单相五电平有源中点箝位型光伏逆变器悬浮电容电压平衡策略研究

分析了一种五电平 ANPC逆变器拓扑及工作原理,针对此拓扑的悬浮电容电压平衡问题,给出了一种悬浮电容电压的平衡方法.该方法以载波周期交替选择同一输出电平的不同冗余状态,并通过实时检测悬浮电容电压,采取电压滞环控制策略,实现悬浮电容电压平衡.该平衡方法减小了悬浮电容容值和体积,实现了上下侧开关管损耗的均衡分布,为样机的热设计提供了良好基础.最后搭建了３．３kW 样机对理论及仿真结果进行验证,证明了该平衡策 略的可行性。     

三电平中点箝位型逆变器中点电压平衡和控制方法研究

建立了三电平中点箝位型逆变器中点电压的数学模型;分析了在不同的负载条件下,传统的最近三矢量合成方法中点电压存在不能平衡的区域;利用合成空间矢量的调制方法,实现了对中点电压的有效控制。为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出了在每个大区内全部采用相同首发小矢量的方法。用MATLAB/Simulink仿真研究了中点电压平衡控制的效果,并用MOSFET搭建了三电平逆变器实验电路模型,对中点电压平衡控制效果进行了验证。实验结果证明了基于合成空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法的有效性。     

三电平ANPC逆变器中点电压平衡控制策略

针对三电平有源中点箝位型逆变器存在中点电压偏移的问题,提出了一种改进的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)中点电压平衡控制策略。该策略对逆变器的三相桥臂分别进行控制,并根据采样得到的中点电压和三相电流的大小及方向,动态微调每个开关周期内各相开关序列零状态的占空比,从而改变直流侧电容的充放电时间,减小输出电流对中点电位的影响,达到控制中点电压平衡的目的。该控制策略使用和传统的SVPWM一样的矢量分区方法和脉冲开关序列,所以没有额外地增加矢量分区的复杂度和器件的开关损耗。最后搭建了三电平有源中点箝位型逆变器的仿真模型和实验平台对提出的控制策略进行了验证,仿真与实验结果证实了所提控制策略的有效性与可行性。     

基于空间电压矢量的有源中点箝位型五电平逆变器母线中点电压平衡问题的研究EI北大核心CSCD

有源中点箝位型五电平(active neutral-point-clamped five-level,ANPC-5L)变换器与三电平相比,具有输出电压等级较高、输出功率更大、电流谐波含量较低等特点,在高压大功率领域具有较高的研究价值。以ANPC-5L变换器作为研究对象,采用空间电压矢量脉宽调制控制算法,通过分析ANPC-5L变换器的单相拓扑结构及其工作原理,针对不同开关状态下的ANPC-5L变换器的母线中点电压的波动模型进行研究分析,得出了平衡母线中点电压偏差的公式及ANPC-5L变换器中点电位的平衡域曲线。以此为基础,提出一种有效平衡中点电压的控制方法,通过选择参考电压矢量所在三角形的开关序列及同时控制复用矢量的作用时间之比,实现了悬浮电容电压与中点电压的解耦和平衡控制,最后通过实验进一步验证了控制算法的正确性和有效性。     

三电平中点箝位式逆变器SVPWM方法的研究

本文论述了三电平中点箝位式逆变器SVPWM原理和实现方法,为了避免三电平逆变器在扇区切换中输出矢量突变,提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制算法,利用三个判断规则,可以很方便地确定出参考矢量所在的扇区和小三角形,并给出了合成矢量的相应输出电压矢量,推导了三角形顶点工作矢量的作用时间.通过检测负载电流方向和直流电容的电压,合理分配正负小矢量对的作用时间,实现了电容电压的平衡.仿真研究结果证实了本文提出的空间矢量调制算法的有效性.     

中点箝位型三电平逆变器控制方法的综合研究

深入研究了空间矢量调制模式下的三电平逆变器中点电压波动的机理,建立了平均中点电流数学模型,为中点电压平衡控制提供了理论依据,并提出基于电压中矢量合成的中点电压平衡控制方法,该方法对于系统动态过程中出现的电压不平衡,可以通过调整冗余小矢量的相对作用时间进行补偿,由于电压中矢量的部分作用时间被均分给相应的小矢量,因此其补偿效果明显。实验结果证实了本研究方法的正确性。     

有源中点箝位型五电平逆变器SHE-MPC研究

针对大功率有源中点箝位五电平(5L-ANPC)逆变器的低次谐波和电容电压平衡问题,提出一种基于特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的模型预测控制(MPC)方法。首先,通过求解特定谐波消除(SHE)方程组得到全调制比下的所有开关角度,并设计目标函数选择其最优开关模式,实现SHE;然后,采用MPC方法,通过设计成本函数选择最佳开关状态,减小整体开关频率的同时实现电容电压和中点电位的平衡。硬件在环(HIL)实验结果验证了理论分析的正确性及控制策略的有效性。     

基于改进虚拟空间矢量调制方法的中点箝位型三电平逆变器电容电压平衡问题

针对二极管箝位三电平逆变器在不同负载及调制比的条件下,传统的空间矢量调制方法中点电压存在不能平衡的区域.而利用虚拟空间矢量的调制方法,在输出三相电流之和为零时,即能实现对中点电压的完全控制,但需要进行大量的三角函数运算及扇区判断,增大了控制器的计算工作量和实现难度.提出一种改进的虚拟空间矢量调制方法.通过虚拟矢量空间尺...     

重复PI控制的五电平光伏并网逆变器

介绍了一种双向开关型五电平逆变器,并提出了重复控制和PI调节相结合的复合控制方案。重复控制可以抑制网侧和负载侧对并网输出电流的周期性扰动,降低并网电流的总谐波畸变系数;PI调节使逆变器输出并网电流实时跟踪参考正弦给定信号,从而使系统具有良好的稳态和动态特性,提高对逆变器的控制精度。仿真和实验表明,用重复PI控制的五电平逆变器输出并网电流波形稳定,谐波畸变率小,并能实现实时快速跟踪电网电压相位,使系统工作在高功率因数状态下。     

基于数值法的有源箝位三电平逆变器损耗分析

有源中点箝位三电平(3L-ANPC)拓扑结构提高了控制自由度,与传统的二极管中点箝位型三电平(3LNPC)相比,可在一定程度上平衡功率器件的损耗。在分析3L-ANPC逆变器工作原理和功率器件损耗模型的基础上,采用数值法对传统控制方式下的器件损耗进行了计算和对比,并提出了一种损耗平衡控制策略。仿真和实验结果表明,数值法简化了损耗计算的复杂度,适合数字实现;损耗平衡控制策略可随着负载的变化动态地选择控制方式和调节控制方式的工作时间,达到平衡各功率器件损耗的目的。     

基于APFC芯片控制的光伏并网逆变器研究

提出一种基于有源功率因数校正(APFC)芯片控制的小功率光伏并网逆变器方案。该逆变器包括直流变换环节和逆变环节。其中直流变换环节采用APFC芯片控制将光伏电池板的直流低电压变换成正弦双半波的直流电,逆变环节采用工频全桥逆变电路将正弦双半波电流变换为交变电流注入电网。新方案中并网逆变器的并网控制采用APFC芯片实现,而实时控制要求低的最大功率点跟踪(MPPT)、孤岛保护可采用低价的单片机实现。新方案具有成本低、开发和电流采样容易等优点。通过一台300 W的样机证明了系统方案是正确有效的。     

基于DSP的光伏逆变器并网控制系统设计

在此设计了基于数字信号处理器(DSP)的光伏并网逆变器并网控制系统,通过检测逆变器输出侧和网侧电压、电流相位差,并通过DSP程序实现空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法作为功率因数校正器来控制并网。搭建了基于TMS320F28335型DSP为控制器的实验平台,实验结果验证了所设计方法的有效性。     

滞环SVPWM控制在光伏并网逆变器中的应用

由于光伏并网发电系统有许多优点,这里在两级式光伏并网发电系统的基础上,分析了滞环空间矢量脉宽调制电流控制原理,并将其应用于光伏并网发电系统的逆变器控制,以此来提高光伏发电并网控制的动态响应和并网电流质量.建立了系统仿真模型和相应的实验平台,仿真和实验结果表明了该控制方法的有效性,能较好地满足光伏并网控制的要求.     

光伏并网Z源逆变器无差拍解耦控制策略

提出了基于Z源的光伏并网系统无差拍解耦控制方法,避免了传统比例—积分控制性能易受电网电压不平衡及系统非线性的影响。该控制策略将无差拍控制方法与解耦控制方法相结合,并采用双时采样方法,减小了运算及采样时间带来的控制延时,具有动态性能好、精度高、稳定性好的优点。采用改进的空间矢量方法实现了Z源逆变器的桥臂直通,进而实现升压,使系统按单位功率因数运行,并网电流谐波畸变率低。仿真及实验均验证了该控制策略的有效性和可行性。     

三相光伏并网逆变器的研究

介绍了单级式三相光伏系统拓扑结构.基于光伏电池数学模型,利用Matlab建立了太阳能光伏阵列通用的仿真模型,并将此电池模型用在三相光伏并网逆变仿真系统中.系统具有最大功率点跟踪(MPPT)功能,能很好地实现光伏发电系统最佳工作点跟踪.最后通过仿真和实验分析表明该控制策略正确可行.     

家用数字光伏并网逆变电源的研究与设计

研究了家用数字光伏并网逆变电源,以追求体积小、效率高、精度大、方便实用为目的.采用了DC-HFAC-DC-LFAC三级功率传输架构.直流DC/DC变换器采用内高频环技术.既实现了电气隔离又大大减小了装置体积.主功率回路采用三相四桥臂结构,满足了电网负载的不平衡性.主控芯片采用TMS320F2812,电路中的功能尽量数字化实现,既控制了电路体积,又大大提高了系统的安全性与可靠性.结合所选电路结构与SVPWM等先进算法,制作了样机并对输出波形进行了详细分析,结果证明该装置的体积小、电压利用率高、稳定可靠、成本低,具有一定的创新性和广阔的应用前景.     

光伏并网逆变器的研究

对光伏并网中的双向逆变器控制系统进行了理论探讨;利用小信号分析法得出系统电压和电网电流的数学模型,设计出使光伏并网双向逆变器稳定的控制方案和选择相应参数的方法;最后,将研制出的光伏并网双向逆变器与电力系统连网,通过实验验证了该双向逆变器系统模型的可行性,对于开发和研究光伏并网逆变器的产品具有实用价值.     

兼顾有源滤波的三相四开关光伏并网逆变器

为提升光伏并网逆变设备的利用率和并网电能质量主动补偿能力、减少装置成本,结合有源滤波技术和光伏并网技术,提出了一种三相四开关并网逆变方案。该方案依据实际光伏发电情况和电网谐波污染程度,设计了可工作在并网发电模式、有源滤波模式以及兼容模式下的三相四开关并网逆变器,并推导得到各模式下其指令电流的计算方法;并利用电流直接跟踪技术,有效地实现各模式间的自适应切换;针对方案中三相四开关拓扑的直流中点电位偏移问题,给出了直流母线电容电压差值前馈的补偿方法。实验结果表明,在准确跟踪接入点电网变化的条件下,该方案可有效抑制因电容参数差异及内部交流负载电流变化引起的输出不平衡现象;而所提出的基于周期积分的单相软件锁相方法以周期累加的方法取代2次谐波低通滤波,实现了对电网变化的准确跟踪。     

光伏并网逆变器中的单相数字锁相环研究

在光伏并网系统中,准确并快速地检测到电网电压的频率、相位和幅值是必不可少的环节.传统数字锁相环检测电网电压的过零点从而实现锁相,但该方法抗干扰能力差.基于二阶通用积分器的单相锁相环较传统的数字锁相环具有不受电网频率变化影响、抗干扰能力强的优点,但该算法在离散化实现时会引入二次谐波而导致锁相准确度降低.这里在基于二阶通用...     

基于ZCT软开关的光伏并网逆变器研究及实验

变流器中的损耗会随着开关频率的增加而增加,软开关技术具有减小开关损耗、降低电磁干扰等多种优点.主要研究了一种基于ZCT软开关的三相光伏并网逆变器,分析了这种ZCT软开关逆变器的工作原理,给出了软开关谐振参数的设计方法.对研制的100 kV·A软开关光伏并网逆变器样机进行了实验,并对软硬开关的开关损耗进行了对比研究,给出了零电流软开关的实现条件.