新型混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略

为解决现有非对称级联多电平逆变器存在低压单元电流倒灌和输出电平数少的问题,提出一种基于开关电容电路的混合级联多电平逆变器。首先,在两单元非对称级联H桥型逆变器的低压单元中嵌入一个开关电容电路,有效避免了低压单元电流倒灌,且输出电平数得以增加。然后,为减少所提方案应用于三相系统时所需直流电源的数量,提出了用三电平中点箝位型或T型逆变器电路作为高压单元的三相混合级联多电平逆变器拓扑。之后,针对所提逆变器拓扑的特性,提出了含有移相载波和层叠载波的混合调制策略,在满足逆变器输出高质量正弦脉宽调制电压波形的同时,有效减小了开关电容电压纹波和开关器件的切换频率及开关应力。最后,通过实验验证了所提混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略的可行性。     

适用于中点箝位型三电平逆变器的多目标调制策略

为同时实现中点箝位型三电平逆变器的中点电压平衡和共模电压降低,分别分析了基于载波脉宽调制（CBPWM）和基于虚拟空间矢量脉宽调制（VSVPWM）的中点电压平衡和共模电压降低方法。基于CBPWM提出一种可以降低共模电压的载波脉宽调制（RCMV＿CBPWM）策略,可将大多数工作区域的共模电压限制在直流侧电压的1/6以内。为了实现上述2个目标,同时不过分增加开关损耗,在RCMV＿CBPWM基础上提出了一种多目标调制（MOPWM）策略,在全调制度和全负载功率因数范围内,共模电压可限制在直流侧电压的1/6以内并实现中点电压平衡,且其开关损耗低于VSVPWM。比较了MOPWM、RCMV＿CBPWM和VSVPWM在中点电压控制、共模电压降低和开关损耗降低方面的性能。实验结果验证了MOPWM的可行性和优越性。     

有源中点箝位型五电平光伏并网逆变器研究

五电平逆变器具有输出电压谐波小、电磁干扰小等突出优势,但由于传统二极管箝位电路在输出电平数超过三电平时,存在直流侧平衡问题,并未在光伏系统中使用。有源中点箝位型(ANPC)多电平电路因其可在输出有功功率时保持直流侧稳定,故在此将该电路使用在五电平光伏逆变器中。根据该电路特点采用空间矢量调制方法和依据空间矢量的直流侧中点电位控制策略。最后通过仿真和实验验证了所提方法的可行性。     

开关电感型单相五电平电流源逆变器

多电平电流源逆变器因具有高安全性、低输出谐波特性等优点得到广泛关注。提出了一种开关电感型单相五电平电流源逆变器,其直流控制单元采用Buck结构,为电感提供了独立的充放电回路,实现了电感电流控制与输出电流控制的完全解耦,使用较小电感即可控制电流稳定。所提逆变器采用开关电感结构形成多电平输出,减少了器件数目,利用其高度对称性可简化外围电路设计。针对于单相逆变器输入侧电感电流存在二倍频波动的问题,在传统比例积分控制的基础上,增加功率前馈控制,以储能电感在每个开关周期内实现电流恒定作为先决条件,折算不同状态下直流侧开关器件的占空比扰动量,在不增加电路复杂度的前提下,采用较少器件和小储能电感有效抑制了电感电流的二倍频波动,减小了输出电流中3次谐波含量和总谐波畸变率,提高了输出电能质量。最后,通过仿真和实验验证了所提拓扑和控制策略的可行性。     

单级模块化多电平光伏并网逆变器研究

提出了基于模块化多电平变换器(MMC)的光伏并网发电系统的单级双闭环控制策略。电压外环为电流内环提供与电网同相位的并网参考电流,电流内环采用比例谐振(PR)控制器以实现并网电流的无静差调节。采用增量电导法完成最大功率点跟踪(MPPT)任务,基于反馈控制的思想,通过对各子模块的参考电压进行微调,实现电容电压平衡控制。该光伏逆变系统的拓扑结构不仅具有高度模块化和用户定制的优点,而且能适应一定范围的光伏电池电压波动。实验结果证明了所提方法的正确性和可行性。     

新型单相T型五电平非隔离光伏逆变器

提出了一种基于传统单相H桥拓扑和T型NPC拓扑相结合的五电平非隔离单相光伏并网逆变器拓扑结构,该拓扑包括两种结构,即通常的单相全桥和T型中点钳位结构.该拓扑通过一个由双向开关管组成的T型中点钳位结构来获得五电平,称之为T型五电平拓扑.具体分析了该新型拓扑的工作模态与共模漏电流抑制能力,该新型拓扑具有较高的效率,具有较低的泄漏电流,相比于传统的三电平拓扑具有很小的并网电流谐波和较低的开关管电压应力,可以减少并网逆变器的滤波成本和开关管器件成本.最后通过仿真和实验验证了理论的正确性.所提出的T型五电平拓扑符合非隔离光伏并网逆变器的相关标准,适用于光伏逆变器市场.     

非隔离型三电平逆变器漏电流抑制与中点电位平衡控制

针对中点钳位型三电平逆变器在光伏并网系统中存在的漏电流和中点电位不平衡的问题,文中对漏电流产生的机理和影响中点电位的因素进行了分析.针对已有调制策略存在的不足,在已有调制策略的基础上,对传统调制策略下的调制扇区进行重新划分,并在此基础上选择合适的开关序列,得到一种新型的大中小矢量调制策略.文中所提调制策略的共模电压变化...     

具有飞跨电容辅助桥臂的五电平高压并网逆变器

结合当前五电平高压并网逆变器拓扑研究现状,提出了一种具有飞跨电容辅助桥臂的五电平中点钳位(5L-NPC)逆变器拓扑,并利用飞跨电容技术实现了中点自平衡,可作为10kV等级的风力发电、光伏等大功率并网逆变器或静止同步补偿器(STATCOM)。首先分析了造成常规5LNPC逆变器3个直流中点不平衡的原因,随后详细说明了飞跨电容技术实现中点自平衡的原理,并给出了相关参数的选取范围,最后通过实验验证了所提拓扑的正确性与可行性。     

一种不隔离三电平双Buck光伏并网逆变器

为提高变换效率,无变压器式光伏并网逆变器是近年来的研究热点。针对无变压器拓扑的漏电流问题,提出一种三电平双Buck光伏并网逆变器,是在独立型双Buck三电平逆变器基础上,简化其电路结构得到。对地寄生电容电压被输入电容钳位在母线电压的一半,消除了漏电流。该拓扑续流回路经过的器件较传统拓扑数量少,且不经过性能较差的体二极管,有利于获得更高效率。还提出和分析包括均压控制在内的多环控制策略。仿真和实验验证了该结构及控制方案的正确性和可行性。     

光伏多功能并网逆变器不同出力状态下无功和谐波优化方法

利用光伏多功能并网逆变器所具有的电能质量治理、谐波谐振抑制的主动优势,结合逆变器在不同出力状态下光伏发电系统的输出特性,构建光伏多功能并网逆变器不同出力状态下的无功和谐波优化方法。在所提3层优化策略中,上层优化策略以光伏并网有功功率最大化为目标函数,中层优化策略以电压谐波总畸变率和电压偏差达到相应电能质量规定指标为目标函数,下层优化策略以电压谐波总畸变率和电压偏差最小为目标函数,并采用自适应蚁群算法进行求解。基于IEEE 33节点系统进行算例分析,结果表明：基于逆变器不同出力状态的优化方法可以有效改善电网的电能质量,较好地提升电网运行的经济性;在系统稳定运行的基础上,光伏多功能并网逆变器在不同出力状态下分阶段、分主次地治理谐波和调整电压偏差,治理效果更佳。     

单相非隔离光伏并网逆变器拓扑推演与分析

针对单相非隔离光伏并网逆变器具有的漏电流问题,对单相非隔离半桥型和全桥型两大类拓扑进行拓扑演化推导,建立了一个桥式拓扑演化网络,研究分析了单相非隔离光伏并网逆变器拓扑的特点,明确了拓扑之间的相互联系,总结出各种桥式拓扑之间的演化规律。并利用总结出的演化规律推导出一种新型拓扑,进一步证明了所提出的演化规律。最后通过PSIM仿真软件进行验证,证明了所提出新型拓扑所具有的漏电流抑制功能的有效性和演化规律的正确性。     

带有升降压的三相五电平逆变器拓扑及控制设计

提出了一种三相升降压型五电平逆变器。与传统的的多电平逆变器相比,升降压五电平逆变器具有能够实现升降压、拓扑结构简单、控制方法简单、所需功率开关器件数量少、开关损耗小等优点。采用载波层叠法作为逆变器的调制策略,采用PI调节器对系统进行控制,并且使用Matlab/Simulink平台对带有升降压的三相五电平逆变器及其并网控制策略进行了仿真验证。最后搭建了系统相应的硬件实验平台,通过实验验证了所提出的电路拓扑的性能。     

一种交错并联型单相非隔离MOSFET并网逆变器

为了提高光伏并网逆变器转换效率并解决漏电流问题,提出一种新型的交错并联型单相非隔离MOSFET并网逆变器。引入了交错并联技术,在不提高开关频率的情况下,可以使逆变器输出纹波电流减小,提高系统的功率密度。在续流阶段电流不流经体二极管,因此可以使用MOSFET,相比于IGBT具有更低的开关损耗。采用单极性调制策略,电感纹波电流小,同时无桥臂直通问题。设计制作了一台2kW的原型机,实验结果表明所提出的拓扑具有良好的漏电流抑制能力,和较高的效率,验证了理论分析的正确性。     

一种改进型的单相无变压器型PV逆变器拓扑结构

对无变压器型光伏并网系统的共模电流的产生机理进行了详细的分析,并详细地分析和研究了单相全桥拓扑结构.在此基础上提出了一种新的无变压器型拓扑结构,并通过理论分析和仿真研究验证了该拓扑可有效地抑制共模电流.通过和几种现有拓扑结构的比较,提出的改进型拓扑结构可提高系统效率,具有一定的工程实用价值.     

基于五电平的LCL型并网逆变器控制策略研究

引入一种新型五电平逆变电路,与具有复杂电路拓扑结构的传统多电平逆变器相比,其所用的开关器件最少,电路拓扑结构简单,适用于中低功率场合的要求。将其用于单相并网系统,对其电路拓扑结构和工作原理进行分析,同时在并网逆变器接口采用LCL滤波器结构来抑制并网电流的高次谐波。采用并网电流和电容电流双闭环控制策略来抑制系统振荡,提高系统稳定性。对传统基于比例积分(PI)控制的电流双闭环控制策略进行改进,外环采用多重比例谐振(PR)控制器,针对特定次谐波补偿,无需电网电压前馈,可有效抑制电网电压背景谐波的干扰,并通过实验验证了该方法的有效性。     

无变压器光伏并网逆变器功率损耗分析

效率已成为衡量光伏并网逆变器的一个重要指标.传统的带隔离变压器的并网逆变器体积大、重量重而且效率低.无变压器的非隔离型并网逆变器以体积小、效率高的优点得到越来越多的研究者关注.由于光照强度的变化,使纹波电流对功率损耗的影响至关重要,但却容易被忽略.此处对一种无变压器并网逆变器工作原理进行了详细的分析,考虑纹波电流,建立了开关损耗和导通损耗的数学模型,最后研制了实验样机.     

一种三相五电平电流型逆变器拓扑及其PWM控制方法的研究

多电平变流器具有输出谐波小、功率容量大、电磁兼容性好等特性而越来越引起人们的重视。随着超导储能技术的发展,电感储能效率的不断提高,在某些大功率应用场合,电流型逆变器也将发挥出其特定的优点。因此,电流型多电平逆变器拓扑和控制策略的研究具有一定的实际意义。文中提出了一种三相5电平电流型逆变器拓扑,并分析了其工作原理。对多载波PWM控制方法进行简化,采用两个相位相反的三角载波得到3电平信号,经过解耦处理,得到了一种适合于该拓扑的5电平PWM开关控制策略,并进行了仿真验证。最后,建立了一个三相5电平CSI的实验系统,对文中所给的拓扑和控制方法进行了验证。     

新型双Buck非隔离并网逆变器无功补偿研究

针对单相非隔离光伏并网逆变器在无功补偿时存在着并网电流在电网电压过零点处畸变的问题,提出一种新的调制策略,即工频开关管在正功部分采用有功调制,而在负功部分采用单极性调制,能较好地解决过零点畸变的问题。通过实验验证了该方法的有效件.并能满足VDE-AR-N4105认证要求。     

U-Cell拓扑并网逆变器的MPC策略

针对七电平U-Cell拓扑并网逆变器的优化控制问题,设计了模型预测控制(MPC)策略。不同于传统并网逆变器系统,新型基于U-Cell拓扑的并网逆变器具有一个独立直流源和一组电容作为辅助直流回路,故能实现多目标控制的MPC方案应用于此具有明显优势,其通过对辅助电容电压的控制可实现七电平电压输出,同时控制逆变器在并网点提供所需的有功和无功功率,并保证电能质量。利用U-Cell拓扑逆变器样机进行了相关实验,实验结果表明,在直流电压、功率变化和功率因数变化下,系统均具有快速且准确的动态响应。