高可靠性并网微电网及其控制策略

为了提升微电网的可靠性,提出一种应用于并网微电网具有二次容错能力的可重构逆变器。当逆变器某一桥臂开关器件发生一次故障时,用直流侧电容桥臂代替故障相,逆变器重构成三相四开关拓扑结构,实现一次容错重构;当逆变器非故障相开关器件发生二次故障时,逆变器再次重构成三相四开关拓扑结构,实现二次容错重构。提出了下垂控制-电压电流控制-虚拟阻抗控制-重置脉冲控制算法的复合控制策略,使逆变器实现二次容错控制。仿真结果验证了高可靠性并网微网拓扑结构的正确性与控制策略的有效性。     

永磁同步电机驱动系统逆变器容错重构控制

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统在逆变器故障状态下的容错控制,讨论了容错逆变器的拓扑结构,分析了六开关三相逆变器和四开关三相逆变器驱动系统输出电压空间矢量及其对系统性能的影响。研制了一个基于常规六开关逆变器的容错辅助控制电路,实现了容错逆变器在故障下的重构。针对PMSM直接转矩控制系统的实验研究,验证了容错辅助控制电路设计的正确性,证明采用容错逆变器可实现驱动系统的不间断运行。     

基于DTC的异步电机三相六开关容错控制策略

基于DTC的三相四开关逆变器容错控制策略只能解决单管故障问题,且具有转矩脉动大的缺点。在深入分析三相四开关和六开关逆变器电压矢量特点的基础上,充分挖掘正常开关管的潜能,在不改变逆变器拓扑结构和开关管数量的前提下,重构了单管故障状态下的电压矢量扇区和开关表,提出了一种在故障状态下的三相六开关容错控制策略,可形成六个电压矢量和一个零电压矢量,较三相四开关容错控制策略仅可提供四个电压矢量有明显改善。在此基础上,分析了三相六开关可能出现的连锁故障现象,并提出了相应的容错控制策略。仿真结果表明,所提出的三相六开关容错控制策略可有效降低转矩脉动,并可处理大部分开关管连锁故障的情况,具有更大的优越性。     

四开关三相永磁同步电动机矢量控制系统

四开关三相逆变器作为传统六开关逆变器故障后重构拓扑得到了研究重视。该文研究了四开关三相永磁同步电动机矢量控制系统,分析了四开关逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,并在搭建的仿真和实验平台上进行了对比研究。结果表明,四开关逆变器的采用实现了永磁同步电动机驱动系统的容错运行,同时由于使用较少的功率器件也减小了系统体积,降低了成本。     

基于复合控制算法的三相光伏并网逆变系统的研究

分析了三相光伏逆变器的工作原理,给出了一种升压型光伏逆变系统的拓扑结构。提出了一种基于矢量变换解耦控制,重复控制与电压前馈相结合的复合控制策略。矢量变换PI控制部分用于保证系统的动态性能和稳定性;重复控制在系统稳定后加入可以抑制网侧的周期性扰动,提高系统的稳态性能获得高质量的并网电流波形;电压前馈控制能够对电网电压和直流母线电压的扰动快速动作,缩短系统的动态过程,有效减小并网过程对电网的冲击。在此基础上搭建了一台3kW的三相光伏逆变器实验样机,通过实验验证了本方案的可行性,系统具有良好的动态和稳态性能。实验得到的三相电流总畸变率均在4%以下,满足并入电网的国家标准。     

基于复合控制算法的三相光伏并网逆变系统的研究

分析了三相光伏逆变器的工作原理,给出了一种升压型光伏逆变系统的拓扑结构.提出了一种基于矢量变换解耦控制,重复控制与电压前馈相结合的复合控制策略.矢量变换PI控制部分用于保证系统的动态性能和稳定性;重复控制在系统稳定后加入可以抑制网侧的周期性扰动,提高系统的稳态性能获得高质量的并网电流波形;电压前馈控制能够对电网电压和直流母线电压的扰动快速动作,缩短系统的动态过程,有效减小并网过程对电网的冲击.在此基础上搭建了一台3kW的三相光伏逆变器实验样机,通过实验验证了本方案的可行性,系统具有良好的动态和稳态性能.实验得到的三相电流总畸变率均在4%以下,满足并入电网的国家标准.     

基于单周定频滑模控制的双Buck全桥并网逆变器

通过结合单周控制和滑模控制得到单周定频滑模控制,并在分析双Buck全桥并网逆变器工作原理的基础上,重点研究了该拓扑的单周定频滑模控制。仿真结果表明,在新控制方法下的双Buck全桥并网逆变器对输入扰动和电网扰动都具有很好的抑制能力,表现出很好的动态和稳态性能,且输出并网电流波形谐波含量低,波形质量好,是一种具有高性能的并网逆变电源。     

采用T式逆变器提高光伏并网故障穿越的研究

采用一种新型中点箝位T式三相逆变器代替传统三相桥式逆变器,该T式拓扑开关器件最少、传导损耗小,开关承压应力小,抗故障能力强;针对T式逆变器提出一种改进的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法。实验结果表明,所采用拓扑结构及其调制方法在提高光伏并网故障穿越能力方面具有有效性和优越性。     

高可靠型非隔离三电平光伏并网逆变器

为解决二极管箝位三电平光伏并网逆变器存在直通危险而导致可靠性降低的问题,提出一种改进型三电平并网逆变器电路拓扑,将双降压式半桥逆变器的防直通结构引入传统二极管箝位三电平电路中,并结合光伏并网逆变器要求单位功率因数运行的特点省略了双降压式半桥逆变器的桥臂续流二极管,使得新拓扑十分简洁.详细分析了新型三电平逆变器的工作模态、运行方式、共模特性和控制策略,并通过仿真和实验验证了新型逆变器的防直通、定频滞环控制和低漏电流特性.     

三相双BUCK并网逆变器SVPWM调制研究

双Buck拓扑克服了传统桥式同一桥臂直通的问题,将其用于三相并网逆变器里,可以避免死区信号的加入,带来并网电流谐波含量的增加。针对该电路拓扑文中提出了空间矢量脉宽调制结合单周期控制的方式,即在一个周期里,将三相交流母线电压均分成6个60°区间,在每个子区间内使用单周期控制。双Buck并网逆变器使用这种控制方式,开关频率一定,开关损耗较小,可靠性较高。通过Saber仿真验证了矢量控制结合单周期控制策略的正确性。最后制作了一台10k W样机,结果表明该逆变器具有良好的稳态性能,能以高功率因数向电网供电。     

基于SVPWM补偿优化的三电平NPC并网逆变器容错控制

为保证并网系统中三电平中点箝位（neutral point clamped,NPC）型并网逆变器单相桥臂短路或断路故障后持续运行,提出一种基于空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）的优化补偿型低共模电压容错控制策略。首先,通过分析故障后八开关三相逆变器（eight switch three phase inverters,ESTPI）拓扑开关状态对应的共模电压大小,确定参考电压矢量合成规则;然后通过一个基波周期内中点电流情况分析中点电位波动机理,进而对空间矢量合成进行调节补偿,并设计低通滤波器和滞环控制器进一步对补偿进行优化调整,保证并网电流质量的同时有效抑制了直流母线中点电位偏移。仿真结果表明,该容错控制策略能够实现三电平NPC并网逆变器单相桥臂故障后并网系统的稳定可靠运行,每个基波周期有三分之一时间的共模电压得到改善,优化补偿后的并网电流质量显著提高,且在并网电流突变时具备良好的控制特性。     

新型双Buck并网逆变器及其双二阶滑模控制

为了解决双Buck逆变器直流输入利用率低、磁件体积重量大的缺陷,提出一种新型双Buck全桥并网逆变器拓扑,所用器件较少,结构简单;且为使该新型拓扑输出高质量的并网电压和电流,采取以电容电压和电感电流双二阶的滑模控制策略.分析新型拓扑的工作模式和等效电路,给出双二阶滑模控制器的设计过程.仿真与实验结果表明,采用双二阶滑模控制策略下的新型双Buck全桥并网逆变器能够具有很好的动态和稳态性能,且输出的并网电压谐波畸变率小,对直流输入和电网电压扰动的抑制能力强,适应于新能源发电的并网.     

光伏并网逆变器空间电压矢量双滞环电流控制新策略

提出了一种适用于三相光伏并网逆变器的双滞环电流控制改进算法.根据逆变器线电流与功率器件开关状态的关系,对线电流实行解耦控制,利用双滞环来判断参考空间电压矢量的位置,结合锁相环电路对输出的开关状态进行检测,构成频率闭环控制.最后利用Matlab/Simulink工具箱和3 kW实验平台对双滞环控制算法进行验证.结果表明,该算法保留了传统滞环控制电流跟踪响应快、有限流能力的优点,同时也有效地克服了开关频率变化不固定、开关损耗较大等问题.     

桥臂损坏下三相PWM整流器的容错及其控制策略

给出了具有容错能力的三相PWM整流器拓扑结构,分析了整流器桥臂损坏后的容错过程.对容错后重构的四开关三相PWM整流器特点及影响其性能的电容电压波动问题进行了讨论.同时,给出了用于该四开关整流器的滞环电流比较和矢量控制2种控制策略,并分析了二者的优缺点.最后,采用仿真工具Saber搭建了试验平台,仿真结果证实了容错后的四开关整流器运行正常,给工程设计与应用提供了可靠依据.     

电动汽车一体化驱动系统三相3H桥逆变器的故障相短接容错控制策略

具有车载型充电器的电动汽车拥有相互独立的电机驱动系统与电池充电装置,针对两套装置并不同时工作,成本高、重量大、占据空间资源较大等问题,提出了一种电动汽车驱动与充电一体化的新型拓扑结构,在牵引模式下该一体化拓扑的主要驱动模块等效于一个三相3H桥逆变器。研究该逆变器的电压空间矢量与消除共模电压的控制策略,分析开绕组PMSM在不同坐标系下的数学模型,给出逆变器发生桥臂开关管开路或者短路故障时将故障相短接的重构拓扑与容错控制策略,在转速、电流双闭环控制的基础上,设计"重复控制+PI"的电流内环控制方案,提出一种两相SVPWM控制策略,分析三相2H桥逆变器电压矢量状态切换过程,提出一种改进的七段式两相SVPWM控制策略。仿真和实验结果表明,如果三相3H桥逆变器发生短路故障,一体化系统通过逆变器的拓扑重构,能够实现PMSM系统的良好运行性能。     

光伏并网逆变器空间电压矢量双滞环电流控制新策略

提出了一种适用于三相光伏并网逆变器的双滞环电流控制改进算法。根据逆变器线电流与功率器件开关状态的关系,对线电流实行解耦控制,利用双滞环来判断参考空间电压矢量的位置,结合锁相环电路对输出的开关状态进行检测,构成频率闭环控制。最后利用Matlab/Simulink工具箱和3 kW实验平台对双滞环控制算法进行验证。结果表明,该算法保留了传统滞环控制电流跟踪响应快、有限流能力的优点,同时也有效地克服了开关频率变化不固定、开关损耗较大等问题。     

并网变换器电流重构模型预测容错控制

当传统并网变换器发生桥臂故障时,通过连接故障相到直流侧电容中点,重构为三相四开关容错运行结构.针对三相四开关容错变换器的交流电流传感器故障问题,提出了一种基于电流重构的模型预测功率控制方法.首先,利用采样的直流电流和正常交流传感器信息,并根据变换器电压矢量与电流关系重新构造出三相电流.其次,建立容错变换器功率预测模型,...     

开绕组永磁复合轮毂电机驱动系统容错控制

针对开绕组永磁复合轮毂(Permanent Magnet Compact In-Wheel,PMCW)电机驱动系统中单开关管开路故障工况,在60°坐标系下,提出了基于双三相四开关逆变器的电压空间矢量调制(SVPWM)重构容错控制策略。该策略采用电压解析模型法进行故障诊断,通过桥臂冗余开关组合在线模拟开关管故障,依据矢量分解准则,在一个调制周期内,一个逆变器钳位于对应三角区域顶点的相同冗余开关状态,另一个逆变器进行电压矢量合成,两个逆变器交替运行在钳位和矢量合成状态,在不增加额外器件的情况下,实现了开绕组PMCW电机驱动系统单开关管开路故障容错运行,并兼顾了双逆变器之间的功率平衡。仿真和实验验证了该容错控制策略能够实现开绕组PMCW电机驱动系统从开关管故障状态到容错运行的平滑、可靠切换。     

三相光伏并网逆变器开关损耗抑制策略

针对并网接口逆变器输出电流需要快速动态响应的运行特点,采用电流滞环控制方法控制逆变器并网,滞环调制采用瞬时值比较方式,它具有自动峰值限制能力、电流跟踪精度高、动态响应快、不依赖负载参数和无条件稳定等优点。针对电流滞环控制开关频率高的缺点,提出一种基于低开关损耗的新型滞环控制方法,对三相并网逆变器进行控制并网,对其工作原理进行了详细分析。与传统滞环控制法相比,在保证并网电流质量的同时大大减小平均开关频率,从而减少了开关损耗。理论分析和仿真结果验证了此方法的正确性、有效性。     

三相六开关容错逆变器驱动PMSM的预测转矩控制

为提高电动汽车用永磁同步电机驱动系统性能,设计了新型的三相六开关容错逆变器拓扑结构,以达到降低驱动系统故障发生率的目的;针对所用到的模型预测转矩控制策略,提出了新型的目标函数构造方法,避免了权重系数的整定,对传统模型预测控制策略中的电压矢量选择方法进行了改进与优化,以达到降低整体控制算法计算量,增加算法实用性的目的,仿真结果表明,采用新型的三相六开关容错逆变器驱动的PMSM的MPTC改进优化策略具有较强的故障容错能力,有良好的动静态性能。