基于PR控制的电流控制型逆变器研究

为了克服采用比例谐振（PR）控制的并网逆变器对电网非基频处干扰信号的抑制能力较弱的缺点,提出了一种电压前馈谐波补偿策略,即将电网中存在的3、5、7等高次谐波反馈到逆变器的控制端.通过对并网逆变器系统的理论分析建立了逆变系统的数学模型和Simulink仿真模型,对系统运行过程进行了仿真研究.仿真结果表明,采用电压前馈谐波补偿策略的逆变并网系统能够实现输出对参考无静差跟踪的要求,有效地减小电网中的干扰,使得输出中的总谐波畸变度（THD）由3.61%降低到0.31%,可应用于并网逆变器设计中.     

单相Z/Q-Z源逆变器的无差拍并网控制策略

为了提高Z/Q-Z源逆变器效率、输出电流质量,减小并网电流谐波畸变率,将无差拍并网电流控制策略应用到Z/Q-Z源逆变器中。采用无差拍算法对Z/Q-Z源逆变器进行并网控制,并网电流能够快速跟踪参考电流,实现逆变器单功率因数运行,以及逆变器的数字化控制。建立Z/Q-Z源并网逆变器仿真模型,并对Z/Q-Z源逆变器并网系统进行仿真分析,证明采用无差拍算法并网控制策略的正确性与可行性。仿真结果表明:并网电流总谐波畸变率小于1%,提高了并网电流质量,且Q-Z源逆变器比Z逆变器网络中电容电压值减小半个数量级。另对Z/Q-Z源逆变器进行软启动控制仿真分析,软启动可以有效解决Z源电容电压、逆变桥电压的启动冲击等问题。     

基于比例谐振和谐波补偿控制技术的单相逆变并网研究

电网电压背景谐波的干扰在并网系统中是不可避免的,这会给并网电流带来大量的低阶谐波.提高开关频率能够抑制低阶谐波,却带来大量的高阶谐波.针对基于比例谐振控制(PR)和谐波补偿(HC)控制器的LCL型单相并网逆变器,详细分析了电流控制器参数对系统性能的影响,通过对并网电流的稳态误差、相位裕度和幅值裕度的分析得出满足要求的控制器各参数选择范围,结合系统的稳定性分析来选择控制器参数.仿真结果证明所给出的控制策略和参数设计方法是可行的.     

SPWM电流跟踪并网逆变控制技术研究

针对传统的正弦脉冲宽度调制（Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM）电流跟踪并网逆变控制方法的电流响应较慢,跟随误差较大,易受电网电压影响的问题,提出了一种改进的SPWM电流瞬时值跟踪控制方法.介绍了单相并网逆变主电路拓扑结构,对改进型SPWM电流控制方式进行了描述和分析,建立了并网电流闭环控制系统的数学模型.系统中运用了闭环控制模式,加入了电压前馈补偿环节,通过控制逆变系统的输出电流以跟踪市电的变化,与电网电压同频、同相.仿真结果表明,改进后的方法输出电流波形谐波畸变含量为0.26%,加入PI控制环节的调整时间为0.2 s.     

双谐波注入的弱电网阻抗在线检测方法

弱电网的主要电气特性之一为高电网阻抗,电网阻抗的增大会改变控制系统受控对象的模型阶数,影响逆变器控制环路增益、带宽和控制性能,对光伏逆变器并网电能质量和稳定运行带来不利影响.为实现电网阻抗的在线检测以进一步优化逆变器控制策略,以弱电网下单相光伏并网逆变器为研究对象,在对其控制系统进行建模与分析基础上,研究基于谐波电流注入的电网阻抗在线检测方法.首先从理论上对单谐波电流注入法和双谐波电流注入法进行对比分析;进而从仿真角度对两种方法在检测精度、逆变器并网电流THD值影响方面进行验证;最后选定双谐波电流注入法作为主要研究方法,该方法周期性地向电网注入两种不同频率的谐波,利用检测元件获得并网点处的电压和电流信息,经由傅里叶分析处理后可得电参量中所包含的特定次谐波分量,进一步计算可得电网阻抗的实时值.实验结果表明:双谐波电流注入法可以实现对电网电阻和电感的准确辨识,与传统单谐波注入法相比,该方法不仅无需计算相角信息,同时具有更高的检测精度.     

单相光伏并网系统新型复合控制策略研究

针对户用小型光伏发电系统,提出一种基于重复控制和电压前馈控制相结合的新型复合控制策略。建立相应单相光伏并网系统的数学模型,对单相光伏并网系统的工作原理进行了深入的分析,并搭建一个6kW单相光伏并网系统的实验平台。实验样机结果表明,该控制策略能使单相光伏并网逆变器得到更优的并网电流波形,降低总谐波畸变率。     

光伏并网系统中的无功及谐波电流检测与补偿

介绍了基于瞬时无功理论的p-q方法.应用此方法从非线性负载电流中提取出无功和谐波电流分量之和,将该电流分量作为光伏并网逆变器的电流给定.逆变器的实际输出电流作为反馈,通过电流无差拍控制的PWM方法,使得光伏并网逆变器能够补偿本地负载的无功和谐波电流.使电网摆脱了向负载提供无功,并使谐波电流减少,从而避免了非线性负载引起的电流波形畸变对电网造成的污染,并增强了电力系统的稳定性.最后给出了仿真实验结果,验证了理论的可行性以及电流无差拍控制的快速性.     

一种单相并网逆变器的控制策略的研究

单相并网逆变器的控制部分是逆变器设计的重点,传统的PI控制算法下的并网电流与电压存在相位差,在电流较小时相位差比较严重,导致逆变器输出功率因数较低等问题。对单相并网逆变器进行了仿真,提出了基于电压电流双环控制的控制方法,并对其进行仿真验证.实验结果表明,电压电流双环控制的控制方法在一定程度上控制输出电压波形,有效的改善并网电流波形,控制精度较好,可以提高逆变器的输出电能质量,同时可保证逆变器输出电流与电网电压同频同相。     

基于SVPWM的三相光伏并网逆变器的仿真研究

文中将空间矢量脉宽调制算法(SVPWM)应用于光伏并网逆变器,降低谐波畸变率,并利用MATLAB/SIMULINK工具箱搭建光伏逆变器并网仿真模型,实现了输出电流与电网电压同频同相,验证了算法的正确性,并网电流波形良好,所设计的逆变系统能够安全稳定可靠运行。     

T型三电平逆变器在不间断电源中的实现

针对两电平不间断电源（UPS）输出电压总谐波畸变率高的问题,本文设计的单相T型三电平不间断电源有效的降低了输出电压总谐波畸变率。首先根据开关频率和电压应力的要求,对T型三电平逆变器的开关器件和LC滤波器进行了硬件设计。然后,在开关函数模型中加入零电平电压,使逆变器输出三电平电压,有效的减少了输出电压中谐波的含量。最后,通过MATLAB/SIMULINK的仿真和6 kW不间断电源样机在阻性负载、非线性负载下的实验;得到了实验波形和0.23%的输出电压总谐波畸变率,结果验证了硬件设计的正确性,输出电压总谐波畸变率低于IEEE标准中5%的要求。     

三电平逆变器驱动的IPMSM模型预测电流控制系统研究

三电平逆变器拓扑结构简单、所用器件较少且每个功率管所承受的电压应力小,适用于高电压、大容量的场合.相比于传统两电平逆变器,三电平逆变器输出电平的数量从2变成3,输出的电压电流谐波含量低,波形正弦度更好.本文提出内置式永磁同步电机模型预测电流控制算法,以提高控制系统电流动态响应速度,并针对该算法在控制系统中产生的时间延迟,引入二阶延迟补偿策略.对以上内容建立系统仿真模型,仿真结果表明:三电平逆变器相比两电平逆变器输出电流波形谐波含量更小、电机的动态及稳态性能更好.     

Research of Wavelet Modulation for Single-Phase Three-Level Inverter

单相三电平逆变器小波调制策略的研究

刘洪臣,范国磊,苏振霞

（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,哈尔滨150001）

创新点说明：

提出了单相三电平逆变器的小波调制策略,提高了输出电压的基波含量,降低了输出电压的谐波含量。

研究目的：

将小波调制应用于三电平逆变器中,降低输出电压中的谐波含量。

研究方法：

1.小波调制策略从两电平逆变器扩展到三电平逆变器;

2. 通过理论分析三电平逆变器小波调制策略的输出电压基波和谐波含量,证明其方法的优越性;

3. 通过仿真和实验对所提方法的正确性进行了验证。

结果：

基于小波调制的三电平逆变器的输出电压的基波含量高,谐波含量低;

结论：

三电平逆变器小波调制的输出电压谐波含量小、基波幅值大,能很好的改善输出电压质量,并且开关频率低,算法简单,易于实现。对于小波调制策略而言,研究表明小波调制总采样组数D与电压谐波畸变率存在非线性关系,因此当选择适当的采样组数D时,逆变器的开关频率、开关损耗及谐波畸变率将很小。

关键词：小波调制;三电平逆变器;谐波含量;基波

     

变频器输出滤波器的灵敏度分析与优化设计

现代变频器传动系统日益表现出各种负面效应，采用滤波技术是减小负面效应的主要对策．为综合满足滤波器的各种约束条件，并使滤波器整体性能达到最佳，研究了变频器输出滤波器的优化设计问题．首先建立了考虑成本因数、总谐波失真度、谐波电流和基波压降的综合目标函数．然后根据基波压降、电容支路电流工程允许范围，建立了滤波器元件参数的约束条件．为求得目标函数的最优解答，详细分析了目标函数对滤波器参数的灵敏度，并用伴随网络法得出了滤波器电压转移函数对滤波器参数灵敏度的解析表达式．这些灵敏度构成了目标函数的寻优方向．实例设计与仿真表明，利用优化方法设计的滤波器，能够综合考虑滤波器性能、成本和各种约束条件，从而实现整体指标最佳．     

并联混合型有源电力滤波器的自抗扰控制策略

为了提高并联混合型有源电力滤波器性能,提出一种基于线性自抗扰的特定次谐波补偿控制策略。通过建立并联混合型有源电力滤波器的数学模型,结合自抗扰控制的特点,将三阶系统控制问题简化成一阶自抗扰控制问题。同时,设计了谐波电流跟踪的一阶线性自抗扰控制器和直流母线电压的双闭环自抗扰控制器。最后通过仿真对比传统比例积分(PI)控制,发现该策略使谐波电流跟踪稳定性更强,直流侧电压超调为0,有效抑制电流和电压冲击,补偿后电网电流谐波畸变率为1.26%。结果表明所设计的一阶线性自抗扰控制策略具有良好的跟踪和抗干扰能力,且算法简单,具有一定的工程应用价值。     

变电站电压无功和谐波综合控制分析

为避免投入电容器补偿无功不足时造成变压器低压侧谐波电流放大,提出了基于变压器低压侧电压总谐波畸变率(THDU)、低压侧母线电压和功率因数的电压无功谐波综合控制策略的27区法,并具体描述了综合控制策略的实现方案。通过在PSCAD/EMTDC环境下对各种运行方式的仿真分析,验证了该控制策略的有效性和合理性,在调整电压和无功的同时有效地抑制了谐波放大。     

一种高效DC-AC功率转换系统设计与仿真

为了减少DC-AC转换系统中转化器和逆变器开关损耗,设计了一种高效的、由双端降压转换器以及H桥逆变器组成的DC-AC功率转换系统.分别设计了降压转换器控制器以及逆变器控制器来控制双端降压转换器和H桥逆变器,通过双向降压转换器产生逆变器的混合输入电压,并在H桥逆变器添加简单的LC滤波电路,使得逆变器输出电压谐波失真被限制在0.2%以内,满足IEEE 519标准.结果表明,所提出的两级PEI的总开关损耗不足一级PEI的一半.此外,在负载阻抗和输出功率发生变化的情况下,也可以保证稳定的电压与电流控制性能.     

基于等脉宽调制的分布式光伏发电逆变装置的仿真分析

逆变器是分布式光伏发电系统的重要组成部分,为了得到更好的正弦交流电,减小其谐波含量,建立了基于等脉宽调制的分布式光伏发电逆变装置,讨论了等脉宽调制的原理及其计算方法,研究了不同占空比下的输出电压和电流的波形,通过MATLAB仿真软件分析了输出电压和电流的谐波特性.仿真结果表明,利用等脉宽调制方法得出的输出电压和电流的谐波较小,等脉宽调制逆变电路的谐波特性优于PWM脉宽调制逆变电路.     

有源电力滤波器指令电流提取算法的研究

从传统i-i方法的基本原理出发,推导出瞬时电压矢量定向和基波正序电压矢量定向的2种新型指令电流提取算法.2种算法充分利用了三相电源电压的全部信息,解决了以往锁相环难以精确锁相的难题,从而可快速精确地分离出畸变电压产生的谐波电流.新型指令电流提取算法对于有源电力滤波器实现动态谐波治理与无功补偿提供了新的途径,在工程中有良好的应用价值与开发前景.