两级式单相逆变器二次纹波电流的抑制与动态特性的改善

两级式单相逆变器的瞬时输出功率以两倍输出频率脉动,使得前级DC-DC变换器和输入源产生二次纹波电流。前级DC-DC变换器采用电压电流双闭环控制能有效抑制二次纹波电流,但要求电压外环的截止频率很低,这将导致负载跳变时系统动态特性较差。从阻抗的角度出发,分析电感电流内环抑制前级DC-DC变换器和输入源中二次纹波电流的机理;提出在前级DC-DC变换器中引入含有两倍输出电压频率陷波器的负载电流前馈,该方法可在不增大二次纹波电流的情况下,显著改善负载跳变时的动态特性;最后,通过实验结果证明所提出的控制策略的有效性。     

交直流微电网中变换器级联系统稳定性分析与协同控制

交直流微电网将成为未来配用电系统的重要组成形式,受到广泛的关注。但其中的恒功率负载具有负阻抗特性,容易引发母线电压振荡,不利于系统稳定运行。该文以控制母线电压的源变换器双向DC/DC和控制功率的负载变换器双向DC/AC为研究对象,建立直流变换器级联系统的等效阻抗模型,并进行稳定性分析。研究表明,LC滤波器会增大系统低频段输出阻抗,造成直流母线电压出现输出阻抗峰值频率附近的振荡。对此,该文提出一种协同控制方法,引入电压和功率协同控制,同时调整源变换器的输出阻抗和负载变换器的输入阻抗,从而减少级联系统输出阻抗的幅值并增加输入阻抗的相位,扩大系统的稳定裕度。最后,通过仿真和实验验证该文的分析和所提控制方法的有效性。     

附加电感电流线性反馈控制的级联DC-DC变换器稳定性提升方法

源变换器和负载变换器的相互作用会导致级联DC-DC变换器的不稳定问题,因此,提升级联系统的稳定性很有必要。针对上述问题,将特征值灵敏度应用到级联DC-DC变换器的时域模型中,无需计算源变换器输出阻抗和负载变换器输入阻抗,从时域角度提出了附加电感电流线性反馈控制的级联DC-DC变换器稳定性提高控制方法。同时,基于时域模型直观分析了新引入的控制变量对系统稳定性的影响。最后,通过仿真和实验验证了所提控制方法的有效性。     

级联Buck变换器混合无源控制与大信号稳定性

为提高变换器的动态性能并分析级联系统的稳定性,本文首先对级联Buck变换器系统进行混合无源控制器的设计,使电流内环为无源控制,电压外环为PI控制.然后,引入混合势函数理论对混合无源控制下的级联变换器系统进行稳定性分析,得到该系统的大信号稳定性判据.仿真结果表明,本文所得判据易于判断和分析系统的稳定性,相比传统的双PI闭环控制策略,采用混合无源控制策略的变换器可获得更加良好的动态性能.     

分布式电源系统中变换器的输出阻抗与稳定性分析

稳定性问题是分布式电源系统的关键问题,它由源变换器的输出阻抗和负载变换器的输入阻抗共同决定.采用理论分析和实验相结合的方法,对连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)下Buck型DC-DC变换器输出阻抗的小信号模型、影响因素及优化设计方法进行研究,为制定分布式电源系统中变换器的阻抗标准提供了参考依据.给出一种实用的电流扰动测试法,可以测量变换器的输入、输出阻抗以及级联变换器的阻抗比.采用此方法对搭建的一个级联式DC-DC变换器系统的阻抗比进行测量,并根据阻抗比禁止区对系统的稳定性进行判断.     

电压调整单元双有源桥级联系统的阻抗匹配优化设计

具有电压调整单元(VAU)的双有源桥(DAB)直流变换器是解决宽电压输入时电感电流应力问题的方案之一,然而VAU-DAB存在级联稳定性问题.该文分别推导前级VAU输出阻抗模型和后级DAB输入阻抗模型,在复频域下根据禁区概念阻抗稳定性判据分析级联系统阻抗比,研究阻抗特性对级联系统稳定性的影响.由于VAU输出阻抗谐振峰值与DAB输入阻抗存在交叉点,使级联系统由于阻抗不匹配而导致系统电压振荡失稳.在此基础上,该文基于阻抗匹配准则,提出一种基于超前-滞后的阻抗优化调节器用以抑制VAU输出阻抗谐振尖峰,使级联系统阻抗比满足稳定性判据,提升了系统运行可靠性,并优化了电流应力.最后通过仿真验证了该文提出阻抗优化调节策略的有效性及可行性.     

级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性

级联式DC/DC变换器的稳定性是分布式供电系统设计中的重要问题.本文通过仿真和实验研究了单个DC/DC变换器的闭环输出阻抗的特性,提出源变换器输出阻抗的优化设计准则;在分析容性负载对变换器性能影响的基础上得出母线滤波电容的设计原则;并对实际的级联式DC/DC系统进行改进,采用注入电压源扰动法测试阻抗比,分析了系统的稳定性.实验结果表明,阻抗比的优化设计可以保证级联系统的稳定性.     

电压型级联系统中减小源变换器输出阻抗的有源阻尼控制方法

在级联系统中,源变换器和负载变换器之间阻抗的相互作用可能会影响系统的稳定性。许多文献分析了不同控制方法、电路参数等因素对变换器阻抗特性的影响,并针对优化变换器的阻抗设计提出了多种无源阻尼或者控制的方法,从而提高变换器的稳定裕度,以保证变换器构成的级联系统维持稳定。本文基于变换器的小信号模型,提出了一种实现虚拟电阻的有源阻尼控制方法,以降低变换器的输出阻抗,优化其阻尼特性。该方法通过采样变换器输出电压中的交流分量,经过有源阻尼控制器作用后叠加至调制波以产生控制信号,从而实现在变换器小信号模型的输出端连接虚拟电阻的效果,达到降低输出阻抗的目的。由于虚拟电阻仅存在于小信号模型中,所以变换器的稳态工作点不受影响。通过仿真和实验验证了该方法的正确性。     

级联变换器系统的小信号模型及稳定性判据

分布式电源系统在电动汽车、工业控制、通讯等行业得到大量应用。级联是分布式电源系统中各变换器的一种典型连接方式,由于变换器之间的交互影响,可能导致级联变换器系统出现稳定性问题。目前的研究主要集中于电压-电压型级联变换器系统的稳定性分析、阻抗测试及设计方面。该文的目的在于系统地研究各种类型级联变换器系统的小信号模型,在此基础上得出各自的稳定性判据。首先建立了电压源型及电流源型变换器的二端口小信号模型。然后根据级联变换器系统中源变换器及负载变换器的类型,将级联变换器系统分为电压-电压型、电压-电流型、电流-电压型以及电流-电流型这4类,分别建立了它们的小信号模型,并得出了相应的稳定性判据。最后以电压-电压型级联变换器系统为例,通过将仿真及理论计算结果进行对比分析,验证了所建立的小信号模型的正确性。     

分布式电源级联系统稳定性分析与增强控制

采用多直流模块级联的分布式电源,在新能源发电、网络能源、航空航天等中低压直流系统中获得了广泛应用。针对多级串联型级联系统,提出一种利用各个子模块在理想电压输入下的输出阻抗和空载电压输出下的输入阻抗,计算出整个级联系统开环传递函数的方法,绘制阻抗匹配条件Nyquist曲线,构建出适用于多直流模块级联系统的广义稳定性判据,并提出输出电流反馈优化级联系统的输出阻抗策略,获得了可以改善级联系统稳定性的增强控制方法。通过仿真和实验,验证了稳定性判据条件和改善稳定性策略的有效性、准确性和可行性。     

双闭环控制电压源逆变器外特性研究

外特性是电压源逆变器的一个重要指标，其属性取决于逆变器等效输出阻抗。介绍了双闭环控制电压源逆变器的结构和工作原理，利用其闭环传递函数求解出了逆变器等效输出阻抗的表达式，分析了电压外环比例系数、积分系数和电流内环等效放大倍数对逆变器外特性的影响。分析结果表明，电压外环积分系数是影响逆变器外特性的主要因素。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

三相电压源型PWM整流器优化控制策略

针对三相电压源型PWM整流器输出电压变化缓慢的特点,提出采用电压电流双闭环控制器,电压外环采用常规PI调节器,电流内环采用电流误差及其变化率作为神经元的输入,实时调整电流PI调节器参数,并采用SVPWM控制方案来提高电流跟踪速度,减小电网输入电流谐波.该控制方案较好地解决了整流器在带逆变器电动机负载时,由于负载工作状态...     

直流电容储能反馈和负载功率前馈的Boost变换器控制策略

从Boost变换器的状态空间平均方程数学模型出发,推导出其功率传递关系。在此基础上提出了一种以电流作为内环、直流侧电容储能作为外环的反馈控制策略,电流内环采用滞环电流控制,电容储能外环采用PI调节器控制,并设计了相应的控制器。为了进一步提高系统的快速性,减小负载扰动对系统的影响,引入负载功率的前馈,并给出了前馈功率的估计算法。实验比较了传统的电压电流双闭环和所提控制策略的动、稳态特性,结果表明,所提出的控制策略能满足系统稳态时的控制要求,并且较传统的电压电流双闭环控制策略具有更好的动态特性。     

Boost PFC变换器电流前馈控制研究

正功率因数(Power Factor Correction,PFC)变换器的负载发生扰动时,若仅仅通过电压控制器进行调节,直流输出电压会出现较大的波动,严重影响系统的动态特性。针对上述问题,在分析变换器实现单位功率因数运行的工作原理基础上,建立了系统的小信号模型,并构建系统的等效电流环模型以及对电压外环模型进行了简化。在小信号平均模型的基础上,设计负载电流前馈控制器,确定了前馈系数。结合仿真和试验验证了分析设计的正确性,明显提高了系统对负载扰动的抗干扰能力。     

Bi-DC/DC变换器带恒功率负载稳定性分析

针对直流微电网中储能装置接口Bi-DC/DC变换器带恒功率负载时的稳定性问题进行了研究。基于状态空间平均法,建立Bi-DC/DC变换器小信号模型,采用母线电压外环和电感电流内环相结合的双闭环控制策略来抑制直流母线电压的波动并设计控制器参数。利用阻抗比禁止区判据进行稳定性判定,并分析了线路滤波参数、负载功率和母线电容对变换器级联后稳定性的影响,得出规律性结论。仿真结果验证了理论分析及控制方法的有效性。     

采用VSG的柔性配电装备交流端口电压控制及稳定性分析

向负载供电及接纳分布式电源是柔性配电装备的重要功能,因此柔性配电装备端口控制至关重要。文中针对柔性配电装备交流端口电压控制问题,在虚拟同步发电机控制基础上,对三相进行独立控制,通过级联准比例-谐振电压外环、电流内环提高其动态性能。进而以单相为例,详细分析柔性配电装备交流端口输出电流对电压的影响,并提出电流前馈控制策略,保证负载变化、分布式电源接入等变化过程中交流端口电压的稳定。利用阻抗建模方法分析交流端口的输出阻抗,并根据广义奈奎斯特判据验证柔性配电装备交流端口向负荷供电及接纳分布式电源时的稳定性。通过仿真和相关实验验证了所提控制策略的有效性和正确性。     

带磁放大器调整多路输出直–直变换器环路互扰

带磁放大器后级调整多路输出直–直变换器采用峰值电流控制时,若采样原边电流控制,则磁放大器回路会被引入不规则脉动电流,使得主环路与磁放大器环路相互耦合,环路的相互作用会导致主辅路输出电压振荡。建立磁放大器环路及系统级小信号模型,分析环路互扰现象的机理,指出环路互扰现象实质上是负载交叉调整率恶化时的另一种表达方式,并基于交错输出阻抗分析提出相应解决方案,即通过提高主环路外环开环增益或采用斜坡补偿方式,能够有效解决环路互扰现象。     

CSNS/RCS磁铁电源样机控制策略的研究

中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)磁铁电源是跟踪精度要求较高的电流源,带LCL谐振型负载.在此针对该负载提出了三环全数字控制策略,PI电感电流环为内环,用于控制多模块均流;PI输出电压环为中环,用于改造控制对象;PR+PI输出电流环为外环,最终达到了0.1%的跟踪精度.     

基于电流内环的一种逆变器控制策略研究

比较了几种电流内环控制的方法,提出了基于电感电流反馈的SPWM电流控制型双环控制策略。针对输出电压对电流环的交叉反馈作用,通过采用电容电压解耦方法,削弱了电容电压对内环的影响;针对负载电流扰动对电压外环的影响,采用负载电流前馈补偿方法,很大程度上增加了系统对负载电流扰动的抑制能力;针对电压外环的PI调节器存在的相位滞后,提出了基准电容电流前馈补偿方法,理论上达到输出电压与基准正弦给定的零相差。通过仿真和实验,证实了本控制方案的可行性和优越性。     

基于阻抗分析的三相逆变器负载不平衡控制

通过逆变器输出阻抗的分析,得出了三相逆变器输出电压不平衡的根本原因,提出通过设计适当的闭环控制来减小逆变器输出阻抗,以减小三相输出电压不平衡度的控制思想。本文根据三相输出电压不平衡时的特点,提出了通过DSC提取出负载电压及电感电流中的正序、负序分量,分别在正序dq坐标系及负序dq坐标系下对正序分量及负序分量采用电压、电流的双环前馈解耦控制的方案,用于对逆变器负载不平衡引起的输出电压不平衡的控制。闭环输出阻抗的分析显示,该控制方案在整体减小闭环系统输出阻抗的同时,能够大幅有效地减小负序分量对应输出阻抗。仿真与实验结果证明,该控制方案对不平衡负载引起的输出电压失衡有较好地控制作用。