基于功率预测的光伏微逆变器低频电流纹波抑制策略

随着单块光伏电池输出功率越来越高,以反激电路为基础的传统光伏微逆变器(PM)难以达到高效率,因此以桥式电路为基础的PM越来越受到重视。文中提出一种较小容值的桥式PM及其基于功率预测的输入侧低频电流纹波抑制方法。该方法取消了传统的电流内环,而且保证变换器的输出功率能够在一个开关周期时间内实现快速跟踪。考虑到实际参数与检测值的误差,所提功率预测方法仍具有很好的稳定性与鲁棒性。通过建立系统的小信号模型,设计了电压外环的调节器参数,使得电压环具有较大的带宽。实验结果证明了所提PM性能优良。     

中间电流型双管正激式光伏微逆变器

为克服现有光伏微逆变器电压应力高、结构较复杂的缺点,提出了一种中间电流型双管正激微逆变器。该变换器中所有开关都可实现软开关,并消除了变压器副边整流二极管的反向恢复损耗。分析了所提微逆变器的工作原理,并得到了微逆变器的最大占空比、占空比的预置值、开关管的电流应力以及无源元件参数。建立了所提微逆变器的实验样机,实验结果验证了所提微逆变器具有优良的性能。     

高频LLC隔离型双降压式光伏逆变器模块研究

提出一种基于无调节直流母线变换器概念的高频隔离型(HFT)光伏(PV)逆变器模块结构,该模块可任意并联输出或串联输出,以满足不同类型光伏逆变器并网发电的需求,无需工频变压器。同时给出一种结合LLC谐振直流变换器和双降压全桥逆变器的高频隔离型光伏逆变器,该模块具备高效、可靠、高功率密度等优点。LLC谐振变换器可保证逆变侧零电压开通(ZVS)及整流侧零电流关断(ZCS),保证高功率密度隔离,同时具备较高效率;双降压全桥式逆变器采用双正弦脉宽调制(SPWM)策略可解决过零点畸变问题,同时该逆变器可采用硬开关MOSFET,在拥有较高开关频率的同时具有较低的开关及导通损耗。最后搭建HFT双降压式光伏逆变器模块实验系统来验证所提结构的正确性和有效性。     

新型并联谐振直流环节软开关逆变器改进调制策略

针对新型并联谐振直流环节软开关逆变器的辅助电路运行过程中电流应力高、导通损耗大的问题,提出一种基于不连续的脉冲宽度调制且采用斜率正负交替锯齿载波的改进调制策略。与原调制策略相比,首先,该文所提调制策略在保留辅助电路动作频率最小化优点的基础上,不仅实现了全部开关管的软开关,而且将第二辅助开关管的电流应力降为谐振电流峰值。然后,通过合理的参数设计,进一步降低辅助电路电流应力,从而减少辅助电路损耗。然后,根据所提调制策略分析工作原理、对比不同文献、规划参数设计、进行损耗分析。最后,使用SiC MOSFET制作一台5 kW/40 kHz通用样机,通过实验验证所提调制策略对原拓扑效率提升与电流应力降低的有效性。     

反激式光伏并网微逆变器不同工作模式的研究

反激式光伏并网微逆变器常用的工作模式有不连续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)两种。在分析反激式逆变器工作原理的基础上,从控制策略、关键参数设计以及功率器件的电压电流应力3方面对工作在两种不同模式下的逆变器进行设计和比较,分析两种模式的优劣,并借助Matlab仿真软件进行验证,为反激式逆变器工作模式的选择及电路参数的设计提供参考。     

无需设置箝位开关的箝位谐振直流环节逆变器

为解决多数箝位谐振直流环节逆变器中需设置独立的箝位开关来对箝位过程进行控制所引起的电路损耗增大、控制较为复杂的问题,提出了一种新型无源箝位谐振直流环节逆变器。该逆变器无需设置独立的箝位开关和箝位电容,在变压器的作用下,可将该逆变器的直流母线电压箝位在输入直流电压的1.1~1.3倍,有效地降低了电压应力。此外,该逆变器的零电压持续时间不受负载电流影响,直接由两个辅助开关器件控制,且这两个辅助开关器件同时导通与关断,有利于简化控制。以各个阶段下的等效电路为基础,对电路的工作过程和软开关实现条件进行分析和实验验证,结果表明开关器件实现了软开关,且在额定功率9 kW条件下,逆变器的效率达到96.5%。因此,该逆变器能够有效地提高工作效率。     

反激逆变器研究

该文提出一种新颖的反激逆变器，详细阐述了其工作原理、控制方案和设计方法。该逆变器工作于断续模式，是由两路双向反激直流变换器输入并联输出串联组成的一种单级隔离逆变器。反激逆变器占空比可以在0到0．8之间变化，从而得到较宽范围的输出电压；负载电流流过副边常通开关管，从而减小了导通损耗。实验结果表明该逆变器具有以下优点：双向功率传输、拓扑结构简单、使用器件少、控制方案简单、可靠性高以及良好的动态响应。     

基于双频率DCM控制的交错反激光伏并网微逆变器

为了提高交错反激光伏并网微逆变器的并网控制性能,提出一种基于电流反馈的并网电流控制策略,并且为了增大微逆变器功率输出范围,进一步提出一种双频率DCM并网控制策略.在双频率控制策略下,反激变换器工作在DCM模式,输出较低功率时采用高频模式,而输出较高功率时采用低频模式,且依据较高开关频率设计电路参数.以额定功率280W、直流输入电压35V、并网电压220V的交错反激微逆变器为例进行了仿真分析,结果表明电流反馈控制具有较高的控制精度和动、静态响应特性,并网电流波形质量良好,采用双频率DCM控制策略在相同电路参数下增大了微逆变器的功率输出范围,且有利于简化控制器和滤波器的参数设计.     

结构简单的并联谐振直流环节型逆变器及其调制策略研究EI北大核心CSCD

针对一种新型并联谐振直流环节逆变器的辅助换流电路存在的电流应力高、导通损耗大、元器件数目多等问题,该文提出一种优化改进调制策略,其由3部分组成:基于1型不连续的脉冲宽度调制策略,且以斜率正负交替的锯齿波作为载波,在此二者基础上施用分流死区。在所提调制策略下可以对原拓扑的辅助换流电路进行化简,减少一组谐振电路,以降低硬件成本。与原调制策略相比,所提调制策略在不改变辅助换流电路动作频率的前提下,不仅可以实现所有开关器件的软开关动作,而且可以避免辅助换流电路工作过程中产生的谐振电流与负载电流的叠加,从而有效降低辅助换流电路的导通损耗及其内部开关器件的电流应力。文中对所提调制策略的原理进行详细叙述,由此推导简化拓扑的工作模式,并分析其电压/电流应力、元器件数目、参数设计等特性,最后通过一台通用实验样机(SiC MOSFET,5kW/40kHz),对比于原拓扑及原调制策略,以验证所提理论的有效性。     

两种组合双向正激式高频环节逆变器的比较

针对组合双向正激直流变换器型和直流斩波器型高频环节逆变器电路结构的不同,首次对这两种高频环节逆变器的控制策略、原理特性、关键电路参数设计准则等进行比较研究.采用理论推导方法,获得两种逆变器占空比、输出电压波形质量、高频变压器匝比与损耗、功率开关电压与电流应力等关键参数的对比关系.研究与实验结果表明,组合双向正激直流斩波...     

一种光伏逆变器用多路输出开关电源设计

设计了一种以UC3842为控制芯片的单端反激式光伏逆变器用多路开关电源,该电源具有9路直流输出,通过调节控制芯片输出脉冲的占空比以适应直流输入在较大范围内的变化,为光伏并网逆变器的开关器件驱动及控制电路提供稳定的直流电压.介绍并改进了电流型控制芯片UC3842的工作原理、外围电路和高频变压器的设计以及所采用的共模滤波电...     

单相控制型软开关逆变器的最小复位电流控制

基于电感电流临界导通模式（critical conduction mode, CRM）的控制型软开关技术可实现开关管零电压开通（zero voltage switching, ZVS）,但传统恒定电流复位方法的反向电流大,开关管通态损耗高。本文以单相三电平中点箝位型（three-level neutral point clamped, 3L-NPC）逆变器为研究对象,提出一种最小电感复位电流方法。首先,分析了开关管ZVS的实现条件,建立了谐振等效电路分析模型,推导出电感复位电流理论最小值,在保证整个工频周期内开关管ZVS的同时,降低复位电流导致的开关管通态损耗。然后,建立了逆变器损耗分析模型,将本文所提方法与传统恒定电流复位方法进行了损耗计算与对比。最后,搭建了一台1kW的单相3L-NPC逆变器样机,实验结果表明所提方法相比于传统恒定电流复位方法,降低了损耗,最高变换效率提升约0.5%。     

应用于光伏微逆变器的柔性变换器

为满足微逆变器高加权效率的要求,提出了一种适用于光伏微逆变器的柔性拓扑DC/DC变换器。柔性变换器包含两种工作模式,分别是改进双管正激工作模式与桥式工作模式,介绍了各自的工作原理,给出了变换器中变比与缓冲电感的设计准则。根据两种工作模式下的开关损耗、导通损耗、驱动损耗以及铁芯损耗分析,确定了柔性变换器两种工作模式的切换阈值大小,并得到了变换器的占空比预计算与闭环微调相结合的控制策略。实验结果证明所提柔性变换器性能优良,并具有较高的加权效率。     

基于矢量控制的光伏逆变器IGBT损耗计算

为精确计算光伏逆变器的IGBT损耗,指导系统热设计,提出了一种IGBT损耗精确计算的实用方法。以可视化的工程计算工具MathCAD为载体,基于SVPWM矢量控制原理,建立了光伏逆变器IGBT实际工作的动态电流函数,并以该电流函数为核心,建立了IGBT损耗、反并联二极管损耗与电路中电流、电压等强相关参数的准确模型,通过编辑IGBT通态饱和压降与电流的函数;IGBT开、关损耗与电流及工作电压的函数;反并联二极管通态压降与电流的函数;反并联二极管反向恢复损耗与电流等的函数;利用积分及线性插值函数求和的形式计算出IGBT及其反并联二极管的损耗。利用该精确方法与传统的经验公式分别对损耗进行计算,逆变器IGBT温升试验结果与经验公式计算结果有一定的差异,与计算方法结果完全一致。结果表明,建立在IGBT及反并联二极管实际开关动作的损耗计算,在工程上等效于真实的工况,可以精确反应IGBT的损耗。     

一种优化的反激式微逆变器有源钳位控制方式

针对反激式并网微型逆变器有源钳位电路,通过分析其工作过程,给出了反激输出侧二极管与辅助开关管体二极管的导通时刻以及两者导通先后顺序判断及其理论依据,提出了一种优化的控制方式.通过适时地控制辅助开关管的导通与关断,在实现主、辅开关管的零电压开关(ZVS)以及反激输出侧二极管的零电流开关(ZCS)的基础上,进一步实现主、辅开关管体二极管的ZCS,最大限度地降低了系统的开关损耗.最后,仿真结果验证了有源钳位控制方式的正确性.     

推挽正激式准单级高频环节光伏并网逆变器

分析研究了推挽正激式高频环节光伏并网逆变器的电路拓扑、开路电压法与变步长扰动观察法相结合的双模式最大功率点跟踪(MPPT)控制、输入电压外环和输出电流内环的双环PWM控制策略,给出了关键电路参数设计准则。该电路拓扑是由推挽正激式直流变换器和极性反转逆变桥级联构成,属于准单级电路结构。DC 1 kVA 48 V/220 V 50 Hz光伏并网逆变器样机的设计、仿真与实验结果表明,该光伏并网逆变器具有高频电气隔离、准单级功率变换、MPPT准确、极性反转逆变桥功率开关电压应力低且为零电压零电流开关(ZVZCS)、变换效率高、并网电流质量高等优点,在中小容量光伏并网逆变场合具有重要应用价值。     

基于高频反激变压器的光伏并网逆变器

正提出了一种新型的用于光伏发电的逆变器拓扑结构,该电路由传统的Zeta电路和反激变换器结合而成。所提新型逆变器仅使用4个开关器件,就完成了软开关运行和改善功率解耦两大功能。采用峰值电流控制方案,以实现纯正弦的并网电流波形和单位功率因数。最后设计了一台500 W的试验样机,试验结果验证了所提新型逆变器的有效性和可行性。     

无需设定电感电流阈值的并联谐振直流环节逆变器

为提高逆变器的效率,提出了一种新型并联谐振直流软开关逆变器的拓扑结构,在辅助谐振电路中设置了1对反并联的晶闸管来控制谐振电流,使逆变器的直流环节电压周期性下降到零,逆变器的主开关可以在零电压条件下完成切换,同时辅助开关器件在逆变器换流过程中也实现了零电压开关或零电流开关。该逆变器在换流过程中不需要设定和负载有关的电感电流阈值,有利于降低辅助电路损耗和简化控制。对电路在1个开关周期内的各个工作模式进行了理论分析,给出了设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗和分压电容的电压偏差量的数学模型。制作了一台5k W的实验样机,实验结果表明逆变器的工作过程符合原理分析,所以该软开关逆变器可以有效地提高效率。     

单相逆变器的新型混合软开关电流控制策略

零电压软开关的控制模式可使逆变器的转换效率提高,但在传统的边界电流零电压控制方法下,由于边带宽度快速变化,调制会使开关管的导通损耗和电感磁芯损耗增大。为了提升逆变器的工作效率并缩小开关管开关频率的变化范围,提出一种新型混合软开关电流控制模式,使开关管通过在零电流和零电压的混合软开关环境中工作来进一步提高逆变器的转换效率。搭建了一个全桥逆变器硬件试验平台,采用全数字电流控制的方式对所提新型控制方法进行验证。试验结果证明,该电流调制策略可使逆变器的工作效率较传统的控制策略进一步提高,开关管开关频率范围缩小,电感通态电流值减小。     

直流母线串联辅助电路的谐振直流环节逆变器

为实现一种结构简单,控制方便,高效率,高功率密度的逆变器,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加串联在直流母线上的辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件可以实现零电流开通和零电压关断。此外,辅助谐振单元只有一个辅助开关,硬件成本低。分析了电路的换流过程和设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了一个1 k W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。