基于虚拟磁链定向控制的改进型三电平NPC光伏

随着我国光伏发电规模不断扩大,装机容量屡创新高,三电平光伏逆变器已得到普遍应用。传统三电平NPC逆变器由于本身结构和负荷特性的原因存在中性点电压不平衡的问题,不能较好满足并网要求。提出通过在原有NPC拓扑前增加辅助电路形成一种改进型三电平NPC拓扑并结合虚拟磁链定向控制的方法,有效地解决中性点电压不平衡问题,提高并网电能质量,并适当降低设备成本。通过在MATLAB／Simulink上构建仿真平台验证了该方法的有效性和可行性。     

单相光伏并网发电系统的NPC三电平逆变器研究

为提高单相光伏并网发电系统的功率因素和输出电压电能质量,降低逆变器单位功率的成本和谐波含量,提高系统的灵活性,提出了一种NPC三电平单相光伏并网逆变器。分析了NPC型三电平的工作原理,研究了NPC型三电平直流侧中点电位不平衡问题,采用空间矢量控制的SVPWM方法对逆变器进行控制。基于MATLAB/SIMULINK仿真环境,建立了NPC三电平SVPWM控制的单相光伏并网发电系统,仿真结果验证了逆变器及控制策略的有效性。     

基于重复和PI复合控制的三相NPC光伏并网逆变器研究

由于三相光伏发电系统易被死区效应、非线性负载等周期性扰动影响,使输出电流波形失真;三电平NPC逆变器工作时中性点电压偏移,也会降低系统输出电能质量。针对以上问题,提出采用电流PI闭环控制以及重复控制相互结合的复合控制方法,基于内模原理的重复控制可以有效地抑制光伏系统中的周期性干扰;并且九段法SVPWM调制方法将每个采样周期分成九段,开关时序彻底对称,在每一个大区都选取同样的正小矢量首发,符合所有三电平NPC逆变器开关时序的设计要求,且通过闭环控制冗余小矢量的实时调整,使中性点电压平衡,有助于降低输出电流的谐波含量。仿真结果表明基于复合重复控制的三相光伏并网逆变器的九段法空间矢量调制可以在平衡中性点电压的同时,使得逆变器输出电流具备更好的稳定性,谐波含量更少,并网电流能够很好地跟踪电网电压,实现相同的频率和相位,使有功功率全负荷输出。     

基于重复控制的三相NPC光伏并网逆变器研究

由于三相光伏发电系统易被死区效应、非线性负载等周期性扰动影响,使输出电流波形失真;三电平NPC逆变器工作时中性点电压偏移,也会降低系统输出电能质量。针对以上问题,提出采用电流PI闭环控制以及重复控制相互结合的复合控制方法,基于内模原理的重复控制可以有效地抑制光伏系统中的周期性干扰;并且九段法SVPWM调制方法把每个采样周期分成九小段,开关时序彻底对称,在每一个大区都选取同样的正小矢量首发,符合所有三电平NPC逆变器开关时序的设计要求,且通过闭环控制冗余小矢量的实时调整,使中性点电压平衡,有助于降低输出电流的谐波含量。仿真结果表明基于复合重复控制的三相光伏并网逆变器的九段法空间矢量调制可以在平衡中性点电压的同时,使得逆变器输出电流具备更好的稳定性,谐波含量更少,并网电流能够很好地跟踪电网电压,实现相同的频率和相位,使有功功率全负荷输出。     

六相三电平并网逆变器及其控制方法

针对中性点钳位型三电平并网逆变器(NPC,Neutral Point Clamped Inverter)存在的中点电位不平衡问题,设计了一种六相三电平并网逆变器,并对其主电路结构和控制方法开展研究。首先,通过对主电路结构进行分析,阐述了六相三电平逆变器的工作原理,分析可知六相三电平逆变器不使用续流二极管和分压电容,从而避免了中点电位不平衡问题;其次,对六相三电平逆变器的控制方法进行研究,提出六相三电平逆变器的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)控制方法;进而,用MALTAB/Simulink软件对其进行仿真,并与NPC型并网逆变器进行对比分析;最后,通过1 k W的实物模型实验,验证了方案的可行性。     

20kW三电平光伏并网逆变器

设计了一种20 k W I型NPC三电平光伏并网逆变器,采用无升压变压器型设计,Boost部分采用交错并联结构,逆变部分采用I型NPC三电平结构,控制系统硬件平台采用DSP+FPGA的双CPU架构,并对系统层参数进行了设计和仿真。针对NPC拓扑结构中的中点电压平衡问题,提出了在Boost电路中改变上下电容的充放电时间调节中点电压,与基于母线电容中点电荷的中点电位平衡控制算法相结合,并进行了试验验证。逆变器控制采用电网电压定向矢量控制,并通过试验验证了装置的可靠性。     

降电容电压型准Z源三电平逆变器及其恒功率并网控制

针对传统Z源三电平逆变器的Z源网络电容电压应力大、启动时存在冲击电流等问题,提出一种新型的准Z源中点钳位式(NPC)三电平逆变器拓扑结构,并对其并网控制方法进行研究。首先,分析了新型准Z源NPC三电平逆变器的结构和工作原理;然后将恒功率控制策略引入到准Z源NPC三电平逆变器的并网控制中,并结合SVPWM调制策略实现了逆变器并网控制;最后,进行了软件仿真与硬件实验。结果表明:准Z源NPC三电平逆变器能够减小Z源网络电容电压应力,并网控制方法能够实现逆变器输出的有功、无功功率有效跟踪设定值,且并网电流谐波含量较低。     

基于电荷补偿的三电平NPC逆变器中性点平衡策略

三电平NPC逆变器的开关器件由于耐压水平低、电网侧并网电压谐波含量少等优点,广泛应用于大功率整流场合。中性点电压平衡问题一直是该拓扑的研究关键。通过对每一个开关阶段直流侧两电容充放电的电荷波动数值检测,再通过公式变换,对传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)的正负小矢量分次运行时间进行调整,使平衡点上下两电容充放电时间能够保持一致,达到中性点平衡控制的目的。仿真验证表明,该方法能够抑制中性点电压的波动。     

新型非隔离型三相三电平光伏并网逆变器及其漏电流抑制研究

在二极管中点钳位型逆变器(NPC)的基础上,提出一种新型非隔离型三相三电平光伏并网逆变器,并对其工作特性和漏电流特性进行研究。与NPC逆变器相比,新型逆变器的拓扑仅由十二个开关管和两个直流侧母线电容组成,比NPC逆变器少用了六个功率二极管,拓扑结构得到了简化。为抑制其漏电流,在分析共模电压和开关状态关系的基础上,改进了传统两电平载波调制方案,提出一种新型单载波调制方案。分别通过并网仿真、并网实验和感性实验,验证了所提出拓扑的可行性与新型单载波调制策略的有效性。     

新型单相T型五电平非隔离光伏逆变器

提出了一种基于传统单相H桥拓扑和T型NPC拓扑相结合的五电平非隔离单相光伏并网逆变器拓扑结构,该拓扑包括两种结构,即通常的单相全桥和T型中点钳位结构.该拓扑通过一个由双向开关管组成的T型中点钳位结构来获得五电平,称之为T型五电平拓扑.具体分析了该新型拓扑的工作模态与共模漏电流抑制能力,该新型拓扑具有较高的效率,具有较低的泄漏电流,相比于传统的三电平拓扑具有很小的并网电流谐波和较低的开关管电压应力,可以减少并网逆变器的滤波成本和开关管器件成本.最后通过仿真和实验验证了理论的正确性.所提出的T型五电平拓扑符合非隔离光伏并网逆变器的相关标准,适用于光伏逆变器市场.     

基于三电平NPC逆变器的并网控制策略

NPC三电平逆变器相对两电平逆变器具有输出电压谐波含量低等优点,在光伏逆变器、储能逆变器等领域具有广泛的应用价值。为了满足NPC三电平逆变器运行工况多样和安全运行的双重要求,提出了三相三线和三相四线NPC三电平逆变器的并网控制策略,包括恒有功/恒直流电压、系统无功闭环、系统负序电流及零序电流闭环控制策略,以及中点电位平衡控制策略,并给出了EMTDC/PSCAD数字仿真和物理样机试验结果,验证了所提控制策略的有效性。     

九段法调制的NPC逆变器中性点电位平衡策略

很多因素会导致三电平中点箝位(NPC)逆变器在三相不对称运行时产生中性点电压偏移,传统的七段法空间矢量脉宽调制(SVPWM)在高调制度的情况下存在不能平衡的区域,利用九段法SVPWM能实现对中性点电压的完全控制。九段法SVPWM控制将每个采样周期分成九段,开关时序完全对称,在每个大区全部采用相同的正小矢量首发,满足三电平NPC逆变器开关顺序设计的全部要求,并通过闭环控制实时调节冗余小矢量,使中性点电压平衡。仿真和实验结果表明,该方法能减少谐波含量,有效平衡中性点电压。     

三相八开关逆变器的容错控制策略

针对中性点箝位型（NPC）三电平逆变器的容错拓扑及其控制问题,考虑逆变器发生功率器件断路故障情况以及故障前后空间矢量的变化,当故障发生时,将输出端子连接到直流链路的中性点,建立可容错三电平逆变器模型,实现开路故障下的容错控制。同时考虑逆变器直流侧中点性电压平衡问题,采用零序电压注入法,抑制了中性点电位的波动。仿真结果证明了该容错控制策略的可行性和有效性。     

NPC型三电平并网逆变器模型预测功率控制研究

根据NPC型三电平逆变器的特点,本文提出一种新型模型预测功率控制,可以提高电流跟踪的速度和精度。首先对NPC型三电平逆变器进行建模,然后在两相静止坐标系下建立预测功率的模型,在此基础上提出了模型预测直接功率控制。该方法用电压矢量作为基本控制矢量,利用电压矢量误差最小的价值函数实现功率控制。并针对实际系统中存在延迟的情况,设计了延时补偿的控制方法。为了进一步解决NPC三电平逆变器的中点不平衡问题,通过侧电容和下侧电容电压的差值,通过选择小矢量实现中点电位平衡控制,实验结果验证了本文提出的新型模型预测直接功率控制策略可以同时实现并网电流快速跟踪和中点平衡控制问题。     

二次谐波注入的光伏逆变器直流电压补偿研究

三电平中性点箝位(NPC)光伏逆变器的上下直流电容器之间存在的电压不平衡会损害系统的稳定性,并限制功率级的开关操作。因此这里提出了一种注入公共偏置电压的方法,将二次谐波分量和上下电容器电压差分量注入脉宽调制(PWM)控制器的控制环路中以补偿电容器之间的不平衡电压。先对NPC光伏逆变器的工作原理进行了分析,在此基础上推导了注入的公共偏置电压的计算方法和电路实现方法,并在仿真模型和实物样机中进行了验证。实验结果表明,所提的不平衡补偿方法可以有效实现直流电容器的不平衡电压补偿,且注入二次谐波半波信号拥有比注入二次谐波全波信号更快的响应速度和更好的补偿效果。     

三电平光伏并网发电系统漏电流抑制研究

针对非隔离三电平光伏发电系统存在漏电流和中点平衡问题,提出一种有限集模型预测控制方法,实现光伏并网逆变器的正常并网运行。采用2个中矢量和1个零矢量实现漏电流抑制,与传统方法相比,该方法漏电流最低。三电平升压控制器实现中点电位平衡和直流侧电压控制;三电平光伏并网逆变器实现并网电流快速跟踪控制。仿真验证了所提控制算法具有快速的跟踪性能、直流侧电容电压平衡控制和漏电流抑制。     

一种降低三电平逆变器中性点电压交流纹波的新方法

针对三电平中点箝位(NPC)逆变器的中点电位平衡问题,基于载波脉宽调制的中点电压的交流不平衡分析,提出了一种降低中性点电压交流纹波的精确补偿方法。该方法通过向相电压占空比注入一个最佳补偿值来消除中性点电压的交流不平衡,对所需注入的最佳补偿值进行了准确的数学计算。并根据计算结果分析了完全消除中点电压交流纹波所受的限制,及由此决定的中性点交流纹波电压降低法的适用范围。利用Matlab/Simulink搭建了三电平逆变器的仿真模型,并对该方法进行了仿真验证。仿真结果表明了所提方法是正确且有效的。     

基于中性点电容的三相光伏逆变器漏电流抑制

针对三相非隔离光伏发电并网系统的漏电流问题,提出了一种基于中性点电容的三相三电平逆变器漏电流抑制方法.建立三相三电平光伏逆变器共模模型,分析了漏电流的产生机理和抑制机理.为了抑制寄生电容上共模电压产生的漏电流,用电容将交流侧中性点和直流侧中性点连接起来,形成漏电流的共模LC滤波电路.该滤波电路可有效滤除共模电压的高频分...     

NPC三电平并网逆变器共模电流抑制技术研究

共模电流抑制是非隔离型光伏并网逆变器的一个关键技术问题。首先基于考虑所有寄生参数的非隔离型单相并网逆变器高频共模等效模型归纳出两种抑制漏电流的途径,并将其应用到二极管钳位(neutral point clamped,NPC)三电平并网逆变器中得出仅通过正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)策略抑制共模电压不可行和通过电路元件参数匹配抑制共模电压的3种可能方案。针对3种可能的方案分析了它们的成立条件和现实可行性,并通过相应的实验验证结论的可靠性。其中,提出的通过补偿电容来弥补寄生参数差异的措施可以进一步增强NPC三电平并网逆变器漏电流抑制性能,是一种简单、可靠、有效的实用技术。     

光伏并网NPC三电平逆变器调制算法研究

与传统两电平逆变器相比较,三电平逆变器因输出状态增多,具有动作频率低,开关损耗小,谐波含量少等优点。文中采用NPC三电平逆变器拓扑结构,将60°坐标系下的SVPWM调制算法应用于光伏并网逆变器系统中,算法简洁,易于控制。Matlab/Simulink仿真和实验结果均表明理论分析的正确性以及光伏逆变系统的良好性能,可有效提高交流侧的功率因数,改善并网逆变器的电能质量。