三相级联H桥光伏逆变器的功率均衡控制策略

故障冗余运行条件下,三相共直流母线级联H桥(CHB)光伏并网逆变器中的每一相所包含的模块数目可能不同,导致模块间传输的有功功率存在差异,进而导致模块间的散热需求不同,不利于系统的模块化设计.为此,提出一种三相共直流母线CHB光伏并网逆变器的功率均衡控制策略,当三相所包含的模块数目存在差异时,即使电网发生不对称故障且逆变...     

单相级联H桥光伏并网逆变器控制策略综述

为提高光伏发电效率以及减小其体积,分析了级联H桥拓扑结构具有开关器件应力小、输出电压质量高及滤波器体积小等优点。由于其直流侧可由一块光伏组件单独供电,可对每个光伏模块进行最大功率点跟踪,进而越来越多地运用于光伏并网系统来提高系统的发电效率。根据控制策略中功率控制方法的不同,可将级联H桥光伏并网逆变器控制策略分为功率均衡控制和功率不均衡控制。分别对两种方法及优缺点进行了介绍,并结合当今级联H桥光伏并网逆变器的不足对未来发展进行展望。     

光伏并网级联H桥逆变器的无源控制

光伏并网级联H桥逆变器是典型的多变量、强耦合的非线性系统。针对目前采用线性控制简化或忽略了系统非线性特性这一问题,采用了一种本质上的非线性无源控制方法。首先,建立了逆变单元及并网级联H桥逆变器的数学模型;其次,建立了系统Euler-Lagrange模型,并对其无源性进行了分析;最后,完成了无源控制律的设计与仿真分析,其结果表明该方法在光伏并网级联H桥逆变器中表现出良好的控制效果。     

单相级联H桥光伏并网逆变器功率平衡控制策略研究

级联H桥CHB(cascaded H-bridge)光伏并网逆变器采用独立的最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)控制可以有效地提高对太阳能的利用率。但是,独立MPPT控制时由于光照不均匀等因素会使得CHB逆变器出现输出功率不平衡的问题,从而导致并网电流质量变差,甚至系统工作不稳定。针对这一问题,提出了一种利用多个占空比前馈补偿分量结合多维调制原理对各个级联单元的调制信号分别进行控制的功率平衡方法。该方法使得各单元直流侧光伏板的最大输入功率与交流侧的输出功率保持平衡,同时还能够改善光照不均匀时的并网电流质量。仿真实验结果验证了该方法的有效性和正确性。     

多电平级联H桥逆变器的模型预测控制策略

针对多电平级联H桥三相逆变器的控制性能提高问题,设计了一种新型的模型预测控制(model predictive control,MPC)策略。MPC控制器基于预测模型对系统未来状态进行预测,然后将计算得到使所设计成本函数最小化的开关矢量进行输出。不同于传统两电平逆变器,多电平级联H桥逆变器的数学模型较为复杂,包含有大量电压矢量,导致计算负担较重。为此,通过设置和选择有效电压矢量子集,显著减少了得到最优电压矢量所需的计算量,同时不影响控制性能。搭建了五电平和九电平三相级联H桥逆变器实验平台开展了相关实验,实验结果验证了新型MPC控制器具有较优的控制性能。     

单相H桥逆变器中的抗共模电压测量系统

采用脉宽调制和矢量控制的单相H桥逆变器会产生共模电压,后者会对逆变器、电机及其相关设备产生危害。为有效抑制共模电压对电机参数测量系统的不良影响,提出了一种抗共模能力较强的测试系统,其关键组件包括新型分压器、霍耳电流传感器和Nicolet数据采集系统。它能够快速、实时获得单相H桥逆变器输出的电压和电流,借助于傅立叶变换,提取基波电压和基波电流及其相位,迅速得到电机参数。新型分压器采用了两端用大电阻中间串接小电阻的对称结构,它能够最大限度地抑制逆变器共模电压对测量结果的不良影响。理论分析与试验结果表明了这种方法对抑制共模影响的可行性和有效性。     

级联H桥多电平并网逆变器的模型预测控制研究

模型预测控制由于具有动态响应好、电流跟踪能力精确等优点,现今它已在功率变换器领域成为一种有前景的控制技术。采用一种改进型模型预测控制策略,主要研究级联H桥多电平逆变器的模型预测并网控制,解决多电平并网逆变器计算量大、难以在线实施控制的缺点。以dSPACE/DS1104作为控制器,级联H桥7电平光伏并网逆变器为硬件平台,通过实验验证模型预测控制技术在光伏并网逆变器控制上的优越性能,分析不同功率因数下并网逆变器对电网电流的影响。     

级联H桥逆变器差补调制方式的研究

详细介绍了单个H桥及级联型逆变器的结构,并对正弦差补调制方式控制下H桥的输出电压进行了详细的谐波分析。差补调制方式控制的H桥能够输出3种电平,能够消除大部分低次谐波及所有的偶次谐波,主要谐波频带远离基波,且范围是两电平的2倍。多个H桥级联后的系统输出具有良好的谐波特性,无需滤波即可直接作用于电机。仿真结果和理论分析一致。     

基于级联H桥逆变器的高精度电源综合保护系统设计

大功率逆变电源系统故障的形式多样且后果严重,保护系统的准确性和实时性尤为重要。针对级联H桥逆变系统的结构特点,将其划分为交流输入、直流母线和交流输出3个环节,并对各环节可能出现的故障进行了分析。设计了包含硬件保护和基于DSP软件保护的综合保护系统,应用于ITER传感器稳态测试平台高精度电源中。实验结果验证了该综合保护系统的可行性和有效性。     

中点钳位型H桥级联单相逆变器新型空间矢量脉宽调制方法

通过对中点钳位型H桥级联单相逆变器开关状态分析,得到了27种有效开关矢量。提出一种适用于该拓扑结构的单相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法,该方法将单相一维空间矢量图分为8个区间。根据期望电压矢量幅值和矢量所在区间以及上一个开关周期的终止矢量进行输出脉冲合成类型判断,并基于开关次数最小原则提出3种矢量合成规则。根据伏秒平衡原理对每种脉冲类型的矢量作用时间进行了计算。提供一种兼顾电压均衡、开关次数最小和开关器件均衡利用的冗余矢量使用法则。利用DSP和FPGA芯片实现所提出的算法。仿真和实验验证了提出调制方法的正确性和可行性。     

两级式级联H桥光伏并网逆变器功率平衡控制策略

针对两级式级联H桥光伏并网逆变器中因每个光伏单元功率不同而出现的过调制问题,本文介绍了一种基于最优三次谐波注入与限功率最大功率点跟踪混合控制策略的两级式单相并网级联H桥光伏逆变器的控制方法.最优三次谐波的注入能够提高调制范围,限功率最大功率点跟踪算法能够在超过三次谐波补偿范围的条件下,通过限制最大调制比所在单元的光伏模...     

H桥驱动下的单绕组无轴承薄片电机功率系统故障分析及容错控制

针对由H桥驱动的单绕组无轴承薄片电机因功率系统开关管发生故障导致电机无法正常运行的问题,以六相单绕组无轴承薄片电机为例,分析了开关管发生开路和短路故障时H桥的工作模态以及故障对系统造成的影响。在故障分析的基础上,对电机短路电流数学模型进行了推导,提出统一的故障容错控制方法。该方法通过非故障相电流重构,补偿功率模块故障对系统造成的影响,提供电机稳定运行所需悬浮力与转矩。通过有限元分析,验证了短路电流模型的正确性及故障容错方法的有效性。以1相和2相绕组功率开关管发生开路或短路故障为例,在一台原理样机上实验验证了理论分析与仿真结论。     

基于准Z源有源功率解耦的改进调制策略

为了抑制直流侧存在的二倍工频(2ω)脉动,传统单相准Z源通常需要设计庞大的准Z源阻抗网络,针对此问题,研究一种基于准Z源的有源功率解耦方法来抑制其二倍工频脉动.首先,通过状态空间平均法建立了有源功率解耦型准Z源拓扑的工作模型,分析了不同工作状态对解耦电路元件参数选取的影响,据此提出一种改进的调制策略以减小解耦电路电感电...     

基于电容箝位五电平H桥的逆变器应用

为研究基于电容箝位五电平H桥逆变器的应用,以电容箝位5电平H桥构成三相逆变器,结合电容箝位3电平和常规H桥电路的优点,并采用消谐波PWM和载波相移PWM相结合的调制策略,对所采用的逆变器拓扑及其控制策略的有效性进行了仿真和实验验证。结果表明:所采用的逆变器拓扑可以方便地得到5电平输出,提高了输出电压和功率等级;所采用的控制策略能够有效提高等效载波频率,降低滤波器的体积和容量;两种调制方法的结合可发挥各自的优势,使控制灵活、实现简单。     

基于维纳过程的光伏逆变器寿命评估方法

针对传统高可靠电子产品寿命评估方法难以有效获取充足的失效数据等难题,本文提出一种基于随机过程理论的光伏逆变器可靠性评估与寿命预计方法。首先,通过加速退化实验获取光伏逆变器性能退化数据,并选取输出功率作为表征其健康状态的性能参数;其次,采用典型一元维纳过程建立其性能退化模型,并利用最大似然法与贝叶斯理论更新退化模型参数;最后,依据光伏逆变器失效阈值实现其寿命估计,并预测逆变器在不同退化程度下的剩余使用寿命及其置信区间。实验结果验证了所提方法的有效性和准确性。     

基于MSPWM的大功率宽频带低失真逆变器

针对单相大功率宽频带低失真逆变器这一特殊要求，介绍了SPWM多重化（MSPWM）技术。调制频率在3Hz-5kHz的宽频带内，可使输出总谐波失真小于1％，单元容量可达4kVA。使用二次多重化方法，可使总容量增大时的同时减小谐波失真。给出了仿真和实验结果。     

Cascaded Multi-level Inverter Topology Developed from a Modified H-bridge

In this paper, a single-phase cascaded multi-level inverter topology is proposed. It is basically developed from a modified H-bridge module. This topology reduces the switch count, the gate drive requirement, and voltage stress. The significant advantages of the proposed inverter are modular structure, simpler control, and lower number of switches. The Nearest Level Control algorithm is employed to generate the gating signals for the power switches. To verify the performance of the proposed structure, simulation results are carried out by MATLAB (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA)/SIMULINK. Experimental results are presented to validate the simulation results.