一种基于新型载波同相层叠PWM方法的飞跨电容型 光伏发电并网技术

针对飞跨电容型三电平光伏逆变器载波移相算法线电压谐波较高,无法灵活控制飞跨电容电压等问题,提出一种基于新型载波同相层叠PWM方法的飞跨电容型光伏发电并网方案。通过增加零电平向量分配环节,平衡飞跨电容电压,降低光伏逆变器线电压谐波。阐述了新型载波同相层叠算法基本原理,分析了该方案降低光伏逆变器线电压THD的优点。通过Matlab/Simulink数字仿真和实验样机,验证了基于新型载波同相层叠方法的飞跨电容型光伏发电并网系统能够有效跟踪最大输出功率,保证直流电压稳定,降低光伏系统输出线电压谐波。     

一种基于新型载波同相层叠PWM方法的飞跨电容型光伏发电并网技术

针对飞跨电容型三电平光伏逆变器载波移相算法线电压谐波较高,无法灵活控制飞跨电容电压等问题,提出一种基于新型载波同相层叠PWM方法的飞跨电容型光伏发电并网方案。通过增加零电平向量分配环节,平衡飞跨电容电压,降低光伏逆变器线电压谐波。阐述了新型载波同相层叠算法基本原理,分析了该方案降低光伏逆变器线电压THD的优点。通过Matlab/Simulink数字仿真和实验样机,验证了基于新型载波同相层叠方法的飞跨电容型光伏发电并网系统能够有效跟踪最大输出功率,保证直流电压稳定,降低光伏系统输出线电压谐波。     

飞跨电容型双降压五电平逆变器

为综合利用飞跨电容逆变器和双Buck电路的优点,以双Buck电路为基本单元构建多电平逆变器,提出一种新颖的五电平双降压式飞跨电容逆变器。该拓扑结构不同于传统的飞跨电容型、二级管钳位型或级联型多电平逆变器,它保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和电流半周期工作模式。飞跨电容通过逻辑电路对冗余模态进行选择,实现充放电的均衡。与传统的桥式多电平逆变器相比,钳位电路得到简化,电路复杂度降低,无桥臂直通隐患,系统稳定性提高。理论分析、仿真和实验结果均表明了该逆变器性能的优越性。     

一种带飞跨电容的组合式三相光伏逆变器

为抑制三相非隔离光伏逆变器的漏电流,在此提出了一种带飞跨电容的组合式三相无漏电流光伏逆变器拓扑。该拓扑由3个新型带飞跨电容的单相H5逆变电路组合构成。光伏电池板的负端直接与地线相连,可以将光伏电池板对地寄生电容短路,能完全消除漏电流。各相之间独立运行,工作状态互不影响,很容易实现三相解耦控制,逆变器具有很强的带不对称负载能力。针对该无漏电流三相光伏逆变器,在此分析了其工作原理及模态,给出了三相正弦脉宽调制(SPWM)闭环控制方案以及飞跨电容的设计方法。最后设计了一台每相输出200 W的三相逆变器原理样机,通过仿真及实验验证了理论分析的正确性。     

开关电容单相九电平逆变器及其调制策略

提出一种基于开关电容技术的单相九电平逆变器,该逆变器由开关电容网络、辅助双向开关以及全桥单元组成。通过电源与电容的串并联转换,该逆变器能够以较少的功率器件产生更多的输出电平,简化了拓扑结构,降低了系统成本,并且该逆变器单电源输入的特点拓宽了其应用范围。该逆变器控制简单,不需要额外的均压电路及复杂的控制回路即可实现电容电压的平衡。详细论述了逆变器的工作原理、调制方案、电容参数设计原则以及拓扑对比分析。最后,通过实验对所提逆变器的稳态性能、动态性能及其并网工作性能进行验证分析,证明了该逆变器结构及其调制方案的正确性与可行性。     

一种单级三相Cuk三电平逆变器研究

该文提出一种单级三相Cuk三电平逆变器。该逆变器由Cuk飞跨电容型三电平DC-DC变换器进行三相拓展而构成。借助于Cuk变换器可升降压的工作特性,该逆变器具备实现升降压逆变的能力,同时兼顾三电平逆变器在中高功率应用场合中的优势。此外,本文采用载波相移调制方式,实现了飞跨电容的电压自平衡。首先介绍该逆变器的拓扑结构与调制方式,然后分析该逆变器在载波相移调制方式下的工作模式与工作特性,并在此基础上推导电路稳态数学关系与输入输出电压增益。最终确定电压闭环的控制策略,并通过仿真与实验结果验证该逆变器可实现单级升降压,且输出电压增益范围宽,适合应用于可再生能源发电领域。     

基于功率解耦的单级隔离型微型逆变器研究

近年来,随着人们对新能源和环境问题的关注,清洁能源越来越多的受到重视,极大地推动了光伏逆变器的发展。微型逆变器以其即插即用、体积小、灵活安全等特点,在智能电网及户用场合得到广泛应用。然而,直流侧电解电容限制了微型逆变器的寿命和功率密度。提出了一种基于功率解耦的单级隔离型微型逆变器拓扑,该拓扑具有处理直流二次脉动功率的能力,直流母线侧可采用薄膜电容,进一步提高了系统寿命。详细分析了该新型拓扑的工作模态,并设计了100 W原理样机以验证其有效性。     

两级单相光伏并网逆变器母线电压控制策略

传统的两级光伏并网逆变器常常采用在直流母线处并联大容量的电解电容作为前后两级的功率解耦方法,电解电容具有体积大、寿命短等缺点,成为制约逆变器寿命和可靠性的关键性因素。该文提出一种应用于两级单相光伏并网逆变器直流母线电压控制方法。所提出的控制方法基于光伏板输出能量、直流母线电容存储能量和逆变器交流输出能量守恒分析,在该分析的基础上得到一个快速的直流母线电压控制器,快速的响应意味着可以采用更小的直流母线电容,从而降低逆变器系统的体积和成本。基于Matlab/Simulink下的系统模型的仿真验证了所提出控制方法的可行性与有效性。     

具有飞跨电容辅助桥臂的三电平中点钳位逆变器方案

提出了一种改进的具有飞跨电容辅助桥臂的三电平中点钳位逆变器的拓扑结构,该逆变器可被应用于具有轻型高压直流传输线的近海风电系统中。第四飞跨电容辅助桥臂的引入可以解决三电平中点钳位逆变器固有的中点失衡(包括直流漂移和电压脉动)问题。首先,具体阐述了第四桥臂的工作原理,接着对三种电压闭环控制方案及其控制性能进行了分析和比较。最后,仿真和实验验证了所提出的控制方案的有效性。     

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。     

一种带功率解耦的Flyback微型逆变器研究

单相光伏并网逆变器中由于输入输出瞬时功率存在差异,通常需要并联很大的电解电容来平衡这部分功率,由于电解电容寿命短,严重限制了逆变器的寿命,所以在电路中加入功率解耦单元,用长寿命的薄膜电容代替电解电容。本文研究一种带功率解耦的Flyback微型逆变器,并对其进行参数计算和损耗分析,推导出了通用的计算公式,最后通过仿真和实验验证了该拓扑的可行性。     

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.     

面向直流储能系统的飞跨电容三电平双向升降压变换器及其模型预测控制策略

光伏系统中直流母线电压受光伏发电端及负载影响变化范围较大,传统储能直流变换器难以适应储能侧及母线侧双端宽电压范围运行。该文提出一种适用于储能系统的飞跨电容三电平双向升降压变换器,该变换器具有对称的拓扑结构,能量向任意方向传递时,均可实现升、降压功率变换,从而解决储能系统在宽母线电压工况下的应用问题。此外,该文提出基于所提变换器的模型预测控制（MPC）策略,该策略通过建立电感电流的预测模型,引入电感电流和输出电压的双闭环控制,实现稳定输出电压的控制目标。同时,建立飞跨电容的独立预测电压闭环,在保证输出稳压的基础上,实现对双侧飞跨电容电压的独立控制。最后,通过搭建小功率实验平台验证了所提变换器及其控制策略的有效性。     

五电平双降压式半桥逆变器

以双Buck电路为基本单元构建多电平逆变器,提出新颖的五电平双降压式半桥逆变器。该拓扑结构不同于传统飞跨电容型、二极管箝位型或级联型多电平逆变器,它保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和电流半周期工作模式。与传统桥式多电平逆变器相比,钳位电路得到简化,电路复杂度降低,无桥臂直通隐患,系统稳定性提高。理论分析、仿真和实验结果均表明该逆变器性能优异,同时实现了高效率和小的滤波器体积重量。     

一种新型多电平逆变器在光伏并网系统的应用

传统光伏并网逆变器多采用二电平逆变器,多电平逆变器受其复杂电路拓扑的制约在光伏系统中应用较少.在传统五电平逆变器拓扑基础上,提出一种简化的H桥五电平单相光伏逆变器.该逆变器采用特定谐波消除法调制控制方案,系统并网电流采用模糊PI自整定控制方法,输出电压和电流具有较低的谐波和du/dt,改善了系统稳定性,提高了系统动态响...     

一种基于飞跨电容的升压七电平逆变器

3种传统多电平逆变器(MLI)存在需要额外的辅助控制电路平衡电容电压,需要多个独立电源,需要较多器件从而增大了逆变器体积等问题,以上缺点一定程度上限制了它们的应用。此外,由于受体积、成本、效率和电能质量等因素的限制,从五级拓扑扩展到七级拓扑是较难的。针对以上限制和困难,提出了一种基于飞跨电容的升压七电平逆变器,该拓扑不需要多个独立电源,仅需8个开关管、两个二极管和3个电容就能够输出七电平电压,还具有1.5倍升压功能,在不需要辅助控制的前提下通过开关模态即可实现电容电压平衡。同相载波层叠脉冲宽度调制方法被应用于所提逆变器。为了验证该拓扑的可行性,实验实现了该拓扑的功能。     

新型电压自均衡开关电容多电平逆变器

为了使用更少的器件实现更多的输出电平,同时解决传统多电平逆变器开关器件在高电压下工作时,其电压应力较大,容易损坏的问题,提出一种新型单电源开关电容多电平逆变器拓扑。该开关电容逆变器拓扑通过研究开关电容技术与级联H桥逆变器的结合,采用脉宽调制的方式经过逻辑组合进行调制,实现了高效的电压增益和电平输出。在保证电容电压自均衡的前提下,仅使用单个直流电源输入,产生三倍电压增益的七电平输出。然后,为了进一步拓展该逆变器的应用范围,介绍所提逆变器的扩展结构,并简要分析其工作模式。同时与其他类似拓扑进行对比,证明该拓扑优势。最后为了验证理论分析的正确性,设计了仿真和实验样机,对逆变器的性能进行了详细测试。     

Boost型三电平AC/AC变换器

针对高输出交流电压的升压场合,研究Boost型三电平AC/AC变换器。相比于Boost型两电平AC/AC变换器,该变换器通过增加开关管数量和引进飞跨电容,构造了中间电平,可使开关管的电压应力降低一半,滤波器重量体积大大减小。其拓扑可以看成是两个输出电压极性相反的Boost型三电平DC/DC变换器组合而成,该变换器输入输出电压同相位,其飞跨电容电压等于输出电压的一半。详细分析其电路工作原理,给出一种新颖的控制策略,可对输出电压和飞跨电容电压同时进行控制;研制一台原理样机,给出了实验波形与测量结果。实验结果证实了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

考虑光伏系统多输入背景下的高增益单相微逆变器的设计

为了模块化处理2个光伏元件的功率,本文提出了一种新型的单相微型逆变器。首先,介绍这一新型单相微逆变器拓扑结构,其中包含1个全桥逆变器、2个DC-DC boost变换器及1个由开关电容器网络组成的直流链路。然后,给出该单相微逆变器的工作模式,确定所有元件的电压应力,设计相应的调制技术和控制系统,以保证其拓扑结构的正常工作。最后,通过不同工作条件的算例验证了该单相微型逆变器的性能,实验结果表明,该单相微逆变器在不产生循环电流的情况下,能够保证2个光伏元件单独或同时工作,且获得很高的增益。     

复合型级联双Buck飞跨电容五电平逆变器

为了提高效率、改善波形和实现高频化,提出复合型级联双Buck飞跨电容五电平逆变器。由耐压功率元器件构成的全桥电路实现基波频率波形,由低压高频率的元器件构成双Buck为基础的飞跨电容逆变电路,改善了波形,提高了整机效率。该拓扑具有双Buck与飞跨电容逆变器的双重优点,双Buck逆变器具有无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和电流半周期工作模式,使得高频化和高效率得以同时实现。飞跨电容逆变器可以通过逻辑电路选择冗余模态,从而控制飞跨电容的充放电来实现飞跨电容电压的平衡,并且对该电路进行了理论分析及实验验证,该电路可拓展为更高电平。