一种基于混合Buck/Boost电路的两级式逆变器功率解耦方法研究

针对传统两级式逆变器由于输入输出功率不平衡所带来的二次功率扰动问题,提出了一种六开关的混合Buck/Boost电路,并联在逆变器交流输出侧进行功率解耦,从而抑制母线电压和直流侧电流中的二次纹波,并将大电解电容替换成小容量和长寿命的薄膜电容。混合Buck/Boost电路可以处理双向变化的脉动能量,通过脉冲能量调制法(Pulse Energy Modulation,PEM)计算每个开关周期的开关占空比,实现对脉动功率的解耦控制。分析了混合Buck/Boost电路的四种工作模式,推导了PEM控制原理。使用Matlab/Simulink平台搭建仿真模型进行验证,结果证明了方法的合理性和有效性。     

微逆变器交流侧泛Buck-boost功率解耦技术研究

针对微逆变器二倍频功率扰动问题,提出了一种交流侧泛Buck-boost功率解耦技术。设计的四种能实现能量双向流动的解耦电路均并联在逆变器交流侧,不同拓扑都可等效工作在Buck、Boost或Buck-boost的模式中。从拓扑结构、工作模式及解耦性能三方面分析了设计的四个解耦电路,以及每种拓扑抑制二次谐波的能力。讨论了脉冲能量缓冲的计算方法。仿真结果表明,三模态六开关Buck-boost功率解耦电路抑制电压二次谐波效果最优,单模态六开关Buck-boost功率解耦电路抑制电流二次谐波效果最优。泛Buck-boost功率解耦技术可以在不依赖母线大电压情况下,大幅降低解耦电容容值,实现无电解电容,提高微逆变器可靠性并延长其使用寿命。     

一种基于交流侧功率解耦的无电解电容光伏逆变器研究

提出一种交流侧并联功率解耦电路的无电解电容光伏逆变器。该光伏逆变器主电路采用电压型H桥,功率解耦电路采用一种七开关双向变换器结构,并联在逆变器交流输出侧。H桥变换器采用电流滞环控制以实现交流并网,功率解耦电路采用基于脉冲能量的控制方式,即根据每个开关周期需要解耦的能量大小计算功率开关的占空比。功率解耦电路采用峰值电流控制,从而加大解耦电容上电压纹波,降低解耦电容器容值,以实现无电解电容的目的。分析了并联功率解耦电路的四个工作模式,讨论了解耦电感和电容的参数设计。建立了提出的无电解电容光伏逆变器的Matlab仿真模型以验证其有效性。仿真结果表明,提出的功率解耦电路解耦电容的容值降低到几十μF,可实现无电解电容器的光伏逆变器,从而延长光伏逆变器的使用寿命。     

一种基于Buck/Boost电路的新型微逆变器功率解耦电路

针对微逆变器中存在的二次功率扰动问题,提出了一种新型四开关功率解耦电路。详细分析了基于Buck/Boost电路的新型功率解耦电路的4种工作模式,推导了采用脉冲能量调制控制策略原理,并对电路关键参数进行设计。该电路并联在逆变器交流输出侧,不仅能够明显抑制母线电压和直流输入侧电流中的二次纹波,而且可以将大电解电容替换成小容量长寿命的薄膜电容。最后,仿真实验验证了该拓扑的有效性和合理性。     

一种中点共模注入功率解耦电路

单相逆变器在许多领域有着广泛的应用,但存在固有的二倍频问题,二倍频波动易造成系统不稳定。文中提出一种中点共模注入功率解耦电路,该拓扑优点在于无需额外开关器件,仅利用H桥逆变器两侧原有支撑电容和滤波电容,即可缓冲二倍频功率。整个解耦控制算法简单,易于在单相差分逆变器中实现。另一个特点在于该拓扑仅利用交流侧滤波电容和直流侧支撑电容中点相连构造半桥型差分逆变器结构,交流侧电容能正负运行,同时减小了解耦电容耐压值。半桥结构不仅提高了电容利用率,在电容的选择上也促进了功率密度提高。仿真和实验结果进一步证明该方法有效的抑制直流侧二倍纹波脉动,同时数据证明该拓扑解耦后能有效的提高系统效率。     

一种对称半桥解耦电路控制方法及应用分析

针对两级式单相光伏并网逆变器交、直流侧功率不平衡问题,提出一种对称半桥拓扑的有源功率解耦电路控制方法,给出了解耦电路的参数计算过程及控制器设计方法,并进行了理论分析.搭建了采用薄膜电容的有源解耦电路、采用电解电容的有源解耦电路和全电解电容的无源解耦电路3种实验电路,从直流母线电容容量、解耦电路成本、体积和寿命等几个方面对其进行了应用对比.最后,结合户外光伏发电应用,给出1kW采用薄膜电容的光伏并网逆变电路的仿真与实验结果,验证了所提有源功率解耦控制策略的有效性.     

具有功率解耦能力的升降压逆变器

在单相光伏并网逆变器中,若要逆变器交流侧瞬时功率满足并网的需要,则在逆变器直流侧会产生不平衡脉动功率和二阶纹波电流,影响直流输入源利用率.为了减小直流侧的二次纹波,一般并联大容量的电解电容器,但电解电容器体积大且寿命较短.介绍了一种带有功率解耦电路的单相升降压逆变器,采用基于脉冲能量调制的有源功率解耦控制,将二阶纹波功率输送到薄膜电容,实现功率解耦.最后仿真验证了升降压逆变器功率解耦的有效性.     

单相全桥离网逆变器输出侧功率解耦电路研究

单相逆变器输入电流低频纹波抑制是燃料电池及光伏电池发电系统亟需解决的问题.本文深入研究单相全桥离网逆变器输出侧功率解耦电路拓扑及其输入电流低频纹波抑制策略,给出控制参数、关键电路参数设计准则和实验波形.该电路拓扑中有源功率解耦电路位于全桥逆变器输出侧,与全桥逆变器共用输出滤波电感与电容,通过在输出滤波电容上叠加直流电压和低频偶次谐波电压实现逆变器功率解耦,使逆变器输出侧低频脉动功率在输出滤波电容与负载之间传递,阻断其向直流侧传递的路径.理论和实验结果验证了这种方法的有效性和可行性.     

反激式光伏微型逆变器的研究

研究了一种基于反激式的光伏微型逆变器,对传统的功率解耦环节进行改进,引入双向DC/DC变换器为解耦电路,取代传统的电解电容,提高了光伏微型逆变器的寿命预期。该电路只包含两个小容值电容,可使用寿命较长的无极性电容替代大容值电解电容。最后,仿真试验验证了该解耦电路和控制方案的有效性和正确性。     

具有改善功率解耦的单相光伏并网逆变器

太阳能AC模块逆变器是近年来发展非常快的技术,本文提出一种新型的基于反激变换器的逆变器拓扑结构.该电路结构简单,通过Zeta电路将功率脉动转换成小容量电容上的电压脉动,大大减小了直流输入侧的低频谐波电流,实现了良好的功率解耦.相比较其他AC模块逆变器中使用大电容进行功率解耦的方法,既节省了成本又减小了体积.文中采用峰值电流控制方案,使逆变器能够输出纯正弦的并网电流波形和单位功率因数.最后通过仿真和实验数据验证了所提新型逆变器的有效性和可行性.     

一种多电平功率解耦电路优化设计方法及控制策略研究*

单相高功率因素变换器电路包括AC/DC和DC/AC电路,会在直流母线上产生二倍频(2ω)电流分量,需庞大的直流母线电容来减小低频纹波。传统的两电平主动功率解耦电路可有效吸收二倍频电流分量,但电路中电感体积依然较大,提出了一种多电平有源解耦电路的优化设计方法,在满足预期损耗的前提下实现体积最小化。基于飞跨电容多电平拓扑,提出了一种降低谐波含量和平衡飞跨电容电压的控制策略,搭建了单相飞跨电容七电平半桥仿真电路,并对所提优化设计方法和控制策略进行了仿真验证。     

基于网侧功率前馈的二倍频功率有源解耦控制

在单相脉宽调制(PWM)变流器中输入功率存在二倍频波动,会导致直流侧电压二倍频纹波含量较高,需要大容量电容进行滤波.设计了H桥结构的有源功率解耦电路来吸收二倍频功率波动,通过网侧电压电流可计算输入的二倍频功率波动,进而获得二倍频有源功率解耦电路中电感电流或电容电压指令,并利用单电感电流控制环或电容电压外环电感电流内环的双闭环控制方式实现二倍频功率的有源解耦控制.分析对比了有源功率解耦电路采用电感电流单闭环控制方式和电容电压双闭环控制方式的优缺点,指出双闭环控制方式具有稳定性强、响应速度快等优点,并通过Matlab/Simulink仿真和Typhoon HIL602实验平台验证了该控制策略的有效性.     

一种基于直流输出侧并联解耦的光伏微逆变器优化设计研究

研究一种用于光伏发电的功率解耦微逆变器。该微逆变器由基本的buck-boost电路与电流源型高频逆变电路并联而成,解耦电容并联在两个电路之间。通过峰值电流控制法使解耦电容两端电压升高、纹波加大,降低解耦电容容值,避免使用短寿命的电解电容器,从而达到延长逆变器使用寿命的目的。分析了电路的5个工作状态,设计了相应的电路参数和峰值电流控制策略。用PSIM软件建立了电路仿真模型,进行了仿真实验。仿真结果表明,所提出的方法可以降低解耦电容的大小,延长微逆变器的使用寿命。     

单相逆变器低频纹波抑制方法探讨

单相逆变器输入侧往往存在低频脉动电流,需要利用很大的电解电容进行滤波,为了取得更好的滤波效果并减小滤波电路参数,有必要采用功率解耦技术解决低频纹波抑制问题。目前文献报道的单相逆变器低频纹波抑制方法大致分为5种情况:DC级功率解耦、两级式功率解耦、AC级功率解耦、三端口功率解耦和无电解电容功率解耦。本文从电路拓扑、电路参数、解耦效果和控制策略几个方面展开介绍,并对以上几种技术进行了比较和评估,总结各功率解耦技术的优缺点及适用范围。     

分布式交直流变换器及其有源功率解耦控制

功率解耦控制能够有效抑制分布式交直流功率变换过程中的二次功率扰动,用附加解耦电路作为直流侧二倍频脉动的补偿单位,可解决交直流侧功率不平衡的固有问题。因此,提出一种应用于V2G场景的分布式交直流功率变换拓扑及其有源功率解耦控制方法,详细分析了所提解耦拓扑的工作原理,并在双环控制基础上引入内电流相位基准校正策略,在改善分布式交直流变换拓扑电能质量的同时获得良好的功率解耦性能。最后通过一台1.2 kW的实验样机证实了所提方法的有效性和可行性。     

具有功率解耦功能的反激式逆变器的研究

在光伏发电系统中,受电网的影响,逆变器的瞬时输入功率与瞬时输出功率不平衡,在逆变器的输入侧产生了二次功率扰动。文中提出了一种带有薄膜电容的新型功率解耦结构。使其并联在反激式逆变器的输入侧,通过薄膜电容的充放电,使二次功率扰动转移到薄膜电容之中。薄膜电容具有容值小,体积小,寿命长等诸多优点,可以代替传统的体积大、寿命短的电解电容,在滤除二次功率扰动的同时延长系统的寿命。最后通过Psim仿真和实验验证了其可行性。     

新型分布式新能源并网逆变器及功率脉动抑制

传统分布式新能源光伏并网逆变器输出功率中含有的两倍工频功率脉动引起的低频输入电流纹波,严重影响了光伏电池工作效率及逆变器可靠性,为此,提出了一种具有输入功率解耦功能的新型分布式并网逆变器,通过引入辅助电路实现了对二次功率脉动的抑制,同时该辅助电路可为高频隔离变压器漏感能量进一步提供回馈通路,有效延长了逆变器工作寿命及其电路可靠性。给出并讨论了所提出新型拓扑的工作机理、关键参数设计及基本控制策略。最后搭建原理样机验证了所提出的电路拓扑正确性及其控制策略的有效性。     

一种用于光伏逆变器的新型功率解耦电路

提出了一种用于光伏逆变器的新型功率解耦电路。其中,两个解耦电容的电压叠加起来以提供直流母线电压,一个双向Buck/Boost变换器连接在两个解耦电容之间,使得能量可以在两个解耦电容之间双向传递。本文对新型功率解耦电路的工作原理进行了详细分析,给出了解耦电容的参数设计,解耦电路的控制策略以及功率解耦电容平均电压的控制方法。利用Saber软件对所提出的功率解耦电路进行仿真研究。仿真结果表明所提出的功率解耦电路及其控制策略可以在实现功率解耦功能的同时降低解耦电容的容量和耐压。     

不对称故障下低电压穿越的多目标解耦控制策略

在传统不对称故障低电压穿越控制中,囿于控制自由度有限,并网逆变器控制存在输出电流负序分量和直流侧电压二倍频波动抑制两个目标无法同时实现的问题。针对该问题,本文提出了一种不对称故障下两级式光伏并网系统低电压穿越的多目标解耦控制策略。该策略将逆变器的控制目标设置为输出电流负序分量抑制,给出了综合考虑逆变器输出电流限幅和无功输出需求的逆变器电流内环控制参考值计算方法;通过双向Buck-Boost变换器将超级电容接入直流母线电容两端维持其电压稳定,并将直流侧电压二倍频波动转移至超级电容输入侧进行抑制。仿真结果表明,在所提控制策略下逆变器三相间的不平衡度降低,输出电流畸变得到改善,直流侧电压二倍频波动相比传统控制方法明显减小。     

光伏交错反激逆变器解耦控制方法的研究

交流光伏模块将光伏组件与微型逆变器集成为一体,构成一个可直接与电网或负载连接的光伏发电系统模块。微型逆变器独立控制每一个光伏组件,因此受到外部环境条件变化影响小,光伏电池的利用率优于其他光伏并网发电系统结构。首先,介绍了交错式反激逆变器的拓扑结构、工作原理以及并网控制技术;再对3种主动式功率解耦方式及控制方法进行了比较;仿真分析结果表明,3种功率解耦方式能够有效抑制二倍频功率扰动,提高了光伏电池板的效率,可延长电容寿命,但同时增加了设备的体积和成本,逆变效率也会相应下降,电路拓扑和控制都变得复杂。