三相并网/独立双模式逆变器控制策略研究

提出了一种使三相并网/独立双模式逆变器(TDMI)在复杂电网故障情况下能够平滑切换和电网正常时具有很好并网性能的控制策略。针对采用LC型滤波器的三相并网/独立双模式逆变器,提出了一种新的基于abc坐标系控制的切换方法,有效减小了基于dq坐标系控制的切换过程易产生电压电流冲击的问题,对于严重电网故障也具有良好的切换性能,实现了双模式运行的平滑切换;采用了并网模式下引入电容电流补偿的电感电流闭环控制和独立模式下采用电容电压外环电感电流内环的控制方案,保证了逆变器在并网模式和独立模式下都具有很好的控制性能。仿真结果证明了该控制方案的有效性和切换方法的可行性。     

双模式逆变器无缝切换控制策略的仿真分析

风力发电中,为了保证重要负载的不间断供电及电网故障时风电系统的及时脱网,就需要使逆变器能够在离网与并网双模式下平滑切换。故分别设计了逆变器离网与并网模式的控制策略,实现了离网运行时重要负载正常工作,并网运行时单位功率因数并网,在此基础上以减少两种模式切换过程中的电压电流冲击为目标,设计了两种模式的无缝切换方法,最后通过仿真验证了设计的正确性和合理性。     

基于储能的双模式逆变器并网/离网无缝切换

基于储能的双模式逆变器可以在并网和离网两种模式下运行。并网运行时,由于电网电压的箝位作用,逆变器以电流源形式运行;离网运行时,为继续给重要负载供电需要双模式逆变器维持系统电压稳定。为保证对负载的不间断供电,需要实现并网/离网的无缝切换。从离网到并网切换时,需要调整双模式逆变器的逆变电压与电网电压一致;从并网到离网切换时,需要锁定切换前的负载电压的相位、幅值,以使离网后的逆变电压和并网电压保持一致。根据上述方法,在PSCAD/EMTDC软件中对双模式逆变器的并网/离网切换进行了仿真,在一台30kVA的双模式逆变器上进行实验。仿真和实验结果表明,该方法是有效的。     

微电网运行模式平滑切换的控制策略

研究了一种典型微电网拓扑结构运行在孤岛、并网模式下的切换问题。分布式发电微电网系统是位于用户附近的小型模块化电力能源,它靠近用户现场并可以在配电电压等级上实现与大电网联网,具有节省输电投资、提高供电可靠性、减轻大电网供电压力、减轻环境污染的优点。本文针对交直流混合母线微电网系统切换问题展开研究,分析了典型交直流混合母线微电网的拓扑结构与逆变器控制策略,针对两种不同切换模式给出了与之对应的控制算法,有效地提高了微电网系统切换过程中的稳定性。     

三相逆变器的建模及其控制

功率开关的动作使三相逆变器成为一种典型的切换系统,常规的控制方法基本是从线性系统出发设计的,但是这些方法不能有效地反应逆变器的内在特性。因此在考虑逆变器的混杂特性的基础上,直接从切换理论出发,构建三相逆变器的数学模型,并给出了一种切换控制方法。该算法不需要复杂的坐标变换和解耦运算,就可以实现交流信号的有效跟踪,使得三相逆变具有了更高质量的正弦输出电流,仿真实验验证了该算法的有效性。     

微电网平滑切换控制方法及策略

微电网由并网运行模式到孤岛运行模式的平滑切换是保证微电网区域内重要负荷持续可靠供电的重要手段。文中利用MATLAB/Simulink仿真软件建立了逆变器微源类型的微电网模型,实现了微电网并网及孤岛2种运行模式及其相应的控制方法。在推导控制器系统传递函数的基础上,分析了控制参数对系统频谱特性的影响,并通过时域仿真研究了控制参数对微电网运行模式切换暂态过程的影响规律,在此基础上提出了基于控制器状态跟随的微电网平滑切换控制方法。同时,从微电源容量与微电网内负荷匹配程度的角度,提出了3区域平滑切换控制策略,有效地减小了微电网2种运行模式切换过程中的暂态振荡。通过仿真验证了所提出的平滑切换控制方法及策略的有效性。     

一种新颖有效的逆变器无缝切换方法

并网/独立双模式运行逆变器由于具有较好的经济性,并能够不间断地为负载提供电能等优点,近年来成为研究的热点。提出了一种有效的并网与脱网过程的无缝切换方法。在并网过程中采用了先检测电网是否满足并网要求,继而进行幅值相位跟踪,最后合上并网开关并进行并网软启动,脱网则采用了零电流与零电压的脱网方法。该方法较易于采用数字化完成。仿真和试验结果证明,该方法可有效地实现并网和脱网的无缝切换过程。     

四桥臂三相逆变器的特定谐波消除控制

提出了四桥臂三相逆变器的特定谐波消除控制(selected harmonic elimination ，SHE)方案。传统的SHE思想利用傅里叶分析建立消除低次谐波的方程，在单相逆变器和三桥臂三相逆变器中得到较广的应用，该文将SHE思想扩展应用于四桥臂三相逆变器中。4个桥臂开关管的控制脉冲产生思路为：①逆变器的3个桥臂采用SHE技术消除6k±1次谐波(其中k为1、2、3 …)；②通过第四桥臂产生和其余3个桥臂产生的3k次谐波相抵消的低次谐波。此方法消除了四桥臂逆变桥产生的所有低次谐波，输出电压总谐波含量(hTHD)小，开关频率低，适用于中大功率中高频输出的应用场合。采用本控制方法的四桥臂三相逆变器还具有不平衡负载下相电压不平衡度小、输入直流电压利用率高等优点。仿真研究和实验结果验证了理论分析结论。该文的拓展型SHE控制思想还可以扩展应用于M桥臂M-1相输出的场合。     

一种新的三相四桥臂逆变器控制方法

针对现有三相四桥臂逆变器控制方法比较复杂的缺点,提出一种新的第四桥臂与前三桥臂分别独立控制的控制方法,该方法与传统的三桥臂逆变器控制方法相兼容,简单易行,且方便对老产品进行改造.文中对四桥臂逆变器的三维空间矢量进行了分析,得出第四桥臂可独立控制的结论;建立了四桥臂逆变器的大信号模型,并在此基础上给出了相应的理论依据.仿真和实验结果进一步验证了该控制方案的正确性与可行性.     

机车辅助电源三相逆变器研制

研究了以TMS320F2812DSP为控制核心的机车三相交流辅助电源的设计。详细分析了基于旋转坐标变换的电压电流双闭环控制策略的参数设计;给出了系统控制算法;搭建了35kW的逆变器样机。实验结果验证了该方案设计的可行性。     

微网系统运行模式平滑切换控制策略

针对对等结构的微网系统,提出了一种在联网运行模式和孤岛运行模式下平滑切换的控制策略。首先,微网中储能逆变器在两种运行模式下均采用下垂控制方法,孤岛发生时逆变器无需切换控制算法,减小了两种运行模式切换过程中的暂态响应。其次,提出基于分层控制和电压频率恢复控制的微网预同步控制方法,实现了微网系统由孤岛运行模式向联网运行模式的平滑切换。给出了微网逆变器、微网系统二次电压频率恢复控制和预同步控制算法的详细理论分析,最后通过实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

交直流微网PCC无缝切换控制策略研究

微网有两种典型运行模式,即并网运行模式和孤岛运行模式,当两种模式间需要切换时,为满足负载的不间断供电及较高的供电质量,微网与电网的公共连接点(PCC)是否能达到无缝切换已成为衡量微网系统控制策略优劣的主要指标。针对采用主从控制组网策略的交直流混合母线微网,通过深入分析微网的两种典型运行模式间进行无缝切换所需满足的条件,提出基于调频调相的PCC无缝切换控制策略。实验结果验证了所提出无缝切换策略的准确性、快速性和可靠性。     

不平衡工况下基于虚拟阻抗法的并联三相四桥臂逆变器的桥臂控制

不平衡工况下,三相四桥臂逆变器并联系统不仅可以输出平衡的三相电压波形,而且还可以拓展系统的容量。与传统的三桥臂逆变器并联系统相比,三相四桥臂逆变器并联系统需要对正序、负序和零序电流进行控制,因此三相四桥臂逆变器的并联控制系统更为复杂。该文对三相四桥臂逆变器并联运行时,各序电流的分配进行了分析。为了使逆变器输出的正序、负序和零序电流能够按并联逆变器的容量分配,提出了正序电流使用下垂控制、负序电流与第四桥臂电流使用虚拟阻抗法分别控制正序、负序和零序电流的分配,并且对三相四桥臂逆变器的前三桥臂与第四桥臂分别进行控制,最终在不平衡工况下使并联三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡且输出电流和输出功率按并联逆变器的容量分配,减小系统的环流。仿真和实验验证了该方法的有效性。