脉冲直流环节三相逆变器零区效应与补偿

为解决恒定直流环节三相逆变器中电解电容寿命较短的问题,采用一种基于混合脉宽调制策略的脉冲直流环节三相逆变器拓扑结构,但电解电容的取消会对最终输出电压造成不利影响;通过构建输出电压在三角载波周期内的平均数学模型与偏差电压在调制波周期内的傅里叶解析数学模型,对不同前后级载波频率差异、零区宽度和调制度下输出电压谐波性能、直流电压利用率和直流偏置的变化规律进行深入探究,进而基于时域仿真对输出电压的时变波形进行零区效应量化分析,最终基于输出电压平均数学模型,提出一种调制波分段补偿策略,并通过仿真与样机试验,验证了理论分析的正确性与补偿策略的可行性。     

光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略

光伏并网逆变器输出电压中的直流分量会给逆变器、电网以及负载带来危害,为此,提出了一种基于重复控制思想的光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略。分析了光伏并网逆变器输出电压直流分量的产生原因。引入重复控制思想,以载波周期为单位检测光伏并网逆变器输出电压直流分量,并将每个载波周期检测得到的输出电压直流分量结果之和作为反馈与输出电压PI控制环一起调整正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)占空比,实现对光伏并网逆变器输出电压直流分量的补偿。实验结果验证了该策略的可行性。     

逆变器并联系统直流环流瞬时抑制策略

为有效减小逆变器并联系统中直流环流的危害,通过对直流环流进行分析,提出了一种基于改进重复控制的直流环流瞬时抑制策略。该策略将重复控制的补偿周期设为载波周期,以解决传统重复控制动态响应特性差的问题。逆变器输出电压直流分量具有波动性,因此以载波周期为单位对其进行计算,并将计算结果作为反馈与比例积分(PI)控制一起调整正弦脉冲宽度调制(SPWM)占空比,以实现对逆变器并联系统直流环流的瞬时抑制。模拟并联系统半波负载突变实验表明,在加载半波负载前后,逆变器输出电压直流分量可以分别被抑制到0.02%～0.03%和0.04%～0.05%,补偿延时可控制在40 ms以内。实验结果表明,提出的策略能够有效提高逆变器输出电压直流分量的补偿精度和并联系统直流环流抑制的动态响应特性。     

二极管钳位型多电平逆变器脉宽调制时电容电压均衡方法

电容电压不均衡是二极管钳位型多电平逆变器中一个关键技术问题。当三电平二极管钳位型逆变器采用SPWM和SVPWM的调制时,直流侧分压电容的电压产生基波频率为三倍输出频率的低频振荡。要使一个采样周期内电容电压不发生不均衡,需要使在该采样周期内向中点电荷注入的电荷总和为零。本文提出了一种新的调制策略,在三电平二极管钳位型调制策略中可以等效为虚拟矢量调制策略,但这种调制策略可以方便地扩展到更多电平二极管钳位型逆变器的调制中。通过向调制波注入零序电压分量,这种调制策略可以等效为基于载波的调制策略。文中以二极管钳位型三电平和五电平逆变器进行了仿真研究,最后建立了二极管三电平逆变器,实验结果验证了算法的有效性。     

电流品质优化的容错型三相四开关逆变器载波调制算法

在深入分析四开关逆变器运行原理的基础上,提出一种基于载波调制的三相四开关逆变器简化算法,无需扇区选择、三角函数运算等复杂计算过程,只需对参考电压进行简单的四则运算,即可获得四扇区统一的调制波表达式。采用所提出的调制策略,可对逆变器中性点电压波动进行补偿,有效抑制了输出电流畸变。同时,对2种不同零矢量合成方案进行比较,以电流纹波有效值作为评估标准,推导出其在时域中的解析表达形式,最终确定输出电流性能更优良的调制方式。实验结果验证了所提出的调制算法的正确性和有效性。     

一种新的单相逆变器调制方法的研究与实现

逆变器直流侧电解电容是影响逆变器寿命的关键因素,因此减小直流侧电解电容并消除直流侧谐波对逆变器输出的影响具有重要的意义.对三相整流电路输出侧谐波进行了分析,根据脉宽调制面积等效的原理,通过补偿的方法,推导了新的正弦脉宽调( SPWM)制函数,可消除直流侧电压谐波对逆变器的影响.利用Matlab仿真软件验证了理论的正确性...     

并联三相逆变器环流的双变零矢量控制研究

并联三相逆变器的参数不可避免地存在差异,导致逆变器间会产生环流。环流会造成逆变器损耗增加、输出电压、电流波形畸变等危害。为了解决这个问题,提出通过零序占空比来抑制环流的控制策略。在建立零序环流数学模型的基础上,针对传统零序环流控制策略中基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中一个载波周期内仅单次调节零矢量的作用时间,导致环流抑制效果不佳的问题,提出在一个载波周期内进行两次零矢量作用时间调节,提高零序环流控制实时性;并基于各逆变器输出的瞬时功率反馈来实现并联逆变器负载功率自适应均分的控制方案。该方案不仅能够很好地抑制环流,实现负载均分,而且能显著地改善三相逆变器输出电压和电流波形。通过仿真和半实物仿真实验平台验证了该方案的有效性。     

级联H桥逆变器的新型PD优化调制策略

针对传统载波同相层叠(PD)调制策略应用于级联H桥逆变器时存在的功率不均衡问题,提出一种新型PD优化调制策略。在此首先基于载波自由度控制原理,对三角载波进行拆分与重构,实现PD调制策略的一次优化;然后基于调制波自由度减少载波数量,实现调制策略的二次优化。在新型PD优化调制策略下,各级联单元输出功率在一个新载波周期内达到均衡,输出电压谐波特性与采用传统PD调制策略时完全一致,调制复杂度得到简化。最后以三单元级联H桥逆变器为例,通过仿真和实验验证理论分析的正确性与调制策略可行性。     

基于改进重复控制器的三相四线逆变器设计

提出一种基于改进重复控制器(modified repetitive controller,MRC)的三相四线逆变器设计方法,能够有效抑制非线性负载对输出电压的扰动。为解决重复控制器稳定性和控制性能之间的矛盾,在其补偿环节增加自由度-零相位滤波器;以误差衰减速率和滤波器的复杂度为优化目标,以系统鲁棒稳定性为约束,给出基于微粒群优化方法的零相位滤波器优化设计,构建基于鲁棒优化零相位滤波器的MRC。该MRC的优化设计考虑了系统的未建模误差,具有鲁棒性,更便于工业应用。三相四线逆变器采用载波调制,最大化利用直流电压,无需复杂的数据处理,易于实现。理论分析和试验结果证明了三相四线逆变器的MRC及其优化设计方法的有效性和可行性。     

带Y形负载的三相电压型逆变器数学模型分析与设计

正针对传统的三相电压型逆变器带Y形负载模型中,负载中性点与直流母线之间存在电压差问题,给出了一种新型三相电压型逆变器数学模型。通过开关周期平均算子将逆变器离散模型转换为连续模型;将逆变器相电压模型转换为线电压模型方法消去数学模型中的耦合电压;通过dq变换将逆变器三相系统abc模型转换为dq模型。最后,给出了调制器输入到逆变器输出的传递函数。根据零极点配置原理,给出了PI控制器参数的设计方法。仿真结果和实验验证了所提模型的合理性和有效性。     

单级升压逆变器的时变直通调制策略

该文提出一种基于单级升压逆变器的时变直通调制策略。所提的时变直通调制策略可以和任一传统调制策略相结合,进一步提高系统效率。文中仅与简单直通调制策略相结合以说明其独特优势。该策略将输出周期平均分为6个区间,在每个区间内只要实现所插入的直通使得瞬时电压增益满足幅值最大的一相输出电压即可。所以在每个区间内,输出三相电压非峰值(输出三相电压都不处于峰值)处所插入的直通较小,对应的母线电压较小;且都有一个开关管的传统零矢量被直通零矢量完全利用,减少了开关次数。以上两点都能够减小系统功率损耗,提高效率。最后通过实验验证理论分析的正确性。     

NPC型八开关三相逆变器输出电流不平衡的调制补偿算法

三相三电平中性点钳位(NPC)逆变器在单桥臂故障后可以重构为八开关三相逆变器,但此时直流侧电容充放电会引起中性点电位波动,导致三相输出电流不平衡.为此,基于空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)算法提出一种电压矢量实时补偿策略.首先,基于八开关三相逆变器的工作原理,推导出直流侧中性点电位波动的机理及其引起输出电流不平衡的原...     

具有电压补偿的四开关并网逆变器等效SVPWM控制方法

针对三相四开关并网逆变器因直流母线中点偏移引起的逆变器输出不平衡问题,采用逆变器输出等效电路分析的方法,指出电源阻抗差异是造成四开关逆变器三相输出不平衡的内在原因。在对比分析SVPWM与三角波调制方法基础上,依据矢量合成等效原理,提出可等效SVPWM的改进三角波调制方法。给出了具有直流中点偏移电压补偿的参考值生成策略。仿真结果表明,该方法实现简单,既可有效抑制因直流中点电压偏移引起的三相四开关输出不平衡问题,又能抑制因参数差异引起的输出不均衡问题。     

基于直流侧储能电感电流最优给定的三相电流源型逆变器控制策略

传统三相电流源型逆变器在空间矢量调制过程中,直流侧储能电感电流在一个载波周期内通常被视为恒定,忽略了储能电感的充放电过程,导致储能电感电流出现断续或持续增加的问题。首先对传统三相电流源型逆变器直流侧拓扑做出改进,深入分析调制过程中电流源型逆变器的三种工作模式,提出任意工作条件下储能电感电流最优给定值的计算方法,并针对改进拓扑设计调制策略以维持储能电感电流的稳定。然后,建立两相旋转坐标系下三相电流源型逆变器的交流侧数学模型,据此设计电压内环与电流外环闭环控制系统。仿真和实验结果表明,直流储能电感的最优给定电流能够满足交流侧的电流需求且电流可以维持在限定值附近,同时逆变器负载电流能够精确跟随给定,系统具有良好的稳态和动态性能,证明了所提调制及控制策略的可行性与正确性。     

五电平H桥级联型STATCOM脉冲轮换控制策略研究

为改善采用载波同相层叠调制策略时五电平H桥级联型静止同步补偿器(Static synchronous compensator,STATCOM)输出电流的波形质量,提出一种直流侧电压平衡控制策略。基于STATCOM的控制原理阐述载波层叠调制策略下脉冲周期轮换的方法,分析脉冲轮换时序对各单元直流侧电压的影响,推导占空比变化量与各单元吸收功率的关系。以此为基础改进了脉冲轮换控制策略,该策略在脉冲周期轮换的基础上通过调整脉冲轮换时序的占空比来维持各单元直流侧电压平衡。通过对改进前后脉冲轮换控制策略仿真分析,结果表明改进的脉冲轮换控制策略能够有效地平衡直流侧电容电压。     

采用垂直多载波调制技术的并网逆变器

在电压源型PWM并网逆变器的设计时,通常用设置开关延时(死区)的方法来避免直流链的短路现象.这种方法将会降低并网逆变器的输出性能,即产生“死区效应”.为解决上述问题,提出一种基于垂直分层多载波的新型复合功能PWM调制策略.与传统的分别进行死区时间设置和基于电压伏秒平衡的死区补偿方法相比,垂直分层多载波PWM调制策略具有...     

三相逆变器的无零矢量共模电压抑制技术研究

研究了三相逆变器的RSPWM、AZSPWM1、AZSPWM3和NSPWM无零矢量共模电压抑制技术。首先,分析了不同调制策略的调制因数和参考电压矢量的工作区间,说明了RSPWM的工作区间较小,适用于低调制比工作场合。再次,利用理论分析和仿真方法,研究了无零矢量调制策略的直流电压利用率和输出谐波特性,并与传统SVM调制策略比较。结果表明,AZSPWM1、AZSPWM3和NSPWM调制策略能够有效地抑制三相逆变器共模电压,同时保持了较高的直流电压利用率。但相对SVM调制策略,三相逆变器的输出谐波含量有所增大。研究结果为三相逆变器的无零矢量共模电压抑制技术的选用及进一步研究提供了理论依据和指导。     

直流电压含二次纹波条件下并网逆变器输出谐波抑制

单相并网逆变器及电网电压不对称情况下的三相并网逆变器,直流母线电压均含有明显的二倍工频纹波分量。受该纹波分量影响,逆变器交流侧输出含有明显的三次谐波,影响逆变器输出电能质量。针对上述问题,利用双重傅里叶变换和开关函数法对并网逆变器的输出谐波特性进行了分析,在此基础上提出了抑制单相和三相逆变器输出三次谐波的改进脉宽调制方法。该方法根据直流母线电压修正调制波,无需提取直流母线电压纹波分量信息,算法复杂度低,易于实现。通过开关函数法详细证明了新型调制方法的可行性,给出了基于该调制方法的单相及三相光伏逆变器的控制策略。仿真验证了所提调制方法可显著降低直流母线电压含二次纹波条件下并网逆变器的输出三次谐波成分。     

基于CPS-SPWM级联型DSTATCOM直流侧稳态分析及电容容量设计

基于四象限双H桥变流器级联型的主电路结构以及CPS-SPWM的调制策略,在建立SPWM-H桥变流器数学模型的基础上,详细分析了对应于三相不对称畸变补偿电流分量(无功、负序及谐波电流)时DSTATCOM各级联功率单元H桥逆变器直流侧电流变化规律,以及基于单位功率因数的H桥整流器直流侧电流变化规律,并据此建立了功率单元直流侧各电流数学模型.结论显示,稳态条件下,直流整流侧电流包含2次交流分量和直流分量irdc-.而直流逆变侧电流不仅包含与无功和负序补偿电流分量对应的2次交流分量,以及等于irdc-对应于整流器与逆变器之间有功功率传递的直流分量,还包含与谐波补偿分量对应的4,6,…偶次交流分量.最后,根据所建立的直流侧电容电压、电流数学模型,结合电容电压控制的稳态和动态性能指标要求,给出了直流电容容量的设计方法.仿真结果表明,基于该主电路拓扑及电容参数设计方法的DSTATCOM,其直流电压稳定、均衡控制简单可靠、动态响应速度快,对非线性、不平衡冲击性负荷的补偿效果较好.     

基于双调制波的三电平NPC逆变器控制策略

中点箝位型(NPC)三电平逆变器在实际使用过程中,其中点电压不平衡问题一直存在。首先分析了直流侧电容电压不平衡原因实际是由于"O"状态充放电不平衡造成,针对传统载波调制受负载功率因数限制的不足,提出一种双调制波载波脉宽调制(DMWPWM)策略,该策略通过注入电压补偿量以调整"O"状态的占空比,来达到能在负载任意功率因数范围内实现直流侧电容电压平衡的目的。为减小开关损耗,电压补偿量只叠加在双调制波均不为零的情况下。最后通过仿真和实验验证,证明了该策略分析方法的正确性和有效性。