光照不均时独立输入串联输出型光伏直流汇集系统分层优化MPPT控制策略

为了解决独立输入串联输出型光伏直流汇集系统在光照不均时的过压问题和最大功率点跟踪(maximum powerpointtracking,MPPT)控制失效问题,提出一种分层优化MPPT控制策略,该策略通过判断和切换DC-DC变流器的运行模式,协调交流网侧模块化多电平变流器(multiple modular converter, MMC)在一定运行范围内灵活地调节直流母线电压,实现光伏侧DC-DC变流器和网侧逆变器的分层控制。最后,在MATLAB/Simulink中通过3个模块级联的光伏直流汇集系统仿真验证了该策略的有效性。研究结果表明:所提控制策略在多种光照不均衡的工况下可实现模块间的功率优化配置,提升整个光伏系统的送出功率。研究结果可为光伏直流汇集系统的稳定运行和功率优化提供一定的理论依据。     

模块化输入串联输出独立辅助电源系统及其输入均压控制策略

提出一种模块化辅助电源系统,可用于对输入串联输出并联(ISOP)或输入串联输出串联(ISOS)主电路系统各模块进行供电。电源采用输入串联输出独立的连接方式,采用这种连接方式的辅助电源系统能够使各模块集成到主电路系统各模块当中。针对ISOI系统所面临的输入均压问题,提出一种新型主从式输入均压控制策略,该策略可以使ISOI系统各个模块在控制上无互联,真正实现了组合系统的模块化设计且控制器设计过程简单。分析该控制策略的稳定性,给出控制器的设计过程并讨论系统各模块输出电压之间的关系。最后通过一台辅助电源样机验证了所提系统结构及控制策略的有效性。     

模块化输入串联输出串联高压直流组合系统分布式均压控制策略

将多个变换器模块的输入端串联、输出端串联(ISOS)构成的ISOS组合系统十分适用于输入电压和输出电压均较高的应用场合。要保证该组合系统正常工作,就必须保证各模块输入和输出电压分别均压。提出一种新颖的具有高度模块化特征的分布式均压控制策略,通过将各个模块输入电压采样信号叠加到参考电压信号中,使系统输出电压呈现上翘调整特性,从而实现各模块的输入端和输出端均压,同时引入输出电压校正环节,以改善系统输出电压调整率。该控制策略可有效地提高系统模块化水平和可靠性,最后以3台双管正激变换器构成的ISOS组合系统验证了该控制策略的有效性。     

输入串联输出并联变换器的输入均压稳定性分析

输入均压是输入串联输出并联(input-series output- parallel, ISOP)变换器稳定工作的保障。通过分析ISOP系统的输入电压与等效电阻及输入电压与输入功率的关系,提出实现输入均压稳定的必要条件,并给出两个输入均压稳定判据,判断ISOP系统的输入均压稳定性。分析ISOP逆变器输出有功功率和无功功率的传输过程以及对输入均压稳定性的影响,并用所提出的稳定判据证明ISOP逆变器的输出均流控制策略不能实现输入均压稳定,而输入均压控制策略可以实现输入均压稳定。通过实验验证了稳定判据及分析的正确性。     

输入串联输出并联逆变器的集中式均压控制策略

输入串联输出并联逆变器可将小功率模块组合后,用于高电压输入、大电流输出的交流供电场合.本文提出了一种集中式均压控制策略,解决系统的输入均压和输出均流问题.其中输出电压环和输入均压环集中设计在一起,共同给系统中各模块提供控制信号.各模块具有独立的电流环和主电路.输入均压环通过调整各模块的电流环给定信号,使输入电压高的模块输出电流增加,输入电压低的模块输出电流减少,从而实现了两模块的输入均压.在输入均压时各模块电流环的给定信号相同,同时实现了输出的均流.文中对所提控制策略进行了分析,并根据解耦的思想,给出了控制系统设计的方法.最后进行实验验证,并给出实验结果.     

输入串联输出并联逆变器的分布式均压控制策略

分析了输入串联输出并联(Input-Series Output-Parallel,ISOP)逆变器的输入均压原理,在此基础上提出一种新颖的分布式均压控制策略,解决了输入均压问题.与集中式均压控制策略不同,该控制策略将输入均压控制电路分散到各模块中,使其成为可独立工作的标准模块.各标准模块的控制电路通过互连线连接,组成ISOP逆变器.分布式均压控制策略促进了系统的模块化,提高了可靠性.对分布式均压控制策略的工作原理进行了分析,并设计原理样机进行实验验证.     

输入串联输出串联型双向DC/DC变换器自适应均压控制策略研究

多模块输入串联、输出串联(input-series output-series,ISOS)型双向DC/DC变换器尤其适用于如直流电网等输入、输出电压等级都较高的场合,模块间的输入/输出侧能否均压是制约其可靠运行的关键问题。提出了一种基于输入/输出侧电压双下垂的自适应均压控制策略。该控制策略利用电感电流补偿值与输入/输出电压之间的下垂特性实现了自适应均压控制,但下垂控制会带来不可避免的静差问题。补偿改进控制策略消除了静差并进一步提高了系统模块化程度,改进后,输入/输出侧均压效果和动态性能良好。利用小信号建模分析系统稳定性,通过根轨迹分析得到控制参数稳定范围,最后通过仿真和实验验证了策略的可行性。     

输入串联输出并联全桥变换器均压均流的一种方法

本文以输入串联输出并联全桥变换器为例．分析了该变换器输入分压电容不均压和输出不均流的原因；提出了一种具有三个闭环的交错控制策略，均压环的输出分刖校正两个电流内环的给定值．使输入电压高的模块输出电流变大，输入电压低的模块输出电流变小．从而实现该变换器输入分压电容的均分和输出的均流．而且．交错控制下的电流纹波抵消效应使输出滤波电容得到减小，文中最后给出了仿真和实验结果．以验证本方法的有效性。     

独立输入并联输出双有源全桥DC-DC变换器无电流传感器均流控制

针对电力电子变压器(power electronic transformer,PET)中的独立输入并联输出双有源全桥(dual-active-bridge,DAB)DC-DC变换器的功率平衡问题,基于双重移相控制(dual phase shift,DPS)提出一种无电流传感器均流控制策略,可保证系统各相DAB模块在参数不匹配或输入电压幅值不相等时能实现传输功率的自动平衡。该方法通过扰动实现系统参数的自动估算,并完成各相并联输出模块的逐级自动均流,从而实现各DAB并联模块的功率平衡控制;相比传统的单移相均流控制方法,提高了变换器运行效率的同时简化了系统电路降低成本。以两相独立输入并联输出系统为例,搭建10kW实验平台进行稳态和暂态实验,验证所提出控制方法的可行性和优越性。     

极端条件下输入串联输出并联直流变换器均压控制策略

输入串联输出并联直流变换器十分适用于高输入电压、大功率的直流变换场合.要保证该变换器正常工作,就必须保证输入电压均压与输出电流均流.然而现有的控制策略在轻载以及短路等极端情况下无法实现均压,导致模块间不平衡工作,甚至损坏输入电压过高的模块.本文首先从能量的角度出发分析极端条件下不均压的原因,然后对输入均压控制策略进行改进,改进方案在保留原有控制策略优点的同时,实现了轻载时的输入均压以及短路时的模块输出电流限流.在此基础上,进一步提出一种功率可调的辅助电路,对改进的控制策略进行补充,简单有效地将模块输入电压抑制在允许范围内.实验结果验证了控制策略以及辅助电路的有效性.     

独立输入并联输出全桥隔离DC-DC变换器直接功率平衡控制

以电力电子变压器为应用背景,对其中的独立输入并联输出全桥隔离DC-DC变换器展开研究。在电力电子变压器中,当各个输出并联全桥隔离DC-DC变换器电路模块的参数不匹配或各模块输入电压幅值不相等时,会造成各全桥隔离DC-DC变换器模块间传输功率不平衡现象,导致器件过流,严重时损坏开关管等器件。为实现各DC-DC模块功率平衡传输,基于直接功率控制思想,提出了独立输入并联输出全桥隔离DC-DC变换器功率平衡控制方法。此外,在大功率输出的情况下,为实现各并联DC-DC模块功率容量的充分利用,补充分析了部分单元模块过功率工况下的直接功率平衡控制方法。最后,基于RT-LAB和TMS320F28335的半实物实验平台对所提出的功率平衡控制方法进行验证。     

输入串联输出并联全桥变换器的无电流传感器均压均流控制策略

输入串联输出并DC-DC换器常用在输入高电压输出大电流场合,但是这种结构存在输入均压与输出均流问题。本文深入分析输出均流的实现条件,指出只要能满足系统稳定,就能实现输出均流。通过建立系统模型,推导出系统的稳定条件,并在此基础上提出了电压前馈控制策略,实现无电流传感器的输入均压与输出均流。最后通过Matlab仿真,并制作了样机,表明此控制策略的正确性。     

输入串联输出并联全桥变换器的均压均流的一种方法

该文分析了输入串联输出并联的双全桥变换器输入不均压输出不均流的原因；提出了一种具有三个闭环的交错控制策略，均压环的输出分别校正两个电流内环的给定值，使输入电压高的模块输出电流变大，输入电压低的模块输出电流变小，从而实现该变换器输入电压均分和输出电流的均流；同时交错控制下的电流纹波抵消效应使输出滤波容得到了减小，论文最后给出了仿真和实验结果，以验证该方法的有效性。     

二极管钳位型双Buck三电平逆变器输入均压解耦控制

输入电容均压是多电平逆变器的关键问题,多电平调制与输入均压耦合,造成多电平变换器电路结构与控制繁杂、调节速度慢。利用双Buck电路包括2个Buck桥臂、并按电流半周期工作的特点,提出一种二极管钳位双Buck多电平结构,在任一时刻,由其中一个Buck桥臂实现逆变,而另一个Buck桥臂工作于逆向Boost状态,对输入分压电容充电,逆变控制与钳位电压均衡控制可完全解耦。在电平数较多的情形下,该方法有助于减少器件数量,降低系统复杂度,提高可靠性。对三电平情形进行了仿真与实验验证。     

输入串联输出并联的双全桥变换器输入电容均压问题的研究

高输入电压的变换器可以采用一种输入串联输出并联的拓扑。ISOP拓扑的关键问题是输入电容的动态均压。该文提出对两个输入电容的压差进行检测,通过输出电压反馈和压差前馈方式实现均压的新控制方式。为提高动态响应特性,高频变压器采用了两原边两副边四绕组共铁芯的磁集成结构,分析了这种结构的工作原理。同步信号保证双全桥中的开关器件能够实现ZVS。控制策略上采用了电压环、压差环和限流环的三环控制方式。这种结构与控制方式可以保证将低压IGBT安全可靠地用于高输入电压的工况下,而且保证有良好的动态均压效果。给出了小信号模型和PID控制的仿真结果。制作了一台样机以验证理论分析。实验结果表明所采用的方法使变换器具有良好的动态均压与负载均分特性。     

光伏并网三相电流型多电平变流器拓扑与控制

由于光伏电池具有电流源输出特性,因此电流型变流器非常适合于光伏并网系统。采用多电平结构,具有输出电流波形正弦度好、输出电流控制直接、开关器件电流应力低以及等效开关频率高等优点。提出一种三相电流型多电平变流器光伏并网系统,采用两组光伏电池阵列供电。通过插入一级直流-直流变换电路,实现最大功率点跟踪独立控制。网侧采用一种新型三相电流型多电平变流器,通过移植电压型多电平变流器的PD-PWM技术,有效减小入网电流谐波畸变。结合锁相环与功率解耦控制,提出基于电流型多电平变流器的并网控制策略,实现网侧的任意功率因数运行。基于PSIM仿真环境搭建系统模型,仿真结果说明了光伏并网三相电流型多电平变流器拓扑与控制的有效性。     

模块化多电平变流器的子模块分组调制及均压控制

模块化多电平变流器很容易扩展到更高电压等级的应用场合,但是当子模块数目很多时,桥臂中电容电压的均衡和触发脉冲的分配就变得很复杂,控制系统也因此变得复杂,降低了可靠性,增加了调试的难度。在研究最近电平逼近调制(nearest level modulation,NLM)算法的基础上,提出取整修正量移位算法,不同的子模块组采用不同的取整修正量,可以达到类似于载波移相的效果,使桥臂输出电压的畸变很小。分析子模块组电容均压原理,提出两种均压控制方法,并给出这两种方法的适用条件。取整修正量移位算法相当于在调制波中增加了直流分量,可以通过排序算法,控制子模块组之间的电压均衡。仿真结果显示,取整修正量移位算法和均压控制算法能够达到预期效果。     

基于偏置动态分配方法的电流控制型多电平变流器均流策略

与多电平电压源换流器具有电容均压的问题类似,电流控制型多电平换流器同样具有子模块电感均流的问题。本文针对这一问题,提出一种基于动态偏置型PD-PWM的均流调制策略,可用于无功补偿、储能和直流输电的新型模块化电流控制型桥臂模块化多电平换流器,有效解决了其各子模块中电感的均流问题。本文详细描述了该方案工作原理,仿真验证了所提出控制策略的均流效果。     

输入串联输出并联双有源全桥DC-DC变换器多模块优化功率平衡控制方法

通过分析电力电子变压器(PET)中的双有源全桥(DAB)DC-DC变换器的运行特征及所面临的问题,针对输入串联输出并联双有源全桥DC-DC变换器,基于三重相移(TPS)提出一种多模块优化功率平衡控制方法以同时提高变换器的效率及动态性能,并实现各个模块的传输功率均衡。相比于传统的输入电压均衡控制方法,该方法在不需要增加额外传感器的情况下,可以进一步提高变换器的效率,加强变换器对于输入电压突变时的响应能力并实现各个DAB模块的传输功率平衡。最后,搭建以TMS320F28335+FPGA_6SLX45为核心控制器的三单元输入串联输出并联DAB变换器小功率实验样机,对所提多模块优化功率平衡控制方法与输入电压均衡控制方法进行对比实验研究,验证了所提算法的正确性与有效性。