基于单周期的三相并网逆变器控制策略研究

研究单周期控制及三相并网逆变电路的优化设计问题,将单周期控制方法运用到并网逆变器中,提出了一种基于单周期的逆变控制策略.分析了三相并网逆变器中开关管的动作顺序与电网电压的关系,推导出了开关管的触发脉冲与电网电压之间的逻辑关系,提高了控制性能.实验结果证明将单周期控制策略应用于三相并网逆变器中可以快速地将输出畸变电流校正为正弦电流,并实现输出电流对电网电压的跟踪,达到很好的功率因数校正效果.     

三相交错级联变流器研究

针对常见的H桥级联变流器拓扑结构或需要多个直流电源、难以实现四象限运行,或成本高、控制算法复杂等问题,提出了一种三相交错级联变流器拓扑结构及其调制方案。该变流器由3个三相两电平变流电路两两错相联结而成,结构简单,直流电压利用率高;采用错时采样脉宽调制技术,降低了开关损耗和输出波形畸变率。Matlab/Simulink仿真结果表明,基于错时采样脉宽调制技术的三相交错级联变流器输出波形正弦度好,谐波含量低。     

改进无差拍控制在单相并网逆变器中的应用

为解决在单相并网逆变器中应用无差拍控制时,由于采样及处理器计算的延时而导致系统不稳定的问题,提出了一种基于CMAC神经网络的无差拍控制策略。控制策略通过MPPT算法跟踪光伏电池的最大输出功率,然后将最大功率减去电路中功率损失后除以电网电压的有效值平方得到逆变器参考电流的系数k,再根据CMAC神经网络预测出下一时刻的电网电压和参考电流,最后计算出下一时刻的开关周期的占空比对逆变器进行控制。此方法实现了对采样及处理器计算的延时的补偿,可提高了系统的稳定性,使并网逆变器的输出电流快速、准确地跟踪电网电压,降低逆变器输出电流中的总谐波歧变。通过对该策略进行了仿真和试验,结果表明该控制策略有效性和可行性。     

自然坐标系SVPWM四桥臂中频逆变器调制策略研究

三相四桥臂中频逆变器逐渐成熟,能满足航电和雷达设备对中频电源的需求,且能在不平衡负载下保持三相电压稳定。为研究逆变器带不平衡负载能力,首先分析了自然坐标系下空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,减少了在αβγ坐标系下坐标变换、矢量选取与占空比计算的复杂性,利于实现DSP数字化控制。通过分析三相四桥臂的平均电流模型,实时采样负载电流并计算参考电压,使逆变器能适应各种不平衡负载,采用PI控制稳定系统输出电压。经仿真和实验验证,逆变器带非线性负载和不平衡负载能力强,输出电压波形THD小。     

基于三次谐波注入的PWM调制技术仿真研究

针对传统载波移相SPWM调制技术调制下的级联H桥多电平大功率变流器输出电压利用率不高的问题,提出了三次谐波注入法,它能够在不影响逆变器负载电流和电压的情况下优化逆变器的输出,提高电压利用率15％且不影响输出电压谐波含量。本文详细分析了级联H桥三相多电平变流器的工作过程和三次谐波注入法的基本原理,并经分析得出了三次谐波注入PWM调制技术较之传统载波移相SPWM调制技术优越的结论。最后,通过Matlab／Simulink软件仿真验证了上述结论的正确性和可行性。     

基于DSP的单相桥式级联逆变器SPWM的研究

级联型多电平逆变器拓扑及其控制策略的研究和实现是当前高压大功率电能变换器实现的重要环节。文章介绍了2H桥级联五电平逆变器的主电路,采用了载波相移PWM法对其控制,分析了电路的工作原理和控制规则,推导出了输出电压的解析表达式;采用TI公司DSP芯片TMS320F2812控制器设计实现了控制电路。对2H桥级联型五电平逆变器的输出电压波形和频谱的实验分析结果验证了理论分析的正确性,证明了控制方法的正确性和DSP实现载波移相技术的便捷性。     

三相逆变器的并机模拟系统

针对传统分布式电源仅能独立运行且效率低的缺点,研究设计了一种以单片机为控制核心的三相逆变器并机系统。半桥驱动器EG3012对逆变桥臂进行增强型驱动,EG8030芯片产生三相SPWM信号,主控芯片采用RX23T单片机进行并机控制,可实现单路三相逆变器运行、两路三相逆变器并机运行,并在LCD液晶显示输出电压、电流及频率。模拟测试中,系统稳定性、可靠性更强,输出效率更高,应用于实验室的大型供电电源系统中,运行效果良好。     

新型太阳能光伏并网逆变器仿真分析

介绍并分析一种新型太阳能光伏并网逆变器的拓扑结构及其工作原理。为改善输出波形质量,减少并网电流谐波,该新型逆变器省略传统逆变桥臂的死区设定,通过控制逆变桥臂的直通矢量占空比实现光伏阵列输出电压的升压功能。利用MATLAB软件对逆变器控制模式进行仿真,仿真结果证明理论分析的正确性和有效性。     

PCI控制的九开关逆变器及谐波补偿控制研究

针对独立电源系统中,传统逆变电路与谐波补偿电路为两个并联式三相电压型逆变器,存在生产成本高、体积庞大、PI控制策略下逆变输出电流质量较差等问题。提出一种逆变与APF谐波补偿一体化的九开关控制拓扑结构,同时对九开关逆变器采用PCI控制策略,可在 坐标系下追踪交流信号减小稳态误差。通过Matlab/Simulink环境中的仿真研究表明,该控制方案能实现交流信号幅值和相位零稳态误差,加快系统的动态响应,明显减小电流信号的波动,保证了系统的稳态和动态性能。同时,系统谐波补偿效果较好,THD值下降,输出得到稳定的三相正弦交流信号,证实了该方法的有效性。     

级联式STATCOM解耦控制策略

在级联式H桥多电平的静止同步补偿器(STATCOM)控制系统中,由于耦合效应,三相总直流侧电压控制和单个电容电压平衡控制之间会产生影响,不利于平衡控制问题的解决。针对该问题推导出解耦的条件,提出在解耦情况下的平衡控制策略。在实现无功补偿的同时,解决各H桥直流电容电压动态的平衡。搭建十三电平级联H桥STATCOM的仿真模型和七电平实验平台,仿真、实验结果说明该控制策略对无功补偿具有良好的补偿性能,且直流侧电容电压在控制范围内稳定波动,验证了控制策略的可行性。     

串联H桥多电平逆变器特定谐波控制组合法

针对串联H桥多电平逆变器输出阶梯电压波形中存在低频谐波的问题,提出了一种特定谐波控制组合法。该方法以梯形波调制为基础,利用等面积法原理和谐波注入组合法,通过简单的三角公式递推计算获得实现特定谐波消除的开关导通角,并对开关导通角进行优化,从而实现谐波抑制。以三相九电平串联H桥逆变器为例,进行了仿真和实验,结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于单周期控制的Z源光伏并网逆变器的研究

针对传统的光伏并网发电系统存在输出电压低且波动范围大,能耗大,可靠性差等问题,提出了一种基于单周期控制的Z源光伏并网逆变器的设计方案,分析了Z源逆变器的电路结构及特点,详细介绍了Z源逆变器单周期控制策略的实现,并采用Matlab/Simulink建立了仿真模型。实验结果表明,Z源逆变器具有良好的升压作用,降低了对光伏电池电压等级的要求;采用单周期控制技术能够很好地跟踪电网电压,从而实现了单位功率因数。     

级联变频器输出性能与载波移相量关系研究

载波移相PWM(CPS-SPWM)技术应用于级联型多电平变频器时,可在较低器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,从而改善其输出性能。目前载波移相量存在2π/N和π/N两种方式,且对不同级联数目的变频器输出有不同影响。为此,以载波移相技术的理论分析为切入点,研究了H桥级联型变频器输出性能与载波移相量的关系,2π/N移相方式对应的输出电压电平数在级联数是奇数情况下为2N+1,偶数情况下为N+1。而π/N移相方式不论级联数目奇、偶,对应的输出电压电平数均为2N+1。通过建立仿真模型及搭建实验平台加以验证,根据实验结果从谐波分析角度得出,π/N较之2π/N移相方式具有明显优越性及良好的谐波特性,目前π/N移相方式已成功应用于某水泥公司窑头风机变频系统并取得良好经济效益。     

基于单周控制的单相并网逆变算法

提出一种基于单周控制的小型风力发电机组逆变并网算法.该方法结合PI调节和单周控制,在半周期内把逆变器等效为BUCK电路进行分析,使单相全桥逆变器工作在并网状态.基于该算法的单相并网逆变器在半周期内有一对开关管保持关断状态,与传统的双极性调制方式比较,能降低开关损耗,也可避免因加入死区时间带来的波形失真.Simulink仿真结果表明:在风机输出功率变化以及电网电压幅值受到扰动的情况下,基于单周控制的单相并网逆变器的输出电流能有效、快速地跟踪参考电流,并能与电网电压的频率、相位保持一致,从而使小型风力发电机组达到对电网输入能量的要求.实现该方法的硬件电路较为简单,宜作进一步研究应用.     

Fuzzy logic controller and cascade inverter for direct torque control of IM

In this paper, a five-level cascaded H-bridge multilevel inverters topology is applied on induction motor control known as direct torque control (DTC) strategy. More inverter states can be generated by a five-level inverter which improves voltage selection capability. This paper also introduces two different control methods to select the appropriate output voltage vector for reducing the torque and flux error to zero. The first is based on the conventional DTC scheme using a pair of hysteresis comparators and look up table to select the output voltage vector for controlling the torque and flux. The second is based on a new fuzzy logic controller using Sugeno as the inference method to select the output voltage vector by replacing the hysteresis comparators and lookup table in the conventional DTC, to which the results show more reduction in torque ripple and feasibility of smooth stator current. By using Matlab/Simulink, it is verified that using five-level inverter in DTC drive can reduce the torque ripple in comparison with conventional DTC, and further torque ripple reduction is obtained by applying fuzzy logic controller. The simulation results have also verified that using a fuzzy controller instead of a hysteresis controller has resulted in reduction in the flux ripples significantly as well as reduces the total harmonic distortion of the stator current to below 4 %.     

基于电网电压定向的光伏并网逆变器系统研究

针对传统的光伏并网系统逆变控制策略存在控制复杂、谐波含量多的问题,提出了一种基于电网电压定向的光伏并网逆变器直接电流控制方法,给出了以TMS320F2812为主控制器的三相光伏并网逆变器系统的硬件及软件设计。该逆变器直接电流控制方法采用过零检测电路测量电网电压的过零点时刻,得出过零点时刻的电网电压的旋转角度,从而得到逆变器输出电压的幅值和相位;采用SVPWM技术控制IPM的开断,使逆变器输出上述幅值和相位的电压,从而实现单位功率因数并网发电功能。实验结果表明,该逆变器直接电流控制方法简单,逆变器输出电流与电网电压基本保持相同的频率和相位,并网发电功率因数接近于1。     

矿用级联型高压变频器母线电容控制策略

针对H桥逆变器级联型高压变频器母线电容体积大的问题,提出了一种在基波调制信号中注入三次谐波以减小母线电容容量的控制策略。在总调制比不变的情况下,三次谐波注入等价于将母线电容电流的低次谐波部分转化为高次谐波,从而减小了母线电压纹波。推导了母线电容电流谐波含量与三次谐波注入量的关系,并给出了不同功率因数下三次谐波最大注入量的表达式。Matlab/Simulink仿真结果表明,在功率因数为0.85的典型负载下,采用本文控制策略可将母线电容容量降低24.2%,验证了该控制策略的可行性和有效性。