光伏系统单相高频链正弦波逆变器的拓扑研究

归纳与分类了近年提出的多种应用于可再生能源以及光伏发电系统的单相高频链正弦波逆变器拓扑结构,概括与讨论了各种变换器拓扑的优点、缺点,总结了DC/AC逆变器应用于光伏发电系统所面临的技术要求、挑战以及有可能采用的新技术,为研究、开发下一代高性能DC/AC逆变器提供了技术参考。     

微电网光伏发电系统控制与稳定性研究

在分析光伏电池原理及最大功率跟踪基础上,分析了含光伏发电系统的微电网模型。对光伏系统控制采用的是两级式控制,前级Boost DC/DC实现光伏阵列最大功率跟踪控制以稳定直流母线电压,并可升高电压以满足后级逆变器需要。后级为DC/AC逆变器,对逆变器采用V/f控制策略,此控制策略用以保证微电网的频率电压的稳定性。在Matlab/Simulink平台搭建含光伏发电系统的微电网仿真模型,分别对在并网运行时改变光照和在孤岛运行时改变负荷进行仿真,验证控制策略能够保证光伏发电系统的稳定运行。     

两级式光伏发电系统低电压穿越控制策略研究

随着中功率两级式光伏逆变器在大中型发电系统中的大规模应用,基于两级式光伏逆变器的低电压穿越控制技术得到越来越多的研究。与单级式光伏逆变器相比,两级式光伏逆变器存在前级DC/DC变换器和后级DC/AC逆变器,控制更复杂,低电压穿越难度更大。文中首先进行了系统建模,然后提出了一种基于控制模式无缝切换的低电压穿越控制策略,DC/DC变换器在稳态时作为MPPT控制器进行最大功率点跟踪,DC/AC逆变器作为恒压源稳定直流母线电压。在低电压穿越时,DC/DC变换器以恒直流母线电压方式运行,DC/AC变换器以有功无功模式运行。此方法可以解决低电压穿越过程中有功不匹配而导致的直流母线过压的问题。最后,通过在一台40k W的两级式光伏并网逆变器样机上进行实验,验证了理论分析的正确性及可行性。     

基于Boost-Cuk拓扑的优化滑模控制MPPT技术

针对现有最大功率点跟踪(MPPT)控制方法的不足,结合光伏系统非线性和滑模控制动态响应速度快、鲁棒性好的特点,提出一种基于Boost-Cuk拓扑的优化滑模控制MPPT技术。光伏阵列DC/DC升压电路采用最新高增益Boost-Cuk拓扑结构,控制器采用优化滑模控制技术。为削弱功率抖振,系统稳定在最大功率点(MPP)时采用固定占空比控制,MPPT模式下采用优化滑模控制。在建立光伏发电系统平均状态数学模型的基础上对BoostCuk DC/DC变换电路以及优化滑模MPPT控制器进行了数字仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,在光照强度变化情况下,采用Boost-Cuk拓扑的优化滑模控制器稳态抖振很小,能快速稳定地跟踪到MPP,控制算法实用有效。     

实用单相并网逆变器的设计

光伏发电系统的核心是并网逆变器,根据单相光伏并网逆变器的基本原理和控制策略,设计的单相并网逆变器采用前级DC/DC高频升压,后级DC/AC工频逆变的前后两级结构,这样的设计模式具有电路简单、性能稳定、转换效率高等优点。给出了硬件主回路,DC/DC控制模块选用的是SG3525控制芯片,DC/AC控制模块选用TI公司的DSP芯片TMS320F240作为控制CPU,通过其精确控制使整个逆变器可靠、稳定的工作。     

后备式光伏发电系统的研究与设计

以光伏发电技术为基础,结合电力电子和微机控制等技术,研究并设计了后备式光伏发电系统.与传统的独立式光伏发电系统相比,该系统能够拧制人阳能电池自动跟踪太阳光,并实现光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)控制和对蓄电池的充放电保护等功能.最后,建立了功率变换器以实现DC/DC,DC/AC变换.实验结果验证了该系统的可行性利实用性.     

光伏发电最大功率跟踪控制器的设计

针对目前太阳能发电系统效率低的问题,本文利用微控制器设计了一种太阳能光伏发电最大功率跟踪控制器。该控制器采用升降压式DC/DC转换电路,利用电压扰动法实现最大功率点跟踪,使太阳能光伏电池始终保持最大功率输出;控制器还能实时测量蓄电池的端电压,对蓄电池进行充放电保护。该控制器软硬件结合、可靠性高,提高了太阳能光伏发电系统效率,并延长了蓄电池使用寿命。     

用于分布式光伏发电系统的微型逆变器综述

微型光伏逆变器因为对环境的适应性强、可以采用模块化技术、扩容容易等优点,非常适合应用于分布式光伏发电系统。本文分析了微型光伏逆变器的发展与现状,根据微型光伏逆变器的工作特点,指出了微型光伏逆变器需要解决的关键技术,包括电路拓扑、高效率变换技术、并网电流控制技术及无电解电容变换技术,重点对微型逆变器的电路拓扑进行了介绍。     

150W独立式光伏逆变器的设计

介绍了150W独立式光伏逆变器,它可以和太阳能电池、充放电控制器以及蓄电池组组成独立式光伏发电系统,为负载提供220V交流电.综合比较3种逆变器的优缺点,采用了修正正弦波逆变器.该逆变器由带隔离变压器的推挽电路、不控整流电路和全桥逆变电路三级变换环节组成,控制均采用专用的脉宽调制集成电路芯片.     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动。以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能。光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制。在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理。在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环。系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能。当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定。对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效。     

逆变电源输出交流电压分段式前馈控制方法研究

为解决水泵三相AC 660 V电机在DC 750~1 250 V下的供电及起动问题,通过开展电机驱动系统设计研究,形成了以两电平主电路结构、电压空间矢量脉冲宽度调制技术和电压/频率恒定控制策略为基础的水泵电机逆变变频控制方案。在方案中针对较宽输入直流电压范围下的输出交流电压控制技术进行了攻关并取得了突破,形成了相应关键技术解决方案。通过水泵负载试验,全面验证了该方案的有效性和可行性。     

异步联网工程柔性直流测量异常导致功率反转机理分析和优化策略研究

云南电网与南网主网直流背靠背异步联网工程中采用了柔性直流输电技术,针对异步联网工程柔性直流因直流电压测量异常导致功率反转的问题进行了分析。在现有异步联网工程柔性直流输电系统控制器结构的基础上,通过理论分析得到了发生功率反转时测量偏差系数的临界值和功率反转期间直流电压的真实值计算方法;提出了逆变侧只采用定有功功率控制且选取整流侧和逆变侧计算的有功功率较大者作为控制器功率测量值输入的优化策略。通过异步联网工程柔性直流的EMTDC仿真模型,验证了所提优化策略的有效性和可行性。     

Analysis of a novel four-level DC/DC boost converter

In this paper, novel two-quadrant buck/boost and one-quadrant boost four-level DC/DC power converters are introduced. The primary application for these converters is that of interfacing a low-voltage DC source, such as a fuel cell or battery, to a high-voltage four-level inverter. One important feature of the four-level DC/DC power converters proposed is the ability to perform the power conversion and balance the inverter capacitor voltages simultaneously. With the capacitor voltage balancing, it is possible to obtain the full voltage from the inverter. For the boost converter, the steady-state and nonlinear average-value (NLAM) models are developed. The NLAM is verified against a detailed simulation of a four-level converter/inverter drive system. The proposed converter is experimentally verified using an 18 kW converter/inverter system     

风光互补正弦波逆变电源的智能化设计

介绍了智能风光互补单相正弦波输出的控制与逆变一体化逆变电源的硬件结构、工作原理及其软件设计方法,并运用PSpice仿真手段分析验证。该技术已成功地应用于600W,220V/50HzDC/AC风光互补单相正弦波输出的控制与逆变一体化逆变电源的设计开发中,并即将投入批量生产。     

A Multi-Level Power Converter Interface for a Battery Energy Storage System

Abstract—

This study proposes a multi-level power converter for a battery energy storage system (BESS) with bidirectional power flow. The multi-level power converter includes a DC-DC power converter, a selection switch set and a full-bridge inverter. The DC-DC power converter performs bidirectional power conversion and provides a DC voltage that is greater than the peak voltage of the utility. Integrating the selection switch set and the full-bridge inverter produces a five-level AC voltage that controls the real power flow and the reactive power flow between the battery set, the DC-DC power converter and the grid. Because partial power is directly processed using only the selection switch set and the full-bridge inverter, the DC-DC power converter is operated only when the grid voltage is greater than the voltage of the battery set. Therefore, the power conversion efficiency for the proposed BESS is improved. The proposed BESS uses only eight power electronic switches, so the power circuit is simplified. A hardware prototype with a digital signal processor controller is used to verify the performance of the proposed BESS. The experimental results are as expected.     

基于Buck变换器的无刷直流电机转矩控制仿真

无刷直流电动机（BLDCM）存在转矩脉动的突出缺点，提出了一种基于直流环节电压控制和模糊PID控制器的新型混合控制策略，以抑制无刷直流电机的转矩脉。电路拓扑包含功率因数校正降压转换器和逆变器。降压转换器通过控制直流电路电压来降低换向转矩脉动，使用模糊PID控制器和脉冲宽度调制（PWM）技术的逆变器在导通区域提供适当的电流。 Buck变换器降低了通过控制直流环节电压换向转矩脉动，逆变器使用模糊PID和PWM技术提供导通区域的电流。该方法能够消除传导区转矩脉动,削弱换相区转矩脉动，仿真结果表明，该策略具有功率因数校正功能，可有效抑制转矩脉动，提升电机运行的鲁棒性。     

晶闸管变换器嵌入式数字触发控制系统设计

课题对晶阐管变换器蓄电池化成电源系统及其数字化和嵌入式控制技术进行研究，设计一种具有总线接口和智能控制功能的晶阐管数字触发控制器。     

Electrical machines based DC/AC energy conversion schemes for the improvement of power quality and resiliency in renewable energy microgrids

The power quality and resiliency (or self-healing capacity) characteristics of a renewable energy based microgrid (REM) are limited majorly due to their inherent dependency on the static power electronics based energy conversion devices. Whereas, conventional electrical machines based power plants possess good power quality and resiliency characteristics due to their high inertia and control features. So, the REMs’ research need to be shifted towards making its operation similar to conventional electrical machines based power plant. With this intent, this paper proposes two DC/AC energy conversion schemes that are designed based on the theory of electrical machines such as DC Motor (DCM) and Doubly Fed Induction Generator (DFIG). The first scheme is a rotary inverter (named as RDCMIGI) that replaces the conventional static power electronic inverter with a real DCM-DFIG set. The second scheme is a static inverter (named as VDCMIGI) that uses a pulse width modulated power electronic inverter, whose modulating signals are generated through a closed loop virtual DCM-DFIG based control system. These two schemes emulate the behavior of electrical machines based conventional power plant in REM, which leads to the improvement of power quality through the smooth control of voltage/frequency and resiliency through the injection of necessary moment of inertia. For the analysis, the conventional/proposed energy conversion schemes are modeled in MATLAB/Simulink® and are tested during various uncertainties. From the results, it is observed that the proposed DC/AC energy conversion schemes have effectively improved the power quality and resiliency, and thereby, leverages REMs as better future grids.