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。     

特定消谐式逆变器无死区控制策略研究

特定消谐式逆变器在理论上能有效地消除谐波,但死区设置增加了输出电压的谐波含量。通过对特定消谐式逆变器换流机理的分析,研究了感性负载时死区对输出电压的影响。分别对提前关断死区加入方式、滞后导通死区加入方式和对称死区加入方式的工作过程进行了分析,得到相应的波形图和输出谐波幅值公式。提出了应用于特定消谐式逆变器的无死区控制策略,并分析了实现无死区控制的条件。在特定消谐式逆变器中应用无死区控制策略可以消除死区对输出电压的不利影响。     

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。     

带阻抗观测器的单相逆变器抗扰控制

针对以单相逆变器为功率接口的太阳能发电系统中电能的快速随机波动和非线性负载接入时产生的谐波问题,提出一种基于阻抗观测器的抗扰控制策略。该策略主要把造成逆变器输出电压的波动和产生的谐波等随机量作为一种干扰,将谐波的影响、温度变化的影响、线路和滤波器的阻抗参数变化等引起的电压变化量等效为阻抗上的电压降。通过构造的阻抗观测器来估算出产生压降的等效电阻、等效电感和等效电容,然后应用抗扰控制器来消除干扰,自动补偿输出电压变化,使逆变器输出标准正弦波,提高电能质量。仿真和实验结果表明,不论是逆变器直流侧电压波动,还是非线性负载的接入,逆变器都能够输出标准电压正弦波。     

带多频段采样观测器的单相逆变器控制

在单相逆变器控制系统中,当逆变器带非线性负载时,输出电压波形会出现畸变,存在幅值和相角误差。为解决上述问题,提出一种基于电流观测器的单相逆变器控制策略。首先应用傅里叶变换提取逆变器输出的基波电压,然后通过幅相分解,将逆变器输出电压等效变换为电压幅值与相角,最后应用PI控制器控制逆变器输出电压波形为正弦波。控制系统实现时,采用前馈控制方法,来抑制谐波,提高逆变器输出波形质量。为解决因采样频率低而带来的逆变器输出电流估算精度下降的问题,在前馈控制时,采用多频段采样法来对电流谐波进行估算,从而提高了前馈控制的精度,进一步提高了逆变器输出波形质量。仿真和实验结果表明了该控制策略的正确性和实用性。     

基于比例谐振与重复控制的高性能逆变器研究

在分析单相逆变器结构及比例谐振控制算法基础上,根据逆变器的谐波特点,提出一种比例谐振与重复控制相结合的控制策略.通过重复控制的内模原理抑制逆变器输出波形的谐波畸变,与传统的比例谐振控制相比,重复控制引入能有效提高逆变器输出电压电流波形质量,降低系统谐波总畸变率.实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性.     

一种牵引供电系统负载电压谐波抑制策略

将电力电子变压器(PET)应用于牵引供电系统,可有效解决电气化铁路存在的电能质量问题.因此针对牵引供电系统负载电压谐波问题,以输出侧并联的PET为研究对象,提出了一种抑制PET输出侧电压谐波的主从控制策略.首先阐述了PET的拓扑结构及工作原理,其次分析了造成PET输出侧电压畸变的原因.基于此,利用PET输出侧从逆变器可用容量来补偿负载电流中的谐波分量,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持PET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畸变率.最后,基于PSCAD仿真与实验验证,对所提控制算法的有效性进行了验证.     

基于LCL滤波的400 Hz逆变器并联控制

LCL滤波器广泛应用于并联系统中,这种滤波器的结构有利于环流抑制和功率均分,但在非线性工况下容易在负载侧产生较大的谐波电压.针对环流抑制与电压质量控制的矛盾,对400 Hz逆变器等效阻抗进行了分析,揭示了输出电压闭环控制与引入输出电流前馈的电容电压闭环控制是等效的,可以减少谐波电压,但也削弱了负载侧电感的环流抑制作用.在此基础上,提出采用多比例谐振控制器和负载电流前馈构成虚拟负谐波阻抗,以重塑逆变器在低次谐波处的等效输出阻抗为小阻抗,从而减小谐波电压.通过采用不同基准的多比例谐振控制技术,实现了分频段阻抗重塑,使滤波器在基波和高次谐波频率处仍具有环流抑制功能.最后,使用下垂控制策略对两台逆变器进行了并联实验研究,实验结果验证了所提技术方案的有效性.     

微源逆变器不平衡非线性混合负载的控制

为解决微电网中不平衡非线性混合负载对微源逆变器输出电压的影响,提出一种混合负载控制策略。通过补偿5、7次谐波和负序不平衡分量,使微源逆变器本地独立运行时,可以带载平衡负载、不平衡负载、整流型非线性负载及相关组合的混合负载。进行谐波和不平衡控制算法的理论推导,对所提控制策略进行仿真研究和实验验证。结果表明,所提控制策略控制效果理想,能够对混合负载提供良好的电力供应。     

一种实用前馈在逆变器带非线性负载中的应用

逆变器带非线性负载的设计难点在于如何减小逆变器的输出阻抗,从而减小负载电流谐波对输出电压的影响,保证输出电压的波形质量。针对数字控制逆变器带非线性负载,提出了一种实用的前馈控制策略。推导了负载电流全前馈传递函数,考虑数字控制引入的1.5拍延迟,从逆变器输出阻抗的角度,通过优化近似方法确定前馈控制参数。研制了一台带2 kW非线性负载的单相逆变器原理样机,实验验证所提实用前馈控制策略能显著改善输出电压波形质量。