三相逆变器并联系统中零序环流的研究

现有的文献已经论证了在三相逆变器并联系统中,存在着零序环流的通路。然而,这些结论基本上都是在无输出变压器及忽略了三磁柱电感磁路耦合的前提下得出的。事实上,在三相逆变器中,出于体积和成本的考虑,滤波电感和输出变压器通常都采用三磁柱铁芯来绕制,由此带来的三相问磁路耦合使得三相逆变器的零序相量特性与三个单相逆变器构成的三相逆变器是完全不同的,这对三相逆变器并联系统中的零序环流也产生了很大的影响。该文基于三磁柱变压器及三磁柱电感的动态方程建立了带三磁柱电感及三磁柱变压器的三相逆变器瞬时零序分量模型。基于该模型的分析发现,三相逆变器并联系统中,三磁柱电感及三磁柱变压器的采用使得零序环流的大小和通路发生了很大的变化。仿真与实验验证了上述结论。     

逆变器并联系统环流抑制的研究

在SVPWM调制过程中,零矢量的作用会引起实际电压矢量与理想电压矢量之间相角的偏差,从而导致逆变器输出侧存在电压谐波,对于输出电压精度有一定的影响。而在逆变器并联系统中,较小的输出电压相角误差能够引起较大的有功环流,因此要尽量减小零矢量作用效果从而减少环流。首先探讨了零矢量作用对SVPWM调制的影响,然后分析了均分零矢量的法对逆变器并联系统有功环流抑制作用,仿真证明此方法输出谐波更小,对逆变器并联系统的有功环流有一定的抑制效果。     

逆变器并联系统中谐波环流抑制的研究

逆变器中,电压瞬时值反馈调节对死区等因素造成的输出电压波形畸变有着很好的校正作用,但在实验中发现,对于大功率逆变器,由于滤波电感及并机电抗都很小,使得死区等因素可引起很大的谐波环流,而电压瞬时值反馈控制对这种谐波环流的抑制能力是非常有限的。该文为研究谐波环流的产生机理及瞬时值反馈控制对谐波环流的抑制作用,建立了基于谐波扰动的逆变器模型。研究表明,瞬时值反馈控制对谐波环流的抑制能力与其波形校正能力存在相互关系。通过对电压单环,电压电流双环控制的谐波环流抑制能力的比较,发现波形控制效果较好的瞬时值反馈控制,对谐波环流也有较好的抑制作用。仿真与实验验证了上述结论。     

逆变器并联系统中谐波环流的抑制

逆变器中，死区等因素可造成输出电压波形的畸变，而瞬时值反馈调节对这种畸变有很好的校正作用。但在实验中发现，对于大功率逆变器，由于其滤波电感及并机电抗都很小，使得死区等因素可引起很大的谐波环流。瞬时值反馈控制虽然可获得良好的输出波形，但对于这种谐波环流的抑制能力却是非常有限的。本文为研究谐波环流的产生机理及瞬时值反馈控制对谐波环流的抑制作用，建立了基于谐波扰动的逆变器模型。研究表明，波形控制效果较好的瞬时值反馈控制技术，对谐波环流也有较好的抑制作用，而并机电抗将大大影响瞬时值反馈的谐波环流抑制能力。仿真与实验验证了上述结论。     

并联三相并网逆变器环流的控制

并网逆变器是直流电能与交流电能之间的接口,而逆变器的并联运行能够增大系统的容量。并联运行的逆变器可能会引起潜在的零序环流,环流的控制是并联运行逆变器设计中的一个重要目标。在并联逆变器平均模型的基础上建立零序环流的模型,采取变零矢量的控制策略以控制环流。Matlab平台上的仿真结果表明了此方法的有效性。     

逆变器并联系统直流环流瞬时抑制策略

为有效减小逆变器并联系统中直流环流的危害,通过对直流环流进行分析,提出了一种基于改进重复控制的直流环流瞬时抑制策略。该策略将重复控制的补偿周期设为载波周期,以解决传统重复控制动态响应特性差的问题。逆变器输出电压直流分量具有波动性,因此以载波周期为单位对其进行计算,并将计算结果作为反馈与比例积分(PI)控制一起调整正弦脉冲宽度调制(SPWM)占空比,以实现对逆变器并联系统直流环流的瞬时抑制。模拟并联系统半波负载突变实验表明,在加载半波负载前后,逆变器输出电压直流分量可以分别被抑制到0.02%～0.03%和0.04%～0.05%,补偿延时可控制在40 ms以内。实验结果表明,提出的策略能够有效提高逆变器输出电压直流分量的补偿精度和并联系统直流环流抑制的动态响应特性。     

共直流电源三相逆变器并联的零序环流分析及其抑制

当并联的逆变器共直流电源时，若各台逆变器的参数不一致将会引入零序环流，文中首先建立了零序环流的数学模型，并提出了相应抑制零序环流的控制策略，最后在两台共直流电源的三相逆变器并联系统中给出了相应的仿真分析结果。     

逆变器并联调速系统环流抑制及稳定性分析

为了增大调速系统容量,采用了逆变器并联的方式。分析了逆变器并联调速系统主电路及其等效电路,并对调速系统中电机电枢回路及环流回路进行了深入的研究,提出了一种通过增大环流环交接频率使得环流抑制与调速性能兼顾的方法。在此基础上设计了新型的控制方式,推导了该系统闭环传递函数。通过分析该控制方式下控制参数与控制性能及系统稳定性的关系,得出了能够满足控制要求的参数关系式。仿真和实验结果表明,所提出的控制方式能有效地抑制环流,其调速性能与单台逆变器驱动的调速系统相当。     

多逆变器并联系统环流分析及抑制方法

多逆变器并联可以提高系统的功率等级和可靠性,已在大功率的逆变器上得到广泛应用。但逆变器并联存在因载波相位不一致引起的环流问题,会增加系统的损耗。本文首先分析了环流产生的机理,通过对逆变器输出电压进行双傅里叶分析,推导出载波相位差与环流之间的关系表达式,并得到环流开关分量的特性。然后,在分析的基础上提出了一种载波相位补偿的控制策略,该策略能有效改善对开关环流的控制能力,对因载波相位不一致产生的环流起到显著抑制效果。采用PI控制电压外环、无差拍控制电流内环的双闭环控制策略,保证了逆变器系统的正常稳定运行。最后,仿真结果验证了本文所提出的控制策略的有效性和可行性。     

逆变器并联系统开关环流的研究

多逆变器构成的微电网在孤岛运行时,逆变器并联系统中会存在环流问题。对现有环流问题进行扩展分析,提出开关环流的概念,并基于开关器件级的电路模型,研究电路参数与开关环流之间的关系,提出能够较好抑制开关环流的电路参数的设计原则。通过仿真和实验明确了所提出的开关环流概念的理论和实际意义,并验证了对其分析以及抑制的电路参数设计方法的有效性和可行性。     

逆变器并联系统中死区的环流效应

本文对逆变器中开关管的死区分散性进行了研究，发现死区的分散性对于大功率并联逆变器而言，会引起较大的基波环流和谐波环流，且很难通过均流调节器予以消除。本文基于仿真和实验对逆变器并联系统中死区的环流效应进行了分析和研究，发现死区分散性会带来很多不良后果，应当尽量予以避免。     

逆变器并联系统中死区的环流效应

本文通过研究逆变器开关管死区引起的环流发现,在大功率逆变器中,死区的分散性会引起较严重的环流,且环流会随负载的大小及功率因数的变化而变化。由于大功率逆变器中死区通常较大,当用硬件实现死区时会产生很大的分散性,而大功率逆变器的滤波电感及并机电抗又比较小,这使得因逆变器之间的死区差异引起的环流中含有大量的低次谐波,难以通过均流调节器予以消除。本文分析了逆变器并联系统中由死区的分散性引起环流的机理,并基于20kVA并机系统进行了仿真和实验。结果表明,2μs的死区差异可引起30A的环流峰值,这给并联系统带来了很多不良后果。因此,大功率逆变器并联系统中应当尽量避免死区差异的出现。     

直接并联模块化逆变器零序环流抑制

新型FREEDM微网中,采用逆变器直接并联技术可提高固态变压器的并网容量,但受到运算放大器零点漂移、谐波扰动以及信号延迟等因素的影响,该技术存在严重的零序环流问题。在并联逆变器间零序环流的平均模型和同步旋转坐标模型基础上,分析dq0坐标轴参考信号与输出电压的关系,提出理想机模型对PWM调制波参考信号进行误差反馈调节,实现各逆变器之间互不干扰地进行零序环流抑制,采用顺序控制方案,增加了控制器的调节效率和准确度。在PSCAD/EMTDC环境下仿真结果表明,所采用控制策略对零序环流具有有效的抑制作用,同时提高了功率均分的准确度。     

并联三相逆变器环流的双变零矢量控制研究

并联三相逆变器的参数不可避免地存在差异,导致逆变器间会产生环流。环流会造成逆变器损耗增加、输出电压、电流波形畸变等危害。为了解决这个问题,提出通过零序占空比来抑制环流的控制策略。在建立零序环流数学模型的基础上,针对传统零序环流控制策略中基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中一个载波周期内仅单次调节零矢量的作用时间,导致环流抑制效果不佳的问题,提出在一个载波周期内进行两次零矢量作用时间调节,提高零序环流控制实时性;并基于各逆变器输出的瞬时功率反馈来实现并联逆变器负载功率自适应均分的控制方案。该方案不仅能够很好地抑制环流,实现负载均分,而且能显著地改善三相逆变器输出电压和电流波形。通过仿真和半实物仿真实验平台验证了该方案的有效性。     

基于虚拟输出阻抗分析的并联三相四桥臂逆变器环流抑制

三相四桥臂(3P4L)逆变器在三相三桥臂逆变器的基础上引入第四桥臂,使得三相能够解耦控制并具备带不对称负载能力。多个逆变单元共输入、输出方式并联,能够实现功率扩容,但同时也带来并联单元之间的环流问题。而3P4L由于其独特的拓扑结构,其并联控制策略较单相或三相三桥臂逆变器并联更为复杂。在基于双闭环平均电流均流控制的并联3P4L逆变器控制策略基础上,建立并联系统的小信号模型,并由此获得并联桥臂的虚拟输出阻抗模型。分析控制环路以及主电路参数与虚拟输出阻抗的关系,根据分析结果指导环路与主功率器件的参数设计,达到抑制并联桥臂环流、提高并联单元均流性能的目的,最后提出基于虚拟输出阻抗分析法的并联环流抑制方法,通过仿真和实验验证了该方法的正确性。     

多模块三电平逆变器并联系统环流谐振抑制

基于LCL型滤波器的并网逆变器并联是提高模块化三电平并网逆变器系统功率等级的一种有效方法,但同时会带来环流、谐振以及电流分配不均等诸多问题,影响并网系统的安全可靠运行。针对并联模块间可能产生的环流谐振问题,分析其产生的机理,采用脉宽调制(PWM)载波同步以及环流谐振控制器来抑制系统环流谐振。最后,以两个模块化三电平逆变器并联系统为例,通过建立模块化三电平并联逆变器的仿真和实验,验证其环流谐振抑制方法的有效性。     

载波移相逆变器并联系统环流分析与抑制

针对超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)对等离子体位移快控电源输出大电流和快速响应的要求,快控电源采用基于载波移相调制技术的多组逆变器并联运行。载波移相调制技术提高了整个系统的等效开关频率,改善了输出波形质量,但也引起了并联逆变器间的环流。采用电流闭环反馈控制策略,大大增加了逆变器等效输出阻抗,有效提高了对环流的抑制能力。仿真和实验结果验证了该控制策略的可行性和有效性。     

三电平逆变器并联系统零序环流分析与抑制

针对共交直流母线的三电平逆变器直接并联系统的零序环流问题,建立了零序环流的等效模型,根据零序环流产生机理与特性进行了分类,并给出相应的抑制措施.针对零序环流的低频分量,提出了基于一阶全通滤波器的比例复数积分(Proportional Complex Integral,PCI)控制器对零序电压分量调节的方法,并根据控制系...     

三相并网变流器并联系统中载波不一致的环流抑制方法

在分析环流产生原因的基础上,研究了由载波不同步所引起的高频环流问题,建立了一个载波周期内的环流的数学模型,提出了根据一个开关周期内高频环流的变化特性实现载波同步的方法,将高频环流的幅值限定在一定范围内。最后通过搭建变流器并联运行平台进行相关对比实验,验证了所提出的控制方法的可行性和有效性。     

基于等效阻抗的逆变器并联与环流抑制研究

低压孤岛微电网系统中,由于线路呈阻性,应用传统下垂控制往往存在功率耦合,当含有本地负荷时传统控制策略更加难以实现功率均分以及环流抑制.对此,此处提出了一种等效虚拟阻抗的逆变器并联控制策略以降低线路阻抗和本地负载不相等时引起的无功功率均分误差.首先分析环流和功率特性,得出端电压和线路阻抗与无功功率和环流之间的关系,基于等...