基于Z源逆变器的光伏发电系统研究

基于Z源逆变器的光伏并网系统,其工作特点及控制结构不同于传统的电压型逆变器,可以利用逆变器桥臂直通状态实现升压功能,从而满足光伏电池电压大范围变化场合下的并网要求.对控制系统进行了详细的设计和分析,研究了一种加入直通零矢量的Z源变流器串联双环控制方案,实现了最大功率点跟踪(MPPT)和并网控制.最后,以3 kW的Z源变换器装置进行实验.实验结果验证了该控制方案的正确性.     

V2G充放电机的设计及其仿真

随着电动汽车的广泛应用和智能电网的发展,电动汽车与电网互动(Vehicle to Grid,简称V2G)技术变得越来越重要。充放电机作为电网和电动汽车的接口,对于实现两者间的能量双向流动至关重要。研究并设计了基于四象限AC/DC变流器和双向DC/DC变流器的V2G充放电机,用以控制电网与电动汽车蓄电池间的能量流动;AC/DC变流器利用瞬时功率理论和电流模式闭环控制,实现了其与电网之间有功功率和无功功率的解耦控制;DC/DC变流器分别采用基于蓄电池充电电压、充电电流和基于中间直流母线电压的闭环控制,对应实现了蓄电池充电时的多段模式和放电时的功率调节。利用MATLAB/SIMULINK系统全面地仿真了V2G充放电的多种工况,仿真结果表明,该充电机能实现V2G所要求的相应功能,实现能量的双向流动满足用户的需求。     

基于重复PI复合控制的双向变流器的研究

研究一种适用于储能电站、直流微网的双向变流器,从蓄电池充放电特性出发,采用三相电压型PWM变换器的拓扑结构对蓄电池进行充放电。提出一种在同步旋转坐标系下重复控制与PI控制相结合的三相并网变流器系统的控制方案。分析PI内环控制器参数的选取对系统性能的影响,给出以内环为控制对象下重复控制算法的设计方法。对此控制策略进行仿真分析,表明复合控制稳定性好、动态响应快,可以有效的改善入网电流的波形质量。最后在蓄电池充放电装置中实验验证了该控制策略的可行性。     

基于模糊控制的储能型准Z源变流器

提出一种应用于储能型准Z源变流器的模糊控制算法。近年来,模糊控制因其适应性和强鲁棒性得到广泛应用。这种控制方法与传统PI控制方法的最大不同之处在于模糊控制不需要建立精确的数学模型。将模糊控制应用于储能型准Z源变流器中,对电池充放电电流进行控制,实现了能量的双向流动。与传统的PI控制方法相比,模糊控制能有效地减小电容电压纹波,减小电网电流谐波总畸变率和减小电池充放电电流的脉动。仿真结果验证了所提出控制方法的有效性。     

基于可逆PWM整流器的蓄电池充放电装置

阐述了基于可逆PWM整流器的蓄电池充放电装置的系统设计,将系统分为可逆PWM整流和DC/DC充放电两个子系统。详细叙述了可逆PWM整流子系统的控制策略和硬件构成,将基于SVPWM的矢量控制技术应用于蓄电池充放电装置,建立电压闭环控制策略,算法简单,易于实现;给出了DC/DC充放电子系统的设计方案。实验结果表明,该装置可实现网侧电流正弦化及单位功率因数,性能优良,节能效果明显。     

小型风力发电系统的能量优化管理集成控制

为了提高小型风力发电系统(SWPGS)的能量转换效率及可靠性,将风电系统作为一个整体,通过分析系统能量流动关系及运行特性给出了包含最大功率跟踪控制、负载跟踪控制、蓄电池充放电控制及发电机超速保护控制的能量优化管理集成控制方案。该控制方案根据风速、负载和蓄电池状态自动切换工作模式,既能充分利用风能,又能保证蓄电池的合理充放电,从而实现小型风力发电系统的优化及可靠运行。搭建了小型风力发电系统实验平台并进行了实验研究,实验结果验证了所论集成控制方案的正确性和可行性。该研究工作为小型风力发电系统能量优化管理集成控制的理论研究及工程应用奠定了良好基础。     

基于混合储能系统的高电压穿越控制策略

针对双馈机组高电压穿越问题,为抑制直流母线电压波动,采用蓄电池-超级电容混合储能的拓扑结构,研究了储能系统协调充放电策略.针对储能系统,提出一种自动识别和切换的四种充放电工作模式.网侧变流器传统控制忽略了转子电流对直流母线的冲击,文章提出了前馈补偿来优化有功电流的参考值.转子侧变流器传统控制忽略了定子磁链对有功和无功功...     

基于ARM的可控数字触发控制器在蓄电池中的应用

化成充放电是蓄电池生产过程中的关键工艺之一,本文对晶闸管变换器蓄电池化成电源系统及其数字化和嵌入式控制技术进行了研究,设计了一种具有总线接口和智能控制功能的晶闸管数字触发控制器。系统方案实时性强、功能完善,可以实现对蓄电池充放电的控制,结构简单,经济使用,能够被广泛的应用于蓄电池充放电系统中。     

微网光伏储能发电并网系统特性研究

针对分布式电源存在的若干问题,提出了具有储能双向变流功能的光伏并网系统拓扑结构,并对光伏电池组数学模型和Bi Buck-Boost双向变流器工作原理进行理论推导和分析,借助Matlab/Simulink工具,进行系统控制算法的仿真.通过控制储能双向变流器电感电流值的大小与方向,实现了蓄电池定功率的充放电,完成了并网功率的吸收与释放,减小分布式电源其对大电网的冲击.最后在2 kW的光伏储能并网系统实验平台上进行了最大功率跟踪算法的试验验证,实现了95％转换效率和单位功率因数并网运行.     

蓄电池充放电管理的全过程仿真研究

为了实现蓄电池不同充放电控制策略之间的切换,提出了一种基于蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)实时监测的蓄电池充放电管理的控制方法。在考虑蓄电池的动态数学模型基础上,研究了蓄电池的SOC监测、充放电特性曲线、充放电控制电路、充放电管理策略和电池的分组管理等问题。以蓄电池的SOC作为蓄电池充、放电判断条件,实现了蓄电池进行自主充、放电管理的控制策略。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,通过算例系统验证了蓄电池模型和充放电控制方法的正确性和有效性。研究表明,通过合理的蓄电池充、放电管理及切换,实现蓄电池充放电全过程,为蓄电池组无论作为独立电源还是在微网孤岛模式下与其他间歇性能源相配合使用均提供了一定的理论参考。     

改善电动汽车动力性能的双向Z源逆变器控制策略

探讨了一种改善电动汽车动力性能的双向Z源逆变器控制系统,提出了母线电压提升的控制策略。文章定性分析了电动汽车在加速等工况下蓄电池组的电压跌落对驱动性能的影响。采用双向Z源逆变器拓扑,根据异步电机运行特性和车辆的动力性需求升高直流母线电压,针对电压降落较大导致的电机驱动力矩减少和电动汽车高速运行时电机输出功率不够的问题进行解决,改善其动力性能。对纯电动汽车Z源逆变器系统的性能进行了仿真和实验。结果证实了控制策略的可行性和有效性。     

增强型Z源逆变器的直流链电压直接控制策略

增强型Z源逆变器与传统Z源逆变器相比不仅具有很强的升压能力,而且很大程度减小Z源网络电容、开关器件电压应力.但Z源逆变器现有控制策略是通过测量电容电压构建闭环间接控制直流链峰值电压,而Z源网络电容电压并不能准确反映直流链电压的动态特性.为了提高增强型Z源逆变器的直流链电压动态响应速度和控制精度,借助于数学建模,提出一种直流链电压直接控制的闭环控制策略,通过直接测量直流链峰值电压来提高系统的控制精度,采用电感内环、直流链峰值电压外环的双闭环控制提高了系统的动态响应速度,有效地抑制非最小相位特性对系统地影响.仿真和实验结果证明控制器对输入和负载扰动具有很好抑制能力.     

Z源逆变器交流调速系统前馈控制策略研究

提出了一种适用于Z源逆变器交流调速系统(Adjustable Speed Drives System,简称ASDS)的前馈控制策略,用以抑制由二极管整流所带来的6倍于工频频率的纹波(简称6脉低频周期纹波)对系统的影响.由于Z源逆变器具有独特的升/降压功能,使得能通过调节直通占空比的大小得到恒定的逆变器输入直流链电压.首先,从定性和定量两个方面分析了6脉低频纹波对Z源逆变器ASDS的影响.根据前馈补偿之主动、超前补偿的特点,提出了适用于Z源逆变器ASDS的前馈补偿方法.根据全补偿理论设计了前馈补偿器.最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性.     

采用Z源变换器的小型风力并网逆变系统

基于Z源变换器的小型风力发电并网系统的工作特点及控制结构,不同于传统的电压型逆变器,Z源变换器引入特定的阻抗源网络将变换器主电路和电源耦合在一起,并且通过新增直通零矢量调制实现独特的直流升压功能,从而得到大范围变化的交流输出电压.经过对系统电路和要求的分析,文章对控制系统进行简单的设计.通过原有正弦波调制因子的控制,实现内环并网电流的单位功率因数运行和外环Z源电容电压的稳定;通过直通零矢量调制对发电机输出整流电流进行闭环控制,实现风力发电机的电能输出控制.最后,以2.5kW Z源变换器装置进行实验,实验结果验证了分析的正确性.     

Z源逆变器的电压电流双闭环控制

提出了Z源逆变器的电压电流双闭环控制方法,分析了Z源逆变器控制系统的建模,并在此基础上设计了Z源逆变器双闭环控制系统的调节器.Z源逆变器双环控制的电流内环调节器采用比例环节,以提高内环的开环增益;电压外环调节器采用PID环节,以在系统稳定的条件下增加其带宽.由于Z源逆变器是三相三线制系统,所以在实现控制系统时引入了Clarke变换,从而实现了三相三线制的解耦.仿真和实验证明了Z源逆变器的电压电流双闭环控制方法的正确性.     

新型Z源光伏并网发电系统

本文提出了一种新型Z源光伏并网发电系统,与传统的Z源光伏并网发电系统相比,具有更高的功率密度,同时光伏电池与逆变桥臂实现了共地,电磁干扰(EMI)也更小。分析了该发电系统的工作原理和调制策略,并提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的并网控制策略,实现了光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)、直流链电压的升压以及网侧电流的单位功率因数运行。仿真和实验结果验证了新型Z源光伏并网发电系统能够适应光伏电池电压的宽范围变化,具有很好的应用前景     

基于Z源变换器的电动汽车超级电容-电池混合储能系统

Z源变换器具有单级升压、降压、无死区、电压畸变小、可靠性高等优点,在电动汽车领域具有广阔的前景。提出一种基于Z源变换器的电动汽车超级电容-电池混合储能系统。该结构将储能与驱动系统相融合,减少了电池功率变换器,降低了损耗与成本。详细分析通过Z源变换器实现混合储能系统不同模式下功率分配的运行机理。此基础上提出功率分频协调控制策略以提高混合储能系统的响应速度并实现各模式的无缝切换。最后,为了避免短时尺度冲击电流对电池的影响,设计电池瞬态峰值电流估计方法。仿真与实验结果验证了所提出的混合储能系统及控制策略的有效性。     

Z源AC/AC变流器动态特性研究

Z源变流器是完成功率传递及电压变换的有效手段,其工作稳定性及准确程度取决于系统控制及稳定方法.基于Z源AC/AC变流器,介绍了其电路结构和控制策略,通过分析提出系统小信号模型,推导系统传递函数,分析参数变化对系统动态特性的影响.设计了比例积分环节以实现电压稳定闭环控制.最后通过仿真试验对理论分析进行了验证.