题并优化设计了续流二极管,效率及可靠性都得到了很大的提高.传统的用于双Buck逆变电路的斜坡比较控制采用带偏置电流的控制方式,导致效率较低.采用滞环控制半周期电流调制方式消除了偏置电流,提高了效率,但是开关频率的变化不利于输出滤波器的设计.本文首先分析了电流半周期调制方式下双Buck逆变器的四象限运行方式及半周期调制原理,提出采用单电流互感器采样的恒频斜坡交截控制.对斜坡交截控制和滞环控制的稳态和动态性能进行了比较,并对有偏置电流和无偏置电流斜坡交截两种控制方式进行了频谱分析.仿真和实验结果表明了理论分析的正确性.     

一种双Buck全桥逆变器的研究

结合传统的全桥逆变和双Buck半桥逆变器,研究了一种双Buck全桥逆变器,分析了其工作原理及控制策略。该逆变器采用滞环电流控制方式,使其处于电流半周期工作,不仅具有双Buck逆变器无桥臂直通、无开关器件体二极管反向恢复、可靠性高等特点,也克服了其输入直流电压利用率低的缺点,仿真与实验结果验证了其正确性与可靠性。     

基于多载波和PR控制实现变换器并联环流抑制研究

逆变器的并联由于具有容量大、低成本和能够增加系统的容量而备受关注。但是逆变器的并联会带来环流问题,环流不仅会降低系统效率,而且会使输出并网电流发生畸变。环流主要在零矢量中产生,通过双环控制实现环流抑制,外环在零序分量采用无差拍实现环流抑制,内环采用多载波消除零矢量的作用时间,环流能够得到非常好的抑制。在并网并联逆变系统中,电流控制器的结构和参数对系统稳定性和输出电流质量至关重要。电流环采用αβ静止坐标系下的比例谐振控制器,省去了复杂的坐标变换,从而使计算简单易实现。该方法不需要增加额外的硬件,能够较好地抑制环流和具有动态反应快等优点。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

三相四桥臂并网逆变器的无差拍比例谐振控制

在三相并网逆变器中,无差拍控制简单实用、动态响应速度快,但是难以实现零稳态误差控制,并且会导致并网电流谐波含量增大。针对以上问题,利用比例谐振(PR)控制器对于特定频率谐波抑制能力强的优势,采用无差拍控制器复合PR控制器控制并网电流,可以在保证动态响应速度的前提下大大减小系统稳态误差。首先建立三相四桥臂并网逆变器模型,然后利用电流权重控制方法将系统降为一阶系统。根据内模原理设计了PR控制器,对高次谐波进行谐振补偿,降低了并网电流总谐波畸变率(THD)含量。实验结果表明所提控制策略可以取得较快的动态响应速度和较好的稳态性能。     

双降压式全桥逆变器

为避免桥臂功率管直通问题和提高输入直流电压利用率,在全桥逆变器和双降压式半桥逆变器的基础上,提出了双降压式全桥逆变器(dual buck full-bridge inverter,DBFBI),该逆变器具有无桥臂直通、输入直流电压利用率高、效率高、续流二极管可优化选取等优点。半周期调制方式减小了功率管的开关损耗及导通损耗,分析了半周期调制方式下电路的工作模态,给出了电感电流连续与断续时输入输出电压关系。设计了采用滞环电流控制的双降压式全桥逆变器系统,通过控制逻辑设计使之实现了半周期运行模式。仿真和实验结果证明该逆变器具有高质量的输出电压波形和良好的动态响应特性。     

重复PI控制的五电平光伏并网逆变器

介绍了一种双向开关型五电平逆变器,并提出了重复控制和PI调节相结合的复合控制方案。重复控制可以抑制网侧和负载侧对并网输出电流的周期性扰动,降低并网电流的总谐波畸变系数;PI调节使逆变器输出并网电流实时跟踪参考正弦给定信号,从而使系统具有良好的稳态和动态特性,提高对逆变器的控制精度。仿真和实验表明,用重复PI控制的五电平逆变器输出并网电流波形稳定,谐波畸变率小,并能实现实时快速跟踪电网电压相位,使系统工作在高功率因数状态下。