基于有效零矢量脉宽调制和PR控制的并联零序环流抑制

共直流母线的逆变器的并联会产生零序环流,导致逆变器三相电流不平衡、输出电流失真、系统损耗增加等问题。针对逆变器的并联零序环流问题,文中基于逆变器并联的零序环流等效模型,分析了逆变器的并联零序环流产生机理、组成成分。在上述基础上,研究了一种基于有效零矢量脉宽调制和比例—谐振(PR)控制的逆变器并联零序环流控制策略,该策略通过利用非零矢量来替换零矢量,以减少高频零序环流,通过采用PR控制的零序电流闭环控制以抑制低频零序环流。该策略具有直流电压利用率高、零序环流小的优点。实验结果验证了所述方法的有效性。     

基于谐振阻尼的三相LCL型并网逆变器谐波抑制优化策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但是内部滤波器自身容易出现谐振,而且对电网背景谐波电压引起的电网电流谐波抑制能力有限。针对逆变器中LCL型滤波器自身存在的谐振现象,在逆变器侧电流单环控制的基础上,分析其谐振机理,采用基于电感电流一阶微分前馈的谐振阻尼抑制谐振;同时建立谐波电网下的LCL型并网逆变器微分方程模型。在抑制谐振的基础上,主要分析网侧谐波电流环直接抑制方式,实现对电网电流谐振与谐波复合抑制,同时采用滤波电容临界值作为选择网侧谐波电流闭环的条件。分析闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计。实验结果验证了所采用控制策略的正确性和有效性。     

具有输入低频电流纹波抑制功能的光伏高频链并网逆变器

光伏发电系统对光伏电池输出电流低频纹波有严格的要求,而普通光伏并网逆变器通常增加滤波器容量或复杂的控制策略实现输入低频电流纹波抑制。将LCL-T谐振网络引入光伏并网逆变器,在变换器开关频率等于谐振频率时,可由谐振网络特性有效抑制光伏电池输出电流中的低频纹波。分析了光伏并网系统中电流、电压与各元件参数之间的关系,提出了相关元件参数的设计规则,并提出了相应的控制策略。实验结果表明,所提逆变器能够很好地抑制光伏电池输出电流中的低频纹波,且具有较高的效率。     

基于附加阻尼的微网改进下垂控制方法

采用传统有功频率、无功电压幅值下垂控制时,若下垂系数选取不合理,逆变器输出功率会出现持续振荡,当微网离网运行时,逆变器输出功率的振荡会导致微网系统频率出现波动,严重时会使整个系统出现功角稳定性问题。文中基于储能逆变器动态频率特性的概念,根据其产生正阻尼作用的相位条件和幅值条件,提出了基于附加阻尼的改进下垂控制方法。该方法可以在不影响系统稳态频率和逆变器输出功率的前提下,有效地增加系统的阻尼,从而抑制逆变器输出功率振荡,提高系统的稳定性。最后通过PSCAD仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

二极管中点钳位型三电平逆变器—交流电机调速系统的高精度建模与分析

在将二极管中点钳位型三电平逆变器—交流电机调速系统应用于实际的工业场合时,高精度的仿真模型是必不可少的设计与分析工具。本文深入地分析了三电平逆变器—异步电机调速系统的运行机理、调制方式与控制策略,基于Matlab/Simulink建立了完整的仿真分析模型。在建模过程中充分考虑了影响仿真模拟精度的关键要素,包括IGBT的动态开关过程、空间矢量调制过程中的死区设置以及异步电机的空载转矩等。将通过仿真分析模型获得的仿真结果与实验样机上取得的测试结果进行了全面的比较。结果表明,稳态运行时电机电压、电流的相对模拟误差小于4%,电流谐波畸变率的相对模拟误差仅为10.78%,负载转矩动态变化时电机电流整定时间的相对模拟误差小于9%。上述结果充分证明了本文建立的三电平逆变器-异步电机调速系统仿真分析模型具有非常高的模拟精度,为设计研发相关的实际系统装置提供了重要的设计工具和分析手段。     

不对称电压暂降情况下光伏逆变器输出电流峰值的控制策略

不对称电压暂降在电网实际运行中时有发生,此时电压负序分量的出现将导致光伏逆变器输出功率波动和三相电流畸变;同时电压暂降情况下电压幅值的降低使得输出电流峰值的增大,进而给光伏系统运行带来安全隐患。为此,需进行不对称电压暂降情况下光伏逆变器输出电流峰值控制策略的研究。对目前研究较为广泛的不对称电压暂降情况下光伏逆变器控制方法进行了分析,着重研究了光伏逆变器的三相输出电流,给出了三相电流峰值和可能出现的最大电流峰值的计算方法,进而提出了限制电流峰值的方法,能够保证不对称电压暂降情况下光伏逆变器输出电流不会超出最大电流限值。仿真分析验证了所提方法的有效性。     

FB10三相非隔离光伏并网逆变器共模电流抑制研究

以FB10三相非隔离型光伏并网逆变器为研究对象,通过理论分析提出一种新型载波调制方法解决共模电流问题,与空间矢量调制方法相比,提出的载波调制方法有效简化了开关逻辑的产生过程。文中对该方法的共模电压特性和共模电流特性进行了分析,并设计了系统静止坐标系无锁相环并网控制方案,最后和传统方案进行了对比研究。结果表明,所提出的方法可以实现FB10光伏并网逆变器系统共模电压恒定,具有良好的共模电流抑制效果。     

多通道并联逆变器馈电永磁同步电机系统谐波性能改进及容错控制

研究了多通道并联逆变器馈电永磁同步电机系统的谐波性能改进方法以及逆变器发生故障并开路运行后的容错控制策略。提出了移相混沌空间向量脉宽调制(SVPWM)策略,通过各并联逆变器SVPWM采样时间的交错,消除了开关频率部分倍频处谐波。同时通过无规则变化开关频率,将所有开关频率倍频处谐波能量在频谱上平铺,进一步减小了谐波峰值。本文针对系统中逆变器故障情况,分别提出并比较了"正常通道直接补偿"、"正常通道不对称电流补偿"及"等额电流补偿"三种容错控制策略。论文通过实验对上述谐波性能改进方法及容错控制策略进行了验证。     

单相逆变器的滑模自适应控制器设计

针对负载频繁变化造成逆变器波形输出严重失真的问题,基于滑模自适应控制策略,设计了单相逆变器的滑模自适应控制器。首先,建立带负载参数的逆变器数学模型,利用逆变器输出与参考信号的偏差量设计滑模面;然后将负载看作时变的参数,这样负载就成为系统的不确定部分。通过设计滑模自适应控制律,逼近不确定部分的上界,对不确定部分实现完全补偿。仿真结果表明,滑模自适应控制器在负载变化时,能够很好地跟踪系统的正弦输入,使系统有很强的鲁棒性。最后设计了实验样机,证明了控制策略的可实现性。     

基于FPGA的改进型全数字锁相环的设计

针对脉冲密度调制技术调节谐振逆变器输出功率时系统易失锁的问题,提出了一种改进型全数字锁相环,详细分析了这种全数字锁相环的工作原理。利用通用的现场可编程门阵列器件(FPGA)实现改进型全数字锁相环的片上系统设计。最后通过仿真和实验证明,对于不同频率的跟踪信号,当起始相位误差约为最大值180°时经过10~11个输入信号周期系统就可以快速而准确的锁定。而当负载电流降至很小的值时改进锁相环的采样保持电路能够保证逆变器工作在谐振频率点附近,从而避免失锁。