三电平ANPC并网逆变器损耗分布平衡的研究

采用三电平拓扑的光伏并网逆变器能有效提高系统的容量、输出电能质量和效率。本文以三相三电平有源中点钳位型光伏并网逆变器为研究对象,采用特定谐波消除脉宽调制方法,分析了在不同输出状态之间进行切换时器件损耗分布情况,研究了3种冗余零状态换流模式,通过合理选择不同的冗余零状态使电流通过不同的路径,提出了每相桥臂轮流采用这3种换流模式的控制策略,从而有效地实现了器件损耗平衡分布。最后搭建三电平有源中点钳位光伏并网逆变器实验平台对提出的控制策略进行了验证,实验结果表明了提出的控制策略能有效地实现器件的损耗分布平衡。     

ANPC三电平逆变器SHEPWM优化研究

对有源中点箝位型(ANPC)三电平逆变器在特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)控制策略下的母线中点电压平衡问题进行了研究。通过研究SHEPWM与空间矢量脉宽调制(SYPWM)的本质联系,将SHEPWM三相输出视为与SVPWM一致的空间矢量集,分析SHEPWM的解得到开关矢量对中点电压的影响,从而提出一种SHEPWM优化控制策略,该控制策略通过动态变换SHEPWM的开关状态,将一个小矢量替换为与之成对的另一个小矢量,从而在不影响消除线电压特定谐波的前提下,选择合适的小矢量使中点电压趋于平衡,最后搭建了三电平实验平台对所提出的控制策略进行实验验证,实验结果表明了该控制策略的有效性。     

中点钳位非隔离全桥光伏并网逆变器

针对光伏发电系统对非隔离逆变电路的需求,提出构成一类中点钳位非隔离全桥光伏并网逆变器的2种基本开关单元:中点钳位正单元(positive-neutral point clamped cell,P-NPCC)和中点钳位负单元(negative-neutral point clampedc ell,N-NPCC)。提出由2种基本单元构造中点钳位全桥逆变器拓扑的生成机理和推演方法,按照该方法可以得到现有的中点钳位非隔离全桥光伏并网逆变器拓扑,如oH5、FB-DCBP以及一族新的中点钳位非隔离全桥并网逆变器拓扑。以所提PN-NPC拓扑为例详细分析了其工作原理,并实验比较了PN-NPC和Heric拓扑的变换效率和共模特性。所提拓扑的共模电压为恒定值,且其变换效率和共模特性均优于Heric拓扑。     

基于特定谐波消除PWM的三电平有源中点钳位逆变器共模电压抑制方法

带电机负载的逆变系统中,降低逆变器输出共模电压的幅值对预防定子绕组绝缘击穿、延长轴承寿命和减小电磁干扰等具有重要意义。以三相三电平有源中点钳位型逆变器为研究对象,分析了三相特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)输出开关状态产生的共模电压幅值及其对中点电压的影响,研究了SHEPWM方法的中点电压自平衡特性,提出了一种改进的SHEPWM控制策略。该控制策略在不影响消除线电压特定谐波及保持中点电压自平衡特性的前提下,能有效降低逆变器输出的共模电压幅值。最后搭建了三电平有源中点钳位型逆变器仿真和实验平台,并对提出的控制策略进行验证,实验结果证明了控制策略的有效性。     

光伏发电三电平并网逆变器的LCL滤波器分析与设计

中点钳位三电平并网逆变器正在越来越多地被应用于新能源发电系统中,为更好地减小并网电流谐波,LCL滤波器因其优越的滤波性能也获得了广泛的应用.对于LCL滤波器的谐振峰问题,常用的控制算法包括无源阻尼控制和有源阻尼控制,有源阻尼控制由于克服了无源阻尼控制所存在的能量损耗缺点,逐渐成为研究热点.针对三电平并网逆变器拓扑结构以及基于电容电流反馈的有源阻尼控制策略,深入讨论了LCL滤波器参数的设计方法,实验表明所研究的滤波器设计方法是正确可行的.     

一种可抑制共模电压的H14三电平光伏逆变器

为了减小共模电压对光伏系统的不利影响,文中提出了一种新型的三相逆变器拓扑(H14拓扑)及其控制方法,阐明了H14逆变器的工作原理,分析了H14逆变器各运行模式下各开关状态对应的共模电压,设计了基于开关函数的H14逆变器控制方式,实现了共模电压的有效抑制.对H14逆变器的共模电压、相电流、中点电位、线电压进行了分析,实验...     

优化多电平逆变器多波段SHEPWM控制技术

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术在逆变器脉宽调制(PWM)控制,尤其是在高压大容量多电平逆变器控制方面备受关注。利用三角余弦函数倍角关系,将七电平逆变器多波段SHEPWM消谐方程组转换为代数多项式组的形式,然后利用Matlab中Solve函数得到全调制比下的所有解。经分析,绘制了总谐波畸变率(THD)最小值随调制比变化的曲线及对应的消谐开关角度轨迹。仿真和实验证明,利用该方法求取的开关角度解正确可行,并且具有高效、快速等优点,对开关角度合理选取及改善多电平逆变输出电压质量很有意义。     

基于SHEPWM的三电平NPC逆变器中点电位平衡控制算法

以三电平中性点钳位型(NPC)逆变器为对象,提出基于特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的中点电位平衡控制算法。首先介绍空间矢量脉宽调制中点电位平衡原理与SHEPWM开关角求解模型,然后分析三相SHEPWM波形在不同调制度下对应的开关矢量序列和作用角度,基于此设计了三种冗余矢量调整方案,最后通过检测负载电流与中点电位,由中点电位滞环控制器和控制逻辑组合作用,直接对三相脉宽调制信号进行在线调整,实现中点电位平衡。实验结果表明:不同的矢量调整方案具有不同的中点电位平衡速度、平均开关频率等,但均不影响线电压的谐波消除能力;采用中点电位三级滞环控制器可兼顾中点电位平衡、波形对称、共模电压幅值,且不增加器件开关次数。     

改进式SHEPWM对三电平变频器系统的共模电压和轴电压的抑制作用

降低三电平中点钳位式变频器驱动电机的共模电压和轴电压,减小轴电流,对预防定子绕组绝缘击穿和延长轴承寿命以及减小电磁干扰等具有重要意义。使用改进型特定谐波消除脉宽调制技术,选择消除变频器输出共模电压中的低频分量,再使用共模滤波器滤除剩余的高频分量,在电机端得到了较低的共模电压和轴电压。并对有、无共模滤波器以及在工频电网供电下的共模实验数据进行了对比分析,结果证实该方法简单高效。     

一种优化三电平ANPC逆变器的MPC策略

针对三电平逆变器存在的中点电压波动,器件损耗不平衡等问题,提出了一种用于改善三电平有源中点钳位型逆变器(ANPC)中点电压平衡,系统响应速度等性能的模型预测控制算法。该算法基于Lyapunov函数的电压模式控制,利用逆变器功率开关的离散行为,设置开关状态控制器预选择电压矢量,利用优化后的开关状态矢量集来控制逆变器的功率开关。在MATLAB/Simulink环境中搭建了三相三电平ANPC逆变器模型,同SVPWM算法比较更好地平衡了中点电压和减少谐波含量,同时使计算速度提高了17.37%,总谐波失真降低了22.33%。验证了所提策略的有效性和合理性。     

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。     

两级式光伏并网逆变器的无差拍控制算法研究

同步锁相是光伏并网逆变器一项关键的技术,直接影响到整个并网系统的性能,而传统的并网锁相技术存在锁相速度或者稳定性上的不足。在无差拍控制算法的基础上,给出一种无差拍电流控制锁相策略,并将该控制策略用于两级式单相光伏并网逆变器的控制中。仿真结果表明,在光照导致光伏电池功率波动或者电网频率变化的情况下,该控制方法能最大限度地输出能量,并使逆变器的输出电流准确、快速地跟踪电网电压,功率因数接近为1。     

光伏并网逆变器滞环电流的自适应控制

在传统两电平电流滞环控制的基础上,提出一种能动态调整滞环宽度的自适应滞环控制算法,建立自适应算法的几何数学模型,应用于光伏并网逆变器的控制系统.以Matlab/simulink为系统仿真平台,在Matlab和Psim的接口模块Simcoupler建立单相并网逆变器的主电路和控制电路,分别构建光伏阵列,最大功率跟踪控制,自适应滞环宽度计算器和两电平滞环控制器的仿真模块,最后构成以光伏模块、直流电容、单相全桥PWM逆变器、滤波电感和电网为电力元件的光伏并网逆变系统,以自适应滞环控制器对逆变器进行开关频率的控制,仿真结果表明采用自适应滞环控制的逆变器,能动态调整滞环宽度而保持开关频率不变,在开关频率较高的情况下,使注入电网的电流具有良好的电能质量,与电网电压同相,功率因数为1.     

30kW光伏并网逆变器研究

光伏并网发电是太阳能发展的必然趋势,而光伏并网发电系统的核心是并网逆变器。对光伏并网逆变器的工作原理进行了分析,并搭建了光伏并网逆变器的数学模型。提出采用电流内环和电压外环的双闭环控制策略,在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了30 kW光伏并网逆变器的仿真模型。仿真结果表明,该模型能够快速准确地实现最大功率跟踪并且能够实现单位功率因数并网。     

光伏并网逆变器电流滞环跟踪控制

以MATLAB/SIMULINK为仿真平台.建立光伏模块和最大功率跟踪控制器的数学模型和仿真模块,分析光伏模块的电气特性,实现最大功率点的动态跟踪,提出集成式光伏模块和最大功率跟踪控制的并网逆变器系统模型和电流滞环跟踪控制策略,仿真结果验证光伏模块数学模型和最大功率跟踪算法的有效性,对光伏并网逆变器受外界环境变化影响的动态响应进行了仿真,表明电流滞环跟踪控制应用于光伏并网逆变器能改善注入电网电流的品质,使电网功率因数为1.     

光伏并网逆变器自适应电流滞环跟踪控制的研究

在传统电流滞环控制的基础上,提出一种能动态调整滞环宽度的自适应滞环控制算法,应用于太阳能光伏并网逆变器的控制。以Matlab/simulink以及Matlab和Psim的接口模块Simcoupler为仿真平台,在滞环控制数学模型和算法的基础上构建光伏阵列,自适应滞环宽度计算器和滞环控制器的仿真模块;最后搭建以光伏模块,单相全桥PWM逆变器,滤波电感,负载和电网为电力元件的光伏并网逆变系统,并以自适应滞环控制器对逆变器进行开关频率的控制,仿真结果表明采用自适应滞环控制策略,能实现开关频率的固定化,电流滞环宽度动态调制,在开关频率较高的条件下,使注入电网的电流和电网电压同相,功率因数为1。     

二极管箝位三电平逆变器共模电压抑制技术

针对二极管箝位三电平逆变器,根据小矢量作用时中点电流与相电流方向,将小矢量分为正小矢量和负小矢量,提出一种不含正小矢量的脉宽调制矢量合成策略,将逆变器输出共模电压幅值由原来的1/3直流母线电压降低到1/6直流母线电压。将参与输出电压合成的负小矢量按照矢量合成关系分为过渡小矢量、附加小矢量1和附加小矢量2,并根据不同小矢量作用时对中点电压的控制能力推导出最优小矢量选择标准,实现对中点电压的有效控制。通过试验验证了纯电感负载和单位功率因数2种典型工况下共模电压抑制策略与中点电压控制策略的有效性。     

光伏并网逆变器布谷鸟搜索优化反推控制

针对并网逆变器模型非线性和电网扰动的问题,提出一种基于布谷鸟搜索算法优化反推控制技术光伏并网逆变器控制策略。首先,建立考虑参数变化和电网扰动的并网逆变器数学模型,设计并网逆变器反推控制。然后,利用布谷鸟搜索算法对不确定性部分进行在线辨识和补偿,消除模型非线性和外部扰动产生的不确定性部分的影响。利用Lyapunov稳定性理论设计控制器自适应律,证明了布谷鸟搜索算法优化反推控制器的稳定性。实验结果表明该方法能实现逆变器精确并网控制,具有较好的动静态性能和较强的鲁棒性。     

一种用于三电平逆变器的双模式过调制策略

为了提高直流母线电压利用率及实现线性调制到过调制最大输出(六阶梯波)的平滑过渡,研究了一种快速计算过调制中控制角的双模式过调制算法,该算法简单、有效,程序执行时间短,能够使系统的调制范围由线性调制区的最大范围( SVPWM)0～90.7％扩展到0～100％,并搭建中点箝位型三电平逆变器实验平台,对该双模式控制策略下的有效性进行了验证.实验结果表明,输出电压明显提高,可以满足多数高转矩输出或较低电压场合的需求,该策略具有实用性的参考价值.     

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。