并联变流器的脉宽调制波重构与环流抑制

针对共交流滤波电感和直流母线的三相变流器并联时功率器件开关不同引起的环流问题,提出一种基于脉宽调制波重构的方法来抑制变流器并联时的零序环流。该方法采用主从控制,主控制器通过广播通信的方式将脉宽调制波参数和载波同步信号编码发送给从控制器,在满足采样时钟周期的约束条件下,从控制器根据通过解码载波同步信号和脉宽调制波参数重构出同步性良好的脉宽调制信号,从而达到减少零序环流的目的;并通过分析系统传递函数,研究通信延时对系统稳定性的影响,确定临界稳态通信延迟时间。最后,搭建了并联变流器实验系统,实验结果表明,所提控制策略能够减少零序环流。     

基于混合脉宽调制的并联并网变换器控制方法

共享直流母线和交流母线的三相并网变流器并联系统可以提高系统容量,但不可避免地带来环流问题。在分析环流产生原因的基础上,研究了由于注入不同零序电压引起的环流问题,建立了环流的数学模型,提出了一种正弦脉宽调制(SPWM)与空间矢量脉宽调制(SVPWM)结合的调制方式,既能提高电压利用率,又能避免由于零序电压注入不一致引起的低频环流问题。最后,在实验室搭建了变流器并联运行的实验平台,通过相关实验验证了所提出的调制方法的可行性和有效性。     

并联型三相PWM变换器环流无差拍控制策略

三相PWM变换器并联能够有效增加系统容量,但同时可能带来环流问题。环流会使交流电流发生畸变,增加损耗,降低系统效率。该文提出一种新型的环流无差拍控制方法。在分析并联系统环流模型的基础上,设计了环流无差拍控制器,环流控制通过对各并联模块控制环节中空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的零矢量进行调节来实现。该方法不需要增加额外的硬件,具有动态响应快,环流抑制效果好等优点,适用于采用通讯线连接的共直流母线交流侧直接并联的三相PWM变换器系统。实验结果验证了理论分析的正确性,表明该方法适用于并网电抗器不同及模块电流给定值不同的并联运行场合。     

载波移相SPWM并联变流器及其环流问题的研究

针对模块并联中的线路级并联,提出正弦脉宽调制的载波移相技术,使并联系统在原有开关频率基础上获得一个加倍的等效开关频率。通过对载波移相中每个模块的开关状态分析,得出载波移相导致模块之间形成环流,且各相的环流相互独立。公共直流母线条件下,环流包含零序和非零序成分。采用独立直流母线,能有效抑制环流中的零序分量。仿真结果验证了上述结论。     

并网逆变器环流抑制方法研究

逆变器并联是增大可再生能源发电容量的重要手段,共直流母线运行使得系统成本和体积降低,但也因此构成了两个逆变器模块的环流通路,需对并联系统采取环流抑制措施。此处针对LCL滤波的空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器并联系统,分析了并联系统中环流的平均模型,针对给定电流相等与给定电流不相等两种情况提出不同的环流抑制策略。当给定电流相等时,提出一种简单易行的共调制信号的控制策略;当给定电流不相等时,采用改进的零矢量占空比修正策略抑制零序环流。通过仿真和实验验证了两种情况下环流抑制策略的有效性。     

电网不平衡情况下三相PWM变换器并联控制

电网不平衡情况下,三相PWM变换器并联系统中会同时出现电流正负序和零序环流分量,本文提出了一种基于正序、负序同步旋转坐标下环流控制策略。建立了并联变换器在电网不平衡情况下的数学模型,在明确环流的定义后,对环流中的各种主要成分及其影响因素进行了分析,通过分析得出环流同时含有正序、负序和零序成分,通过控制各模块的正序、负序电流以及模块间的零序环流能够实现对环流的控制,在此基础上设计了相应的环流控制器。本方法适用于共直流母线交流侧并联的三相PWM变换器系统,能够在电网不平衡和并网电抗器不同的条件下实现环流控制。实验结果验证了所提出方法的有效性。     

微网储能逆变器并联下的零序环流控制

结合微网的实际特征,采用一种改进的主从控制策略,在传统的PQ/Vf模式切换基础上,增加电流内环前馈值、给内环积分器和相位角赋初值;并采用了共DC直流母线主单元并联逆变器的方法,来提高控制器的可靠性并扩容。且设计了有效的环流控制器,通过调节三相桥臂占空比的零轴分量来实现系统环流抑制。最后,在Matlab/Simlink的环境下,验证了所提方法的有效性,不仅实现了微网并网和孤岛状态之间的无扰动切换,也有效地抑制了并联模块所带来的环流问题。     

微网中并联逆变器的环流控制方法

环流抑制是逆变器可靠并联运行的关键技术,针对微电网中的共直流母线冗余并网逆变器的并联运行,提出了一种基于零序电压差补偿原理的零序环流控制方法。首先分析了并联逆变器间零序环流等价模型,根据单台逆变器的零序电流反馈量和无差拍电流控制方法直接得到并联逆变器间的零序电压差补偿量。然后通过调节该单台逆变器的零序电压使并联逆变器间的零序电压差接近零,实现抑制零序环流的目标。最后,仿真和实验结果验证了所提零序电压差补偿原理和零序环流控制方法的有效性。     

风力发电系统中并网逆变器并联运行环流分析

并网逆变器直接并联运行时,可使系统体积减少、成本降低,但并网逆变器直接并联时会产生环流。为此,详细分析了并网逆变器直接并联运行时环流产生的机理,建立了并网逆变器并联运行时旋转坐标系下的状态平均模型。在该模型的基础上分析并网逆变器并联运行时的相互影响,以及并网逆变器采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法时零矢量对环流的影响。通过控制SVPWM算法中不同零矢量在每一个PWM周期的作用时间来抑制环流,对并网逆变器在不同情况下的并联运行进行了实验。实验结果表明:该控制策略能有效地抑制环流,从而验证了该控制策略的可行性和正确性。     

一种模块化光伏发电并网系统

提出一种全模块化光伏发电并网系统结构,由直流模块和交流模块组成,直流模块输出与交流并网模块共享直流母线。研究逆变模块并联运行时模块之间的电流耦合关系,提出对逆变模块输出火线和零线的交流滤波电感电流均进行闭环控制,实现了各逆变模块之间的入网电流解耦。提出一种系统效率(尤其是轻载效率)优化控制方法,利用控制电路参数的分散性,使只有一个模块工作在非满载状态,其余模块处于满载或待机状态。搭建实验验证系统,进行了稳态和动态实验。实验结果证明了所提出系统的可行性和控制策略的有效性。     

Circulating current elimination scheme for parallel operation of common dc bus inverters

In this paper, a circulating current elimination scheme for common dc bus parallel inverter system is proposed. A dead-time elimination sinusoidal pulse width modulation (SPWM) is presented to overcome the circulating current caused by dead-time effects. The circulating current elimination scheme combines dead-time elimination SPWM and double loop control method, which is compose of an outer voltage loop and an inner current loop. Synchronizing the pulse width modulation (PWM) signals of each parallel unit, the instantaneous output PWM voltages of the parallel units can be kept the same, apart from the zero crossing of load current. The proposed scheme is easy to be implemented on the digital control board using digital signal processing (DSP) and field-programmable gate array (FPGA). Experimental results are depicted to demonstrate the validity and features of the proposed circulating current elimination scheme.     

基于全局同步脉宽调制的电容高次谐波电流抑制方法

随着微电网中逆变器渗透率的不断提高,由电力电子器件产生的高次谐波对微电网设备造成了不利影响,其中,当多台逆变器并联运行时,其产生的高次谐波除了注入逆变器自身的交流滤波电容外,还会注入其他并联逆变器的交流滤波电容产生高次谐波电流随机叠加现象,影响电容寿命。提出一种基于全局同步脉宽调制技术的逆变器电容电流谐波抑制方法。首先,对多并联运行逆变器的电流谐波注入电容机理进行了分析,并提出了利用全局同步脉宽调制方法抑制电容高次谐波电流的基本原理和方法。其次,推导出适用于各种运行状态下电容电流谐波和脉宽调制波相位差之间的数学表达式。然后,根据逆变器类型选择适当的数学模型,对数学模型进行求解并获得脉宽调制最佳相位差。通过仿真分析对所提方法进行了验证。     

单相并网逆变器多频阻抗模型及其在谐振环流分析中的应用

逆变器并联并网系统中存在带宽频率以外的谐振环流,不利于逆变器的安全运行。为分析并联系统中谐振环流特性,首先充分计及数字控制及脉宽调制非线性环节的影响,基于一维频谱分析法研究了调制波存在扰动时的逆变器输出电压谐波成分,提出了适用于单相逆变器并联并网系统的多频阻抗模型。基于该模型,采用广义奈奎斯特稳定判据明晰了控制载波相位对并联系统稳定性的影响,鉴别了逆变器间谐振环流所处的频率范围,指出逆变器输出阻抗模值的提升有助于谐振环流的抑制。实验结果表明,所提出的多频阻抗模型的正确性及其在并联并网逆变器谐振环流分析时的有效性。     

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...     

SPWM多重化并联逆变器的死区效应补偿方法的研究

以SPWM多重化为控制技术 ,对电压型并联逆变器的输出特性进行了谐波分析。通过对并联逆变器系统的环流和负载电流的分析 ,给出了一种死区效应补偿的新方法。实验结果表明 ,利用该方法能有效改善并联逆变器系统的输出特性。     

基于IGBT门驱动减小PWM逆变器死区影响的策略

提出了一种新颖的IGBT门驱动方法,对于PWM电压源型逆变器,其容易在IGBT的门驱动器中实现.用这种方法,逆变器同一相的上、下IGBT可以接收理想的没有死区的PWM信号,并且不会引起直通问题.描述了所提出IGBT门驱动方法的原理,并且仿真结果证明了该方法的正确性.     

基于有效零矢量脉宽调制和PR控制的并联零序环流抑制

共直流母线的逆变器的并联会产生零序环流,导致逆变器三相电流不平衡、输出电流失真、系统损耗增加等问题。针对逆变器的并联零序环流问题,文中基于逆变器并联的零序环流等效模型,分析了逆变器的并联零序环流产生机理、组成成分。在上述基础上,研究了一种基于有效零矢量脉宽调制和比例—谐振(PR)控制的逆变器并联零序环流控制策略,该策略通过利用非零矢量来替换零矢量,以减少高频零序环流,通过采用PR控制的零序电流闭环控制以抑制低频零序环流。该策略具有直流电压利用率高、零序环流小的优点。实验结果验证了所述方法的有效性。     

Fully digital, vector-controlled PWM VSI-fed AC drives with aninverter dead-time compensation strategy

A dead-time compensation method in vector-controlled pulse width modulator (PWM) voltage source inverters (VSIs) is proposed. The method is based on a feedforward approach that produces compensating signals obtained from the I_d-I_q current and inverter output angular frequency references in the rotating reference (d-q) frame. It provides excellent inverter output voltage distortion correction for both fundamental and harmonic components. The correction is not affected by the magnitude of the inverter output voltage or current distortions. Since this dead-time compensation method allows current loop calculations in the d- q frame at a slower sampling rate, with a conventional microprocessor than calculations in the stationary reference frame, a fully digital. vector-controlled speed regulator with just a component current control loop is realized for PWM VSIs. Simulations and test results obtained for the compensation method are also described     

逆变器并联系统直流环流产生原因及其检测与抑制方法

对于无输出隔离变压器的逆变器并联系统，各模块输出电压直流分量不一致会在模块间产生较大的直流环流。该文分析了逆变器输出电压产生直流分量的原因，介绍了逆变器并联系统直流环流检测和抑制方法。通过对逆变器基准正弦波直流分量的高精度数字调节，相应调节逆变器输出电压直流分量以抑制直流环流。在由两台3kVA逆变器组成的并联系统上进行的试验结果证明，该文介绍的直流环流检测与抑制方法对逆变器并联系统直流环流有较好的抑制效果。