H型对称分布电容功率解耦电路EI北大核心CSCD

单相逆变器普遍存在二次纹波问题,容易造成系统不稳定和降低效率。文中在无附加开关管的情况下,仅保留H桥4个开关器件。此拓扑只需将交流侧原有滤波电容分裂成两组对称连接,同时可省略直流侧原有支撑电容。电路中差模保证功率输出,共模保证解耦,因此对系统中差模和共模分别独立控制。理论分析和仿真解释了系统的解耦情况和解耦后存在的电容电压不平衡情况,并从解耦精度及附加开关数量方面良好地阐述该拓扑的优越性,最后通过实验结果证明该拓扑在无需额外开关器件情况下良好的解耦性能。     

一种基于改进单相Y源逆变器的功率解耦方法

基于改进单相Y源逆变器,提出了一种新型功率解耦方法。由于二倍频功率纹波的存在,会在单相逆变器直流母线侧产生电压和电流纹波。通常情况下,会在全桥逆变器的直流侧并联大容量电解电容来实现前后级功率解耦。然而,电解电容体积大、寿命短,会影响光伏系统的可靠性和寿命。因此,利用改进Y源逆变器来实现功率解耦,该方法只需要分别在全桥中点和两个桥臂之间增加一个解耦电容。同时对应的控制策略确保在不影响负载电压的情况下,功率波动完全转移到两个解耦电容上。最终,搭建了一台基于TMS320F2812的200W的实验样机来验证所提功率解耦方法的有效性。     

基于网侧功率前馈的二倍频功率有源解耦控制

在单相脉宽调制(PWM)变流器中输入功率存在二倍频波动,会导致直流侧电压二倍频纹波含量较高,需要大容量电容进行滤波.设计了H桥结构的有源功率解耦电路来吸收二倍频功率波动,通过网侧电压电流可计算输入的二倍频功率波动,进而获得二倍频有源功率解耦电路中电感电流或电容电压指令,并利用单电感电流控制环或电容电压外环电感电流内环的双闭环控制方式实现二倍频功率的有源解耦控制.分析对比了有源功率解耦电路采用电感电流单闭环控制方式和电容电压双闭环控制方式的优缺点,指出双闭环控制方式具有稳定性强、响应速度快等优点,并通过Matlab/Simulink仿真和Typhoon HIL602实验平台验证了该控制策略的有效性.     

一种单相无隔离变压器UPQC的控制策略研究

本文针对直流母线中点接入交流电网的单相半桥结构无隔离变压器统一电能质量调节器(UPQC)拓扑,分析了其系统功率流动和直流母线工频纹波产生机理,提出了一种改进的串并联协同控制策略。通过解耦控制,使得该拓扑串联侧补偿电压暂降,并联侧补偿电流谐波同时抑制直流母线电压工频脉动。并给出了该拓扑直流母线电容设计选型依据。最后通过仿真和实验,验证了所提设计和控制策略的有效性。     

单相全桥离网逆变器输出侧功率解耦电路研究

单相逆变器输入电流低频纹波抑制是燃料电池及光伏电池发电系统亟需解决的问题.本文深入研究单相全桥离网逆变器输出侧功率解耦电路拓扑及其输入电流低频纹波抑制策略,给出控制参数、关键电路参数设计准则和实验波形.该电路拓扑中有源功率解耦电路位于全桥逆变器输出侧,与全桥逆变器共用输出滤波电感与电容,通过在输出滤波电容上叠加直流电压和低频偶次谐波电压实现逆变器功率解耦,使逆变器输出侧低频脉动功率在输出滤波电容与负载之间传递,阻断其向直流侧传递的路径.理论和实验结果验证了这种方法的有效性和可行性.     

微逆变器交流侧泛Buck-boost功率解耦技术研究

针对微逆变器二倍频功率扰动问题,提出了一种交流侧泛Buck-boost功率解耦技术。设计的四种能实现能量双向流动的解耦电路均并联在逆变器交流侧,不同拓扑都可等效工作在Buck、Boost或Buck-boost的模式中。从拓扑结构、工作模式及解耦性能三方面分析了设计的四个解耦电路,以及每种拓扑抑制二次谐波的能力。讨论了脉冲能量缓冲的计算方法。仿真结果表明,三模态六开关Buck-boost功率解耦电路抑制电压二次谐波效果最优,单模态六开关Buck-boost功率解耦电路抑制电流二次谐波效果最优。泛Buck-boost功率解耦技术可以在不依赖母线大电压情况下,大幅降低解耦电容容值,实现无电解电容,提高微逆变器可靠性并延长其使用寿命。     

实现有源功率解耦控制的改进三相四桥臂拓扑

传统三相四桥臂拓扑在含单相/三相不平衡负载或源的微电网系统中备受关注。然而当采用现有策略控制电压三相平衡时,由于单相/三相不平衡负载或源的存在,交流侧电流存在负序分量,将引起瞬时功率二次脉动,耦合到直流侧,导致直流电压或电流含有二次纹波,影响系统性能和寿命。针对该问题,文中提出了一种改进的三相四桥臂拓扑,并通过有源功率解耦控制,在不增加开关器件的基础上,使交流侧的二次脉动功率由交流侧电容提供,直流侧仅需提供交流侧平均功率分量,实现功率解耦并减小系统总电容量。其次,分析了所提拓扑直流侧所需最低电压和开关器件电流应力的影响因素。最后,仿真以及实验结果表明所提改进拓扑和策略在保证电压质量的同时可以实现有源功率解耦,有利于改善系统性能并实现直流侧电容轻量化。     

多相H桥逆变器支撑电容电流计算

直流支撑电容电流计算是变频器设计的一个关键步骤,现有方法多是针对传统的三相变频器展开,鲜有关于多相变频器的相关计算研究。针对直流侧并联型多相H桥逆变电路拓扑和SPWM的调制方式,采用开关函数法对其直流支撑电容电流有效值进行了分析计算,并给出该种电路拓扑下适用于任意有限相逆变器的直流支撑电容电流有效值计算公式,分析了逆变器相数、调制比和功率因素对电容电流有效值的影响。仿真与实验证明,该计算方法准确性较高,使用所提出的公式可以有效地实现多相H桥逆变器直流支撑电容电流计算。     

一种共地型低开关纹波光伏微逆变器

提出了一种只包含3个开关的单相非隔离光伏微逆变器拓扑结构。该逆变器为交流侧和直流侧共地的拓扑,从而完全消除了共模漏电流。针对该拓扑还提出了一种调频控制策略,以抑制逆变器直流侧的2倍频功率振荡。此外,在该逆变器的交流侧配置一个小容量的单电感滤波器。将滤波电感与该逆变器的内部电感进行磁集成,以构建纹波转移通道,并通过合理设计耦合系数即可将滤波电感上的开关电流纹波转移至该逆变器的内部电感,进而有效抑制并网电流的纹波。最后,搭建了额定功率为420 W的实验室样机,验证了所提逆变器的有效性。     

五电平逆变器钳位电容平衡控制策略研究

为了避免中点钳位/H桥五电平逆变器拓扑结构中因直流母线上存在2个钳位电容而造成母线中点电位平衡控制较为复杂的问题,介绍了一种由单电容钳位的三电平拓扑与半桥组合形成的五电平逆变器拓扑.该五电平逆变器拓扑只需要保证一个钳位电容在每个三角载波周期内充、放电时间相等,即可实现钳位电容电压平衡控制.对此提出一种新型的SPWM控制...     

非隔离型三电平并网逆变器的输出滤波器优化设计

将非隔离型三电平并网逆变器的LCL滤波器电容公共点直接引回直流侧中点,可以有效减小漏电流,但同时也会导致桥臂电流有效值增大且易发生共模谐振,降低了逆变器效率和稳定性。对于诸如光伏并网发电场合,建立了非隔离型三电平并网逆变器的共模和差模等效模型,在此基础上分析上述问题的产生机理,并提出一种基于共模差模解耦的输出滤波器设计方案。该方案首先在结构上将滤波电容分为并联的两部分,仅将其中容值较小的电容公共点引回直流侧中点以降低共模和差模滤波回路之间的参数耦合程度;其次在分析逆变器桥臂电流纹波和输出共模源频谱分布的基础上,给出所提滤波器的参数设计原则。最后,通过一台5kW三相三电平逆变器样机对所提滤波器优化设计方案进行实验验证,结果表明所提方案在满足并网标准和漏电流抑制要求的同时,能够有效提高系统稳定性和效率。     

升压型双输出直流变换器

分析了半桥逆变器、双Buck逆变器、三电平逆变器等具有直流侧分压电容拓扑结构的共性缺点,在高升压比直流变换器的基础上提出一种升压型双输出直流变换器.给出了该拓扑的均压控制策略,通过实验验证了控制策略的有效性.所提出的拓扑与双Buck逆变器以及三电平半桥逆变器构成新型升压逆变器,解决了分压电容结构的中性点漂移问题.搭建样机对两种新型升压逆变器进行了验证,其结果证明了拓扑的正确性.     

一种三相重构逆变器的故障诊断方法

提出一种三相重构逆变器故障诊断方法。当逆变器中的任一功率开关发生开路故障,首先计算直流侧中点电压及其与参考直流中点电压的偏差,根据直流侧中点电压偏差极性判定故障发生在上桥臂还是下桥臂的功率开关;其次重构逆变器拓扑;再次计算直流侧中点电压及其与参考直流中点电压的偏差,根据直流侧中点电压偏差极性判定故障发生在哪一相,从而最终确定发生故障的功率开关。通过仿真实验验证了该故障诊断方法的有效性及快速性。     

一种基于Buck/Boost电路的新型微逆变器功率解耦电路

针对微逆变器中存在的二次功率扰动问题,提出了一种新型四开关功率解耦电路。详细分析了基于Buck/Boost电路的新型功率解耦电路的4种工作模式,推导了采用脉冲能量调制控制策略原理,并对电路关键参数进行设计。该电路并联在逆变器交流输出侧,不仅能够明显抑制母线电压和直流输入侧电流中的二次纹波,而且可以将大电解电容替换成小容量长寿命的薄膜电容。最后,仿真实验验证了该拓扑的有效性和合理性。     

不平衡负载工况下三相变流器有源功率解耦控制

三相电压源型变流器(VSC)对于微电网的稳定运行有着重要的作用。然而,孤岛工况下带三相不平衡负载运行时,交流侧产生的二次脉动功率耦合至直流侧,导致系统的工作性能降低并影响系统的寿命。针对该问题,在二次功率脉动分析的基础上,提出了一种基于虚拟三相瞬时功率的解耦控制策略,通过控制虚拟三相瞬时功率脉动分量为0,在不增加开关器件的情况下,利用LCL滤波器中电容提供负载所需二次脉动功率,实现交直流侧二次脉动功率解耦。在此基础上进一步分析了该拓扑结构直流侧所需的最低电压以及电流应力影响因素。最后仿真和实验结果均表明所提控制策略可以较好地实现功率解耦控制,直流侧源电流二次脉动分量大大减小,有利于提高系统控制性能和实现直流侧电容轻量化。     

单相准Z源逆变器二倍频纹波的抑制及应力分析

单相准Z源逆变器(Quasi-Z-Source Inverter,QZSI)可在单级系统中实现DC-DC与DC-AC变换,但其直流侧含有二倍频纹波,在应用中受到限制。讨论基于有源功率解耦的单相QZSI二倍频纹波抑制方法,针对逆变器有输出无功的情况,提出逆变器功率因数角在[-π/2,π/2]内变化时桥臂的电压、电流应力分析和推导方法。基于电压应力最小原则,给出新增回路交流解耦电容取值及其电压参考值的整定方法,并设计闭环控制策略。最后,通过仿真及实验结果验证相关理论的正确性和有效性。     

一种基于交流侧功率解耦的无电解电容光伏逆变器研究

提出一种交流侧并联功率解耦电路的无电解电容光伏逆变器。该光伏逆变器主电路采用电压型H桥,功率解耦电路采用一种七开关双向变换器结构,并联在逆变器交流输出侧。H桥变换器采用电流滞环控制以实现交流并网,功率解耦电路采用基于脉冲能量的控制方式,即根据每个开关周期需要解耦的能量大小计算功率开关的占空比。功率解耦电路采用峰值电流控制,从而加大解耦电容上电压纹波,降低解耦电容器容值,以实现无电解电容的目的。分析了并联功率解耦电路的四个工作模式,讨论了解耦电感和电容的参数设计。建立了提出的无电解电容光伏逆变器的Matlab仿真模型以验证其有效性。仿真结果表明,提出的功率解耦电路解耦电容的容值降低到几十μF,可实现无电解电容器的光伏逆变器,从而延长光伏逆变器的使用寿命。     

基于浮动桥共中线开绕组拓扑的永磁同步电机矢量控制策略研究

共中线拓扑兼备独立母线开绕组拓扑的灵活性和共母线开绕组拓扑在电磁干扰和容错方面的优势,是新能源汽车以及多源混合新能源汽车电驱动系统中一种较为理想的拓扑方案。该文针对共中线开绕组拓扑驱动永磁同步电机开展研究,将一台逆变器直流侧配置电源,作为主逆变器;而另一台逆变器直流侧仅配置浮动电容,作为浮动桥逆变器。基于该拓扑,该文对零序电流控制、中点电位控制、功率分配、电容电压控制、弱磁区域的运行特性和控制等核心问题进行研究,为共中线开绕组拓扑电驱动系统在多源混合新能源汽车中的应用提供依据。最后,通过实验对所设计的控制策略进行验证。     

具有功率解耦能力的升降压逆变器

在单相光伏并网逆变器中,若要逆变器交流侧瞬时功率满足并网的需要,则在逆变器直流侧会产生不平衡脉动功率和二阶纹波电流,影响直流输入源利用率.为了减小直流侧的二次纹波,一般并联大容量的电解电容器,但电解电容器体积大且寿命较短.介绍了一种带有功率解耦电路的单相升降压逆变器,采用基于脉冲能量调制的有源功率解耦控制,将二阶纹波功率输送到薄膜电容,实现功率解耦.最后仿真验证了升降压逆变器功率解耦的有效性.     

电容不匹配下直流分裂电容功率解耦衍生谐波识别与优化控制

传统上,在直流母线上安装大容量电解电容可有效吸收单相AC-DC变换器的二次脉动功率、降低直流电流或电压脉动。但电解电容存在体积大、寿命短等问题,有被可靠性更高的有源功率解耦取代的趋势。基于直流分裂电容的半桥解耦电路作为有源功率解耦拓扑的一种,独立运行于单相变换器,具有安装方便、应用灵活和反馈控制解耦精度高的特点。但相关研究均基于完全匹配的分裂电容进行分析,忽略了湿度和时间效应对于电容容值和功率解耦性能的影响。为提高解耦电路实际运行中的性能,对电容不匹配下的直流分裂电容进行分析,识别由此衍生出的直流和交流侧谐波的产生机理。以标准IEEE 1547-2003为谐波抑制目标,提出在分裂电容电压上引入直流偏置的谐波抑制准则和反馈控制,无需在线测量电容来识别电容漂移量,具有高解耦精度、高鲁棒性的特点。最后,以一台1kW实验样机对谐波抑制准则和功率解耦性能进行验证。