三相四桥臂逆变器控制策略研究

针对传统三相三桥臂逆变器带动不平衡负载时输出交流电压对称性差的问题,研究分析三相四桥臂逆变器控制策略,前三桥臂采用输出电压正、负序控制策略,第四桥臂利用中性电流跟踪负载电流的负和来进行单独控制,可有效提高三相四桥臂逆变器的通用性,降低其控制难度,搭建Matlab仿真模型,验证了控制策略的合理可行性,实现了带动不平衡负载的能力。     

三相四桥臂逆变器控制技术研究

三相四桥臂逆变器可以解决不平衡负载引起输出电压不平衡的问题.采用开环控制或传统同步旋转坐标系PI控制时,三相四桥臂逆变器输出电压仍存在不平衡现象.为了揭示其原因,首先建立了三相四桥臂逆变器数学模型,在此基础上分析了三相四桥臂逆变器输出电压不平衡的根本原因,并提出相应的解决方案.该方案有效地抑制了不平衡负载电流扰动对输出电压的影响,保证了三相四桥臂逆变器在不平衡负载情况下输出三相对称正弦电压.最后在Matlab/Simulink环境下对空载、平衡负载、不平衡负载三种情况下系统开环和闭环控制进行了仿真研究,仿真结果验证了该解决方案的正确性.     

三相四桥臂逆变器输出电压负序分量抑制研究

与其它拓扑类型的三相四线逆变器相比,三相四桥臂逆变器具有电路形式简单,体积小,电压利用率高等突出优点,并通过增加第四桥臂,使其具有带不平衡负载的能力.然而由不平衡负载引起的三相不平衡电流会导致输出电压中含有负序分量和零序分量,对此可以采用两组PI控制器来实现输出电压控制.一组基于逆时针旋转坐标系的PI控制器用于调节正序电压分量,另一组基于顺时针旋转坐标系的PI控制器用于消除负序电压分量的影响.在此,提出并分析了一种基于两组旋转坐标系的三相四桥臂逆变器双闭环PI控制器设计方案,在此基础上设计了一台5kVA样机,并通过了实验验证.     

三相四桥臂逆变器控制技术研究

三相四桥臂逆变器可以解决不平衡负载引起输出电压不平衡的问题。采用开环控制或传统同步旋转坐标系PI控制时,三相四桥臂逆变器输出电压仍存在不平衡现象。为了揭示其原因,首先建立了三相四桥臂逆变器数学模型,在此基础上分析了三相四桥臂逆变器输出电压不平衡的根本原因,并提出相应的解决方案。该方案有效地抑制了不平衡负载电流扰动对输出电压的影响,保证了三相四桥臂逆变器在不平衡负载情况下输出三相对称正弦电压。最后在Matlab/Simulink环境下对空载、平衡负载、不平衡负载三种情况下系统开环和闭环控制进行了仿真研究,仿真结果验证了该解决方案的正确性。     

不平衡工况下基于虚拟阻抗法的并联三相四桥臂逆变器的桥臂控制

不平衡工况下,三相四桥臂逆变器并联系统不仅可以输出平衡的三相电压波形,而且还可以拓展系统的容量。与传统的三桥臂逆变器并联系统相比,三相四桥臂逆变器并联系统需要对正序、负序和零序电流进行控制,因此三相四桥臂逆变器的并联控制系统更为复杂。该文对三相四桥臂逆变器并联运行时,各序电流的分配进行了分析。为了使逆变器输出的正序、负序和零序电流能够按并联逆变器的容量分配,提出了正序电流使用下垂控制、负序电流与第四桥臂电流使用虚拟阻抗法分别控制正序、负序和零序电流的分配,并且对三相四桥臂逆变器的前三桥臂与第四桥臂分别进行控制,最终在不平衡工况下使并联三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡且输出电流和输出功率按并联逆变器的容量分配,减小系统的环流。仿真和实验验证了该方法的有效性。     

三相四桥臂逆变器控制方法研究

在边远海岛建设的海洋能独立电站通常采用逆变器为用户供电,由于生活用电多为单相负载或非线性负载,因此采用四桥臂逆变器,可灵活、高效地为不对称负载及非线性负载提供三相对称电压。对三相四桥臂逆变器的数学模型及控制方法进行研究,针对常见方法中存在的问题,提出将逆变器各交流变量分别进行正负序d,q,0变换,由前三桥臂调节输出电压正负序分量,由第四桥臂调节输出电压零序分量的控制方法,并在不同类型负载情况下,对该控制方法进行仿真与实验,验证了该方法的有效性。     

基于三维空间矢量中 γ分量控制的三相四桥臂逆变器

提出了一种性能优良、设计简单的三相四桥臂控制器及其设计方法,该方法通过对三相输出电压的静止坐标变换,在各种线性与非线性、平衡与不平衡负载的分析比较中,得出了γ分量是影响三相输出电压不平衡的关键因素;通过分析四桥臂逆变器的控制规律和研究第4桥臂的作用,前3个桥臂由二维空间矢量控制,第4桥臂通过γ分量的控制对负载产生的不平衡进行全补偿,使得在三相不平衡负载下,输出的三相电压达到一个平衡状态。仿真结果验证了该方法的可行性;与现有的方法相比,三相电压和电流中谐波含量显著减少。     

基于前馈补偿控制的四桥臂逆变器研究

针对三相四桥臂逆变器在不平衡负载较大时所产生的三相输出电压不对称问题,本文采用前馈补偿加双闭环控制的方法来解决这一难点.根据四桥臂逆变器平均电流模型,在理论上得出了前馈补偿控制策略.在该控制方案下的Matlab仿真波形符合所要求的三相对称输出电压,因此体现了此方案的正确性.实验结果表明,当不平衡负载较大时,加入前馈补偿控制能够使逆变器输出对称的三相电压,从而验证了该控制方案的可行性.     

三相四桥臂逆变器的非数字化控制策略

三相四桥臂逆变器较成熟的控制策略都需依赖数字信号处理器来实现,但数字化控制的精确性受较多因素制约,其控制效果在一些场合并不理想。本文在分析了三相四桥臂逆变器数学模型的基础上,研究了一种三相四桥臂逆变器的非数字化控制策略,各相桥臂采用了改进的电压电流双闭环控制,通过加入谐振控制器提高逆变器的稳态精度,通过补偿零序谐波提高逆变器的输出正弦度和直流母线电压利用率;第四桥臂采用零序谐波电压PWM控制,保证了逆变器具有较强的带不平衡负载能力。仿真和实验验证了该控制策略具有方法简单、易于模拟电路实现、逆变器输出波形质量高、带不平衡负载能力强、动静态性能良好等优点。     

孤岛微电网逆变器不平衡负载下的控制策略

提出一种孤岛微电网逆变器在不平衡负载下的控制策略,采用分序网络解耦控制,在虚拟同步发电机(VSG)控制的基础上引入自适应负序补偿环.对三相负载不平衡下的电路进行分析,得到逆变器分序网络等效电路和逆变器间负序环流产生机理.通过分序网络解耦控制得到电压环参考电压各序分量,引入分序网络虚拟阻抗改进逆变器各序输出阻抗.正序网络采用VSG控制实现正序调频调压和电流的自主分配,负序网络加入负序补偿环抑制微电网三相电压负序分量.详细分析了微电网电压负序分量与负序补偿系数和逆变器输出电流负序分量的关系.负序补偿环采用自适应控制,在实现微电网三相电压平衡的同时根据逆变器额定容量自主分配输出电流负序分量.建模仿真结果验证了所提控制策略的有效性.     

中频三相四桥臂逆变器控制策略不平衡 负载状态相量模型分析

三相四桥臂逆变器具备不平衡负载工作能力与三相解耦控制功能,但是在中频场合基于模拟控制的四桥臂控制策略较为复杂。该文基于第四桥臂开环、闭环控制方法,结合三次谐波注入控制策略,采用建立主电路电压、电流以及控制环路信号相量模型的方式,通过分析和对比不同控制策略在不平衡负载下的工作特性,得到第四桥臂控制方法与电路参数的关系,总结控制策略设计依据。证明基于三相电流环输出控制信号合成的三次谐波能够在不平衡负载状态实现对第四桥臂大部分零序分量的补偿。在此基础上,提出一种结合三次谐波注入与中线电流闭环的控制方法,该方法在保证直流电压利用率的同时,进一步提高了不平衡负载下三相输出波形质量。该文还通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

三相四桥臂逆变器的改进分序控制策略

为了提高逆变器带不平衡负载的能力,提出一种适用于三相四桥臂逆变器的正负序解耦控制策略。该控制策略基于双旋转坐标系,实现正负序电压的解耦和分离,在正负序同步旋转坐标系下采用PI双闭环控制算法。针对零轴的独立控制,通过虚拟构造出Uα、Uβ分量,把零序分量逆时针转动90°构成αβ坐标系,再通过Park变换将αβ分量转换成dq直流量,从而对直流量进行反馈控制。由仿真结果可得,上述控制策略可以有效抑制不平衡负载电压的不平衡度。     

不平衡工况下并联高频链矩阵式三相四桥臂 逆变器分序控制

为了改善并联系统在不平衡工况下出现的输出电压不平衡、功率不均分的问题,提出了一种针对三相四桥臂逆变器的分序控制方法;同时,为了削弱三相四桥臂这种带中线的系统固有的共模电压干扰问题,采用了高频链矩阵式三相四桥臂的拓扑结构。由于系统中的零序分量全部流经第四桥臂,故可将第四桥臂与前三桥臂分开进行独立控制;为了实现并联系统各逆变器的容量匹配,提出在前三桥臂上采用两相静止坐标系下无耦合的虚拟阻抗相匹配的下垂控制,而第四桥臂采用独立虚拟电阻控制的方案。与传统方案相比,该方案优化了虚拟阻抗设计结构的同时解除了各坐标轴间的耦合,方便了闭环控制器的设计,同时还能在一定程度上滤除电流噪声,提高输出电压质量。最终可在实现不平衡工况下并联高频链矩阵式三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡的同时按容量分配负载消耗的功率。仿真和实验验证了该方法的可行性和正确性。     

非线性不平衡负载下四桥臂逆变器的控制策略

电力电子变压器输出级逆变器与微电网中的离网逆变器输出特性直接受负载影响,交流负荷中含有大量的非线性与不平衡混合负载,会引起三相逆变器输出电压谐波畸变及不平衡,为了解决这个问题,提出了一种适用于三相四桥臂的电压不平衡和谐波抑制的混合控制策略。首先,基于四桥臂逆变器的数学模型,阐明了桥臂间的耦合关系;然后,详细分析了实现交流信号无差跟踪与抑制谐波对控制器工作性能的需求,并通过对伯德图的幅频特性分析,说明所提控制方法及参数选择的合理性。最后在αβ0坐标系下对非线性、不平衡混合负载接入下的逆变器进行仿真,验证了所提出控制策略及控制参数选择的正确性。     

三相光伏逆变器的设计和控制

为解决传统三桥臂逆变器在负载三相不对称情况下难以输出对称的三相电压的问题,提出一种新的逆变器,可以在不平衡负载情况下有效抑制不平衡负载电流对电压的扰动,保证输出三相电压近似对称,其控制方法利用新型的三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM),CLARK和PARK坐标变换的闭环控制.通过MATLAB的仿真试验,验证了三相四桥臂在一定程度上能够解决不平衡负载下输出三相对称电压的问题.     

三相四桥臂逆变器的三角波辅助控制策略

针对三相四桥臂逆变器常用的控制方法或者属于开环控制,或者需要大量繁琐的计算,不适用于对动静态性能要求较高的中高频逆变场合这一缺点,提出一种三相四桥臂逆变器的三角波辅助控制策略。该控制策略依据电压电流双闭环控制原理,通过对三相四桥臂逆变电路建立电压电流方程,推导三相输出电压对称所需要的条件,从而发现三角波在各相桥臂的控制中起到至关重要的作用。前三相桥臂在电压电流双闭环控制的基础上在调制信号中注入三角波,使得调制比可以大于1,提高了逆变器的直流电压利用率;第四桥臂则利用构造出的三角波作为调制信号进行PWM控制,确保逆变器在不平衡负载条件下输出电压对称。设计一台6 k VA原理样机,仿真和实验结果证明了该控制策略的可行性。     

多逆变器并联系统输出电压不平衡度补偿策略

为解决多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的问题,在此提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度改善策略.首先分析非对称负载导致多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的原因,进而采用基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,利用其余从逆变器可用容量来补偿负载电流中的全部负序分量,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持逆变器输出端电压稳定.所提控制策略将电能质量治理功能嵌入到从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的不平衡度.最后,基于PSCAD仿真对所提控制算法的有效性进行了验证.     

不平衡负载下逆变器并联系统电能质量治理

针对多逆变器并联系统输出侧电压不平衡的问题,提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度抑制策略,旨在提升电压质量.首先对逆变器输出电压进行分析,得出负载电流中的负序分量是导致逆变器输出电压三相不对称的原因,进而提出基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,其中负载电流中的全部负序分量由从逆变器承担,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持逆变器输出端电压稳定.所提控制策略将电能质量治理功能嵌入到从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的不平衡度,避免了增加额外的电能质量治理装置.最后,基于PSCAD仿真和实验对所提控制算法的有效性进行了验证.     

三相四桥臂逆变器的新型分序控制策略研究

在不平衡负载或非线性负载条件下,现有的三相四桥臂逆变器控制方法不能彻底解决逆变器输出电压的完全对称性问题。针对该问题,首先建立了逆变器的数学模型,在此基础上,采用新型的分序策略对控制量进行了分序,并用前馈法对系统进行解耦。其次,设计了控制系统参数。最后,通过实验证明了所提的控制方法是正确可行的,并且优于正序同步旋转坐标系下的比例积分双环控制策略。     

四桥臂逆变器控制方法的研究

提出一种基于瞬时对称分量法的四桥臂逆变器控制方法,该逆变器在带三相不平衡负载的情况下,可提供三相平衡电压。瞬时分量法可将三相电压和电流分解为瞬时的正序、负序和零序分量,并在各自的参考系中转变为直流信号,再分别加以PI控制。这里介绍了控制器设计的详细推导过程和软件实现。最后,给出基于TMS320F2812控制的实验结果,验证了该方案的正确性和可行性。