基于电压/电流控制模式的组合式三相逆变器

为满足逆变器负载短路而不停机的要求,提出正常情况输出恒定电压和异常情况下(如短路)输出电流恒定的2种模式相结合方案.基于组合式三相逆变器拓扑,分析得到带有LcL滤波器的逆变器等效拓扑,给出电压控制模式下PID加重复控制的控制策略和电流控制模式下状态反馈控制的复合控制策略.运用极点配置对PID控制和状态反馈系数进行设计,...     

间接电流控制独立/并网双模式逆变器研究

由于传统的独立/并网双模式逆变器在独立工作模式下控制输出电压;在并网工作模式下控制进网电流,所以在其模式切换瞬间存在两种控制方式的转换,必须采取有效措施,以避免出现输出电压突变,防止对逆变器所接本地负载造成损害。为此,采用间接电流控制技术,以控制并网运行时的输出电流,使逆变器的输出电压在双模式下均处于可控状态,以获得切换过程的平滑过渡,实现无缝切换。实验结果验证了该控制策略的可行性。     

不平衡电网下并网逆变器的模型预测电流限幅灵活控制

针对不平衡电网电压下,并网逆变器出现的功率波动和过电流问题,提出了一种并网逆变器不平衡及电流限幅模型预测控制方法。该方法以平衡电流、抑制有功和无功功率振荡为目标来设计电流参考发生器,然后通过功率参考发生器获取功率参考设定值与输出电流峰值阈值的定量关系,用于指导不平衡电网电压下的功率参考设定。在此基础上,利用空间矢量调制原理给出了基于参考电压建立代价函数法的并网模型预测电流控制策略,实现对参考电流的准确跟踪。仿真和实验结果表明,所提方法可以灵活地实现电网电压不平衡条件下的输出电流平衡、有功恒定或无功恒定的控制目标,且能有效限制平衡电流模式、恒定有功模式以及恒定无功模式下的电流峰值。     

基于比例积分谐振的微网逆变器电压均衡控制策略研究

对于工作在离网模式下的微网逆变器,在可能会出现的负载不对称或者单相负载运行场合,采用传统的电压电流双闭环控制方法会导致输出电压严重不平衡,从而危害供电设备以及整个系统。基于分裂电容式的三相四线逆变器系统,针对逆变器在离网模式下带不平衡负载运行的问题,建立相关数学模型分析抑制不平衡问题,分析传统比例积分控制的缺陷,并在此基础上采用正负序分离独立控制和比例积分准谐振控制策略。同时针对微电网运行状态平滑切换的要求,给出一种基于间接电流控制策略的平滑切换控制策略。仿真结果证明该控制策略的正确性。最后在微电网逆变器实验平台上通过实验验证了该方案的实用性和可行性。     

计及暂态模式切换下垂控制逆变器故障下同步稳定分析

针对下垂控制的逆变器过流能力弱的问题,须在控制中添加电流饱和限制,这使得逆变器存在电压源/电流源暂态模式切换过程。为了分析该模式切换动态对系统稳定性的影响,开展了下垂控制逆变器故障下同步稳定性研究。首先建立下垂控制逆变器同步动态动力学模型,分析电压源/电流源暂态模式切换对等效功角曲线的影响。以此为基础,分别构造了逆变器电压源和电流源运行模式下系统的暂态能量函数,从加减速面积和能量变化的角度揭示了系统同步稳定机理,研究了故障切除时间对系统暂态同步稳定性的影响。进而提出一种基于功率改进控制的优化控制策略,故障下通过切换逆变器的功率控制方式,使故障期间逆变器输出有功功率与无功功率保持稳定,以提高系统同步稳定性,并构建了基于下垂控制逆变器并网系统的仿真模型,验证了同步稳定分析的正确性和提出控制策略的有效性。     

基于双环控制的三相SVPWM逆变器研究

提出一种基于电压电流双环控制的三相SVPWM逆变器，分析了其两相同步旋转坐标系下的数学模型并由此构建了系统的电压电流控制器。为了提高系统的动态响应特性及抗扰能力，电压外环包含了负载电流前馈及输出滤波电容电流解耦，电流内环包含了输出电压前馈及输出滤波电感电压解耦。20kVA实验样机的实验结果表明，该逆变器具有良好的非线性负载能力。     

四开关逆变器直流母线电容电压均衡控制

当传统三相两电平六开关逆变器的某个功率管发生开路或短路故障时,四开关逆变器作为一种容错拓扑结构可以维持三相系统继续运行.然而,由于有一相负载电流从电容中点流入流出,势必导致母线中点上下两个电容的电压波动.对需要经常改变运行工况的场合,两电容电压甚至会向相反方向漂移,严重影响系统的可靠运行.首先通过电路分析给出电容电压波...     

电压源型双馈风电机组低压穿越控制策略

在电网深度故障情况下，电压源型双馈风电机组控制环节中的惯量和阻尼作用不利于风电机组低压穿越。根据电流源型双馈风电机组的低压穿越策略提出了一种基于模式转换的电压源型双馈风电机组低压穿越控制方法，即在故障期间切换为电流源型控制方式，故障恢复后切换为电压源型控制方式。通过分析双馈风电机组电压源型和电流源型控制结构，提出基于状态变量预同步的柔性模式切换方法，实现了电压源和电流源运行模式的无冲击切换。根据风电机组低压穿越相关规定，制定暂态期间机组冲击电流抑制、有功恢复整定以及动态无功补偿方案，实现了电压源型双馈风电机组在电网深度故障情况下的低压穿越。通过仿真对上述方法的有效性进行了验证。     

光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。     

三相并网/独立双模式逆变器控制策略研究

提出了一种使三相并网/独立双模式逆变器(TDMI)在复杂电网故障情况下能够平滑切换和电网正常时具有很好并网性能的控制策略。针对采用LC型滤波器的三相并网/独立双模式逆变器,提出了一种新的基于abc坐标系控制的切换方法,有效减小了基于dq坐标系控制的切换过程易产生电压电流冲击的问题,对于严重电网故障也具有良好的切换性能,实现了双模式运行的平滑切换;采用了并网模式下引入电容电流补偿的电感电流闭环控制和独立模式下采用电容电压外环电感电流内环的控制方案,保证了逆变器在并网模式和独立模式下都具有很好的控制性能。仿真结果证明了该控制方案的有效性和切换方法的可行性。     

并联逆变器的短路保护策略

常用的短路保护方案是正常下的恒压模式和异常下的恒流模式相结合的方案。因并联逆变器各模块参数的差异性,短路消除后退出恒流模式的时间不一致产生较大的环流,尤其在轻载情况下易引起功率倒灌,严重时导致直流电压过电压保护停机。针对该问题,提出利用均值电压和瞬时电流值相结合改进策略,且多台并联逆变器同时在同步信号的上升沿(或下降沿)退出恒流模式进入恒压模式,并抬高起始电压得到快速恢复额定电压。两台400kVA/50Hz的逆变器对比实验结果证明了改进策略的有效性。     

非对称ZVS Zeta变换器及其驱动控制电路研究

针对一种非对称零电压开关(ZVS)Zeta变换器,通过分析它在连续导电模式(CCM)模式下的各工作状态,论述了其获得ZVS特性的原理,并进行了稳态公式的推导。在此基础上,提出了一种适用于该变换器特点的新型驱动控制电路,包括互补PWM信号产生电路、功率MOS管栅浮置驱动电路、适用于高压输出的采样反馈电路。将该变换器及其控制驱动电路应用于200 V/1.5 A输出的实际电源中,测试结果很好地验证了所述内容的正确性和可行性。     

新型能源模块大功率充电机的设计

介绍了一种使用在某新型能源模块装置中的高压大功率恒流充电电源。由于该电源采用了串联谐振零电流开关(ZCS)的拓扑结构，具有抗负载短路和恒流特性，因此运行可靠性极高。     

基于简化统一模型的DC-DC开关变换器数字优化控制策略

在DC-DC开关变换器大信号运行过程中,变换器的运行模式并不是唯一的。为得到适用于电感电流连续导通模式(CCM)和不连续导通模式(DCM)下DC-DC开关变换器易于实现的数字控制策略,提出了一种基于变换器简化统一离散模型的数字优化控制策略。通过将基于两种运行模式的统一离散模型系数矩阵中的幂指数函数进行线性化处理,得到变换器简化的统一离散模型;基于简化模型的电压电流特性,设计优化目标函数;根据模型的递推状态,最小化目标函数进行优化控制决策;由模型根据递推状态和优化控制进行模型运行模式决策,模型的输出为实际系统提供优化轨迹;根据实际变换器系统与模型输出的偏差来修正优化控制,以补偿实际系统中因寄生参数引起的控制偏差。以Boost变换器为例,建立了变换器的简化统一离散模型,求取了优化控制量,采用数字PI控制器调节控制修正量。仿真和实验结果验证了控制策略能在启动过程中实现对变换器输出电压的快速、无过冲控制,及各种扰动工作条件下对变换器输出电压准确、快速的控制。     

窗口控制电流连续模式Boost PFC研究

电流连续模式(CCM)Boost功率因数校正(PFC)电路具有输入功率因数高,结构简单等特点,但BoostPFC也存在轻载或低输入电压时效率下降的问题,针对这一问题,探讨了一种新颖的窗口控制CCM BoostPFC,通过在选定的窗口区域降低开关频率从而降低MOSFET开关损耗,提高电路效率.分析了窗口控制的原理及设计原...     

Analysis and design of a ZVS converter for high voltage input–low voltage output application

This paper proposes a full‐bridge (d = 50%) cascaded buck topology which is a very suitable circuit for high voltage input–low voltage output applications with high output current. Benefiting from working under a large duty cycle, the proposed converter can easily achieve zero voltage switching turn‐on and turn‐off of active switches in a full bridge. Small‐signal model of this topology is analyzed through its corresponding peak current mode control. Its small‐signal transfer function is given, and the control loop design is discussed. Advantages of this topology and operation principles are analyzed. Design guidelines, drawn from this analysis, are applied on a low‐voltage (3.3 V) output voltage prototype to validate the proposed concept. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

整流侧控制方式对特高压直流输电系统换相失败影响研究

特高压直流输电系统发生换相失败时,会引起直流电压和直流电流突变,严重影响直流系统的安全稳定运行。控制系统是特高压直流输电系统的核心部分,其控制方式对系统的输出响应有重要影响。分析特高压直流输电系统换相失败的原因,介绍整流侧的控制方式,建立了云广特高压直流输电系统仿真模型,研究云广特高压直流输电系统整流侧采用定电流控制方式和定功率控制方式对换相失败的影响。仿真结果表明：当逆变侧换流变压器变比K改变时,整流侧采用定电流控制与采用定功率控制相比,系统发生换相失败时的临界变比较大;当逆变侧交流母线发生三相对称接地故障、两相短路故障及单相接地故障时,整流侧采用定电流控制与定功率控制相比,系统不发生连续换相失败的临界电阻较小。整流侧采用定电流控制方式时,对换相失败的控制能力优于定功率控制方式。     

CCM开关变换器离散滞环电容电流脉冲序列控制方法

针对传统脉冲序列PT(pulse train)控制连续导电模式CCM(continuous conduction mode)开关变换器存在的低频振荡问题,提出了一种离散滞环电容电流脉冲序列DHCC-PT(discrete hysteretic capacitor current-pulse train)控制方法 。DHCC-PT控制方法通过限制每一个开关周期起始时刻电容电流i_C(nT)的运动区域,将其控制在不易发生低频振荡所对应的电容电流边界区间内,即可实现低频振荡的有效抑制。以CCM Buck变换器为例,详细阐述了DHCC-PT的基本原理、控制流程以及低频振荡抑制机理,设计了简单可靠的DHCC-PT控制器实现电路,并通过仿真和试验对其控制规律和输出特性进行了研究,验证了控制方法的可行性和理论分析的正确性。研究表明：DHCC-PT控制方法简单有效,DHCC-PT控制CCM开关变换器具有良好的输出电压特性。