三相双Buck逆变器过零畸变问题与解决方法

双Buck拓扑克服了传统桥式拓扑上下桥臂的直通问题,将其应用于三相并网逆变器,能够避免驱动信号死区引入的低次谐波,从而降低进网电流谐波含量,且外接快恢复二极管续流,减小了反向恢复损耗。然而,为消除电感的偏置电流以及提高逆变器效率,双Buck逆变器需采用半周期控制策略,导致了进网电流的过零畸变。针对带LCL滤波器的三相双Buck逆变器,分析半周期控制所导致过零畸变的原因,提出带纹波电流负反馈的半周期空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制方法,通过在过零点处改变空间电压矢量的基准,有效地消除了进网电流过零畸变,并讨论新型控制算法对系统稳定性的影响,通过仿真和实验验证理论分析。     

双Buck拓扑在三相并网逆变器中的应用研究

相对于桥式拓扑,双Buck逆变拓扑能够从根本上避免桥臂的直通问题,并能够减小二极管的反向恢复损耗。对比研究了空间矢量脉宽调制控制策略下的三相双Buck逆变器和桥式逆变器,从交流侧谐波和电路损耗2个方面,对2种类型逆变器的性能进行定量分析。仿真和实验结果证明,相对于三相桥式逆变器,三相双Buck逆变器能够减小交流侧谐波,且具有较高的效率。     

Quasi-Z源光伏并网电流单周期控制研究

为构建高效而结构简单的光伏并网系统,系统采用单级能量转换的QuasiZ源逆变器,并将单周期控制用于并网电流控制.简要分析了QuasiZ源逆变器特点及工作原理.三相并网电流单周期控制通常解耦成单相单周期并网电流控制.将QuasiZ源逆变器并网电流单周期控制的解耦,采用分区等效成双并联BUCK变流器输出电流单周期控制的方法能使电路更简单.Matlab/Simulink仿真实验验证控制策略可行性.     

基于空间矢量滞环控制的新型容错三相四开关并网逆变器

三相双降压式并网逆变器是一种性能优良的新型拓扑,在可再生能源发电中具有重要应用价值。为了使三相双降压式并网逆变器在发生故障后能容错运行,提出了新型容错三相四开关并网逆变器并用来做三相双降压式并网逆变器故障重构后的运行拓扑,从而提高系统的可靠性。为了使故障后重构的新型容错三相四开关并网逆变器依然能向电网输送高质量的电能,并获得很好的动态性能和稳态性能,在等效分析的基础上研究了新型容错三相四开关并网逆变器空间矢量滞环控制。仿真结果表明,采用空间矢量滞环控制后的新型三相四开关并网逆变器对输入扰动和电网扰动都具有很好的抑制能力,表现出很好的动态和稳态性能,且输出并网电流波形谐波含量低,波形质量好,能保证故障后的可靠供电。     

基于单周定频滑模控制的双Buck全桥并网逆变器

通过结合单周控制和滑模控制得到单周定频滑模控制,并在分析双Buck全桥并网逆变器工作原理的基础上,重点研究了该拓扑的单周定频滑模控制。仿真结果表明,在新控制方法下的双Buck全桥并网逆变器对输入扰动和电网扰动都具有很好的抑制能力,表现出很好的动态和稳态性能,且输出并网电流波形谐波含量低,波形质量好,是一种具有高性能的并网逆变电源。     

一种非隔离型双Buck光伏并网逆变器研究

为了抑制非隔离型光伏并网逆变器(NPGCI)的共模漏电流,提出一种非隔离型双Buck光伏并网逆变器(NDPGI)拓扑。首先,使逆变器处于能使共模电压保持恒定的半周期运行模式。接着,对半周期运行模式下NDPGI的运行模态和共模漏电流进行分析。之后,设计了采用滞环电流控制(HCC)的双Buck光伏并网逆变器系统,通过控制逻辑设计使NDPGI实现半周期运行模式。最后,通过实验验证了NDPGI拓扑结构的合理性及其共模漏电流分析的正确性。     

三相并网逆变器模型电流预测控制技术

针对三相并网逆变器的特点,在dq旋转坐标系下,提出了一种模型电流预测控制方法。在每一个采样周期,根据预测模型,对三相并网逆变器的8个电压矢量进行在线评估,使价值函数最小的电压矢量在下一个采样周期应用,实现了对d轴和q轴给定电流的快速跟踪。同时采用电网电压定向的矢量控制策略,实现d轴电流和q轴电流解耦控制,使d轴电流控制并网逆变器的有功功率,q轴电流控制并网逆变器的无功功率。实验结果表明:采用模型电流预测控制的三相并网逆变器有很好的静、动态特性。从而验证了该方案的可行性和正确性。     

面对未来配电网需求的并网逆变器补偿控制

高频逆变器具有响应速度快、重量轻等优势,随着配电网大量电力电子设备接入,其应用将越来越广。为克服传统H桥式并网逆变器存在的桥臂直通隐患,提出一种适用于高频应用的交错并联双Buck逆变器。该高频并网逆变器采用SiC作为功率器件,在双Buck电路的基础上使用了LCL 3阶滤波器,建立该系统的波特图并分析系统不稳定的原因,通过引入1对零极点来补偿谐振尖峰。最后搭建了一台5 kW双Buck逆变器实验样机,对所提拓扑和补偿控制算法的有效性进行了实验验证。实验结果表明,基于SiC功率器件的新型拓扑结构大幅提升了变换器的工作频率,降低了滤波器的体积;补偿控制算法改善了系统的频域特性、有效提高了系统性能。     

基于占空比补偿的三相双Buck并网逆变器电流过零畸变控制策略

与传统三相桥式逆变器相比,三相双Buck并网逆变器无需加入死区,可避免引入额外的电流低频谐波。通常采用半周期控制,但半周期控制会造成电感电流在过零附近出现断续,使并网电流发生过零畸变。在电流过零附近采用全周期控制可以抑制过零畸变,但会使过零处电感电流纹波增大,不利于电感的设计,而且会带来额外的损耗。分析半周期正弦脉宽调制(SPWM)控制的三相双Buck并网逆变器电流过零畸变的原因,改变半周期控制的切换条件,并提出采用占空比补偿的控制方法。详细推导出电感电流断续阶段的理想调制波函数,改变过零附近的占空比,使得电感电流平均值在断续阶段呈正弦变化,从而抑制并网电流的畸变,同时使整个系统的效率得到保障。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

改进的低损耗并网逆变器双矢量模型预测电流控制方法

针对传统单矢量模型预测控制负载电流谐波含量大和多矢量模型预测控制开关频率高、功率损耗大的问题,在给出传统双矢量并网逆变器模型预测电流控制方法的基础上,提出改进的低损耗并网逆变器双矢量模型预测电流控制方法。该方法结合无差拍控制思想计算目标参考电压矢量,以电压矢量为目标函数,并通过优化电压矢量选择,减少了控制算法计算量,降低了负载电流谐波含量、逆变器开关频率和功率损耗,从而提高了并网逆变器的运行效率。通过仿真和实验对比研究了传统单矢量法、传统双矢量法和所提方法的控制效果,并验证了所提方法的有效性。     

单周控制双Buck型电压源换流器

为了改善轻型直流输电网络的波形质量,目前电压源换流器使用较多的高频开关器件,导致损耗加大,成本增高,限制了其实际应用.该文提出了一种双Buck型电压源换流器（BVSC）,该BVSC由一组双Buck变换器和一个工频逆变桥组成,仅用两个高频开关,即可取得较好的输出波形,大大降低了系统成本.同时文中提出了基于单周控制的控制策略实现换流器输出电流与电网电压同相,应用简单的控制电路可以实现单位功率因数.实验结果证明了单周控制双Buck换流器的正确性和实用价值.     

基于单周控制的四桥臂三相四线制有源电力滤波器的研究

为了将单周控制方法用于三相四线制系统,本文提出将四桥臂三相四线制有源电力滤波器的主电路分为三相桥和N相半桥两个独立的子电路,并分别对其采用单周控制。三相桥的单周控制方程及控制电路与三相三线系统相同;通过对电路的分析着重推出了N相半桥电路的单周控制方程和控制电路。最后进行了整体电路的仿真研究。仿真结果表明:采用该方法电路简单,不仅可以有效地补偿系统的三相谐波电流,还可以补偿中线电流,在三相四线制系统中有一定的应用前景。     

基于单周控制逆变算法的动态电压恢复器设计与实现

提出了基于单周控制逆变算法的动态电压恢复器(DVR)设计方案。针对DVR逆变输出受到非线性和冲击性负载扰动的问题,将单周控制结合PI环节,建立了DVR三相H桥逆变单元的单周控制模型。硬件以32位浮点DSP芯片TMS320F28335为核心,采用IPM模块作为逆变单元的功率开关模块,在耦合变压器的副边并联固态继电器,灵活地将DVR和电网进行隔离。PWM中断服务程序根据DVR的单周控制逆变算法实时地调整PWM输出信号的脉冲宽度,以控制逆变输出电压。采用开环控制和闭环控制相结合的控制方式,开环控制在第一时间依据所建立的数学模型表实现快速补偿。在补偿误差较小时采用闭环控制,以提高控制精度及稳定性。实验分析表明,该动态电压恢复器具有响应速度快,补偿效果好,可靠性高,性能稳定等优点。     

基于三相Z源并网逆变器的间接单周控制策略

提出一种基于三相Z源网络的间接单周控制方式,解决常规控制方式所带来的系统复杂与响应速度慢的缺点。结合Z源阻抗网络中输入输出关系,建立三相Z源并网逆变器状态平均方程数学模型,运用单周控制原理推导控制方程,以实现单位功率因数并网。仿真结果表明,基于单周控制的三相Z源并网逆变器能在单个工频周期内(0.02s)实现单位功率因数并网,其输出电流谐波畸变率小于1%,且输出几乎不受输入电压波动的影响。与传统Z源并网逆变器比较,基于单周控制的间接电流控制方式能在没有电流采样环节的情况下快速实现单位功率因数并网,具有动态响应快、稳定性较强、鲁棒性较优的特点。     

可调节有功无功的双Buck逆变器控制算法

目前,轻型直流输电网络中的电压源变流器使用了较多的高频开关器件,导致成本高,损耗大,限制了其实际应用。一种新型的Buck型电压源逆变器(BVSI)由一组双Buck变流器和一个工频逆变桥组成,只需采用两个高频开关,因而可降低系统成本,具有很大的技术和经济优势。文中提出了基于单周控制理论就可实现双Buck逆变器有功功率和无功功率单独调节的算法。推导出了基于单周控制思想的控制方程。运用简单的控制电路就可实现交流侧有功功率与无功功率的控制。另外对该算法进行了详细的仿真研究,仿真结果证实了该算法的正确性。     

预测电流控制双开关型双Buck并网逆变器

双Buck逆变器具有可靠性和效率高的优点,常被用作新能源发电和不间断电源的解决方案。双Buck逆变器存在输入电压高、双极性调制的缺点,采用双开关型双Buck逆变器消除这些不足,双开关型双Buck逆变器主要采用滞环电流变频控制,谐波频谱宽、滤波器设计困难,对功率器件的开关速度要求高;为此,采用SPWM控制方式实现逆变并网,使谐波频谱固定易滤除;同时通过预测电流控制策略消除电网电压扰动,提高逆变器的性能。最后通过PSIM仿真验证了理论分析与设计的可行性。     

三相逆变器低成本容错拓扑的工程运行研究

针对工程运行中大功率三相逆变器功率开关器件易于损坏并造成严重事故的问题,提出了改进容错方案.首先从逆变器主电路的硬件拓扑结构入手,采用低成本电力接触器实现了事故发生时,备份桥臂与相应的触发控制线路一次性切换替代事故桥臂;再从电动机气隙磁链轨迹的控制理论出发,研究利用三相四开关逆变器拓扑结构,实现电动机准两相容错运行;最后,探讨了电动机不得不单相或准单相运行时,如何控制气隙磁链轨迹改进电动机的故障运行质量.     

电网电压不平衡下燃料电池并网逆变器功率控制

基于参考指令变更的三相并网逆变器功率控制方法,通过调节影响功率波动的参考指令内的谐波分量可以实现逆变器电流质量和功率波动间协调控制,但不能实现三相电压不平衡下负序交流分量的无静差调整。针对此问题,提出了三相电压不平衡下燃料电池三相并网逆变器功率控制方法,构建了燃料电池三相并网逆变器电路拓扑结构。在此基础上采用无锁相环直接功率控制方法,采用全通滤波器对并网逆变器电路中的电压和电流基波分量进行90°相移,消除2倍频的负序交流分量,实现并网逆变器有功功率和无功功率的有效控制。仿真结果证明,所提方法控制的并网逆变器进网电流谐波含量为0.33%,输出电流正弦度较高,电网电压不平衡状态下仍能坚持对电流进行控制。该方法功率控制效果好,具有较强的安全性。     

两种典型的三相SPWM逆变器电路比较

将三相桥逆变器等效变换成形似三个三角形?联结的单相全桥组合而成的三相逆变器,等效而成的单相全桥互相共用一个桥臂。进而在变换后的拓扑基础上提出了一种新的三相桥逆变器数学模型,比较三相桥拓扑和三个三角形联结的单相全桥通过组合而成的三相逆变器拓扑在控制方法、功率容量和输出特性的区别,界定两种三相逆变器的应用领域。