模块化并联逆变器基于单总线的相位同步方法

为了消除共交直流母线结构的模块化并联逆变器高频零序环流，同时避免模块投入时的冲击电流，文中提出一种基于单同步总线的基波和载波相位同步方法。首先，分析晶振频率偏差对模块化并联逆变器高频零序环流的影响；然后，构建一个基于或非逻辑的同步信号发生器电路。同步信号发生器通过综合各模块的输入信号，产生一个公共的工频同步信号，并在同步信号的上升沿实现对基波和载波相位的逐周期调节。文中详细地进行基波和载波相位同步控制器参数设计，分析延时时间对载波相位同步控制的影响，并提出一种开环载波相位补偿方法。最后，通过实验验证所提方法的有效性。     

一种模块化地铁再生制动能量回馈系统及环流抑制策略

针对地铁再生制动能量回馈系统的需求,文中采用了一种带快速熔断器的模块化串并联能馈拓扑。该拓扑降低了设备的成本,提高了设备的可靠性。针对模块并联环流问题,定量分析了调制波和载波对环流的影响,采用每个逆变器单元独立电流内控制策略和载波同步技术来抑制并联模块的环流。试验结果表明,文中所设计的基于多模块串并联的地铁列车再生制动能量回馈装置可以实现交直流侧直接并联,且并联逆变器的电流偏差小于1%,串联逆变器的直流电压偏差小于1%。     

交流励磁系统功率单元并联控制策略研究

多功率单元并联型交流励磁系统在励磁阶段存在相间环流,导致系统不稳定。同时由于并联模块自身参数差异导致均流效果差。为了解决以上问题,分析了其在励磁阶段和并网运行阶段控制上的差异性,研究了多功率单元并联型交流励磁系统在励磁阶段产生相间环流的机理,提出了一种适用于交流励磁系统多功率单元并联的混合控制策略。在Matlab/Simulink中搭建了1台300 MW的交流励磁控制可变速抽水蓄能机组系统,仿真结果表明,与传统的单一控制策略相比,提出的混合控制策略能够在不增加变流器输出侧电感的前提下,实现相间环流的抑制和均流效果的提高,验证了所提控制策略的正确性及可行性。     

并联变流器的脉宽调制波重构与环流抑制

针对共交流滤波电感和直流母线的三相变流器并联时功率器件开关不同引起的环流问题,提出一种基于脉宽调制波重构的方法来抑制变流器并联时的零序环流。该方法采用主从控制,主控制器通过广播通信的方式将脉宽调制波参数和载波同步信号编码发送给从控制器,在满足采样时钟周期的约束条件下,从控制器根据通过解码载波同步信号和脉宽调制波参数重构出同步性良好的脉宽调制信号,从而达到减少零序环流的目的;并通过分析系统传递函数,研究通信延时对系统稳定性的影响,确定临界稳态通信延迟时间。最后,搭建了并联变流器实验系统,实验结果表明,所提控制策略能够减少零序环流。     

基于分布式控制的不同容量逆变器并联技术研究

针对不同容量逆变电源的并联,提出了一种双外环分布式并联控制方案,使得系统由负载电流的大小决定所需并联模块数以及并入系统的各并联逆变模块按自身容量比例分担负载电流,并能有效抑制系统环流,实现系统的冗余并联。该控制方法包括三个控制环:电流内环改善系统动态响应,电压外环确保系统的稳定性,电流外环跟随功率分配单元输出的电流信号来确定该模块所分担的负载电流的大小。其中功率分配单元根据负载电流和逆变电源额定电流的大小确定并联模块数,并提供各逆变模块的投切信号和电流外环给定信号以实现系统的负载电流分配和冗余控制。理论分析和仿真实验验证了该方案的可行性。     

大容量APF并联系统环流机理研究

针对大容量APF并联模块间存在的环流问题,从系统和开关器件两个层面对APF并联模块间的环流形成机理进行了分析,并总结出几种环流抑制措施。在此基础上,提出一种APF并联系统的控制方法,该方法采用主从两级控制,分离电流检测与电流跟踪控制环节,通过消除电流检测误差、同步各模块控制算法的实现及PWM脉冲的生成来抑制环流。实验结果表明,当SPWM触发脉冲调制载波异步时,模块间会产生环流;模块间的环流对模块并联后总输出电流没有影响;所提控制方法能够有效抑制APF并联系统的环流,并取得较好的谐波补偿效果。     

基于载波移相并联的直驱风力发电并网变流器控制策略

直驱风力发电变流器需要全功率变流器,其网侧变流器设计要求低谐波输出、宽电压工作范围、高可靠性及快速的动态响应能力。受现有功率器件及其开关频率、发热等条件制约,采用单模块的变流器难以满足系统要求,因此采用载波移相并联作为并网变流器,使系统冗余性增强、输出电流控制的等效开关频率和采样频率都得到了提高,输出滤波电感的压降减小,提高了系统动态响应能力。针对载波移相并联变流器的环流问题,通过对载波移相并联系统环流数学模型的分析,提出了一种可以有效抑制环流同时改善系统动态性能的总电流输出外环加环流控制环的控制策略。仿真和实验结果验证了所提控制方案的可行性和有效性。     

一种不间断电源并联运行控制方式的研究

鉴于多模块并联型不间断电源系统可柔性地扩展供电容量,建立了具有高可靠性的并联冗余系统。本文提出了一种基于初相位、电压下垂概念的不间断电源多模块并联系统的无互联线负载均流控制策略。该策略无单独的并联控制单元,并联模块除了在负载端相连外,无其它互联线。文中分析了在不间断电源多模块并联系统中,以有功功率和无功功率作为控制变量,当不间断电源中并联单元的输出电压相位或幅值不同时,有功功率和无功功率的环流特性;设计了实现该策略的控制电路,它由具有电流内环控制器和电压外环控制器的差频式高频链逆变电路构成;为了验证理论分析的正确性,对两个10kVA 不间断电源模块并联系统进行了动、静态实验研究,实验结果显示了并联系统具有良好的均流效果。     

多模块APF并联系统高频谐波环流分析与控制

有源电力滤波器(APF)的高频开关谐波由于通常不包含在电流闭环控制回路内而表现为电压源特性,造成多模块APF模块间的高频谐波环流,增加了系统功率损耗,降低了系统稳定性和控制精度。针对上述问题,对多模块APF并联系统高频谐波环流进行研究,通过构建系统高频谐波环流数学模型,详细分析了环流的形成机理及其影响,并分析了模块输出滤波器(OF)对环流的影响。最后,提出一种多模块APF协调控制方法,以抑制系统高频谐波环流。理论分析和实验结果表明:各模块SPWM载波不同步是高频谐波环流的主要成因;高频环流不流入电网系统;OF能抑制各模块高频谐波电流的非环流分量,而对于环流分量并无明显的抑制效果,相反会降低系统的稳定性;所提模块化APF并联协调控制方案可有效抑制系统的高频谐波环流。     

并联双PWM变流器在低速永磁直驱风力发电系统中的应用

基于大功率低速永磁直驱风力发电系统高可靠性要求,以背靠背载波移相并联双脉宽调制（PWM）变流器作为永磁直驱风力发电功率变换单元,对变流器冗余性、并联特性、输出开关纹波特性进行了分析设计。重点针对载波移相并联单元间存在的环流问题进行了分析,提出了一种低频环流抑制方案。另外,采用基于现场可编程门阵列（FPGA）作为辅助处理器的控制器方案实现载波移相并联控制。经过实验验证了所述变流器在可靠性、环流抑制性能、谐波特性,以及硬件实现等方面均能较好地满足系统要求,可适用于低速永磁直驱发电系统。     

模块化UPS并联的新型数字均流控制技术

为实现并联UPS系统中负载电流的均分和环流的抑制,阐述了一种应用于模块化UPS并联系统的数字化控制均流技术。给出了并联系统的结构;通过分析并联系统环流、功率调节特性、并联系统数字功率检测技术,得到一种新型的功率检测方法;检测和分析并联系统的瞬时平均电流和各个UPS模块输出电流,再反馈调节分别控制输出电压幅值和相位以实现其均流控制。实验证明该环流抑制控制策略可获得良好的并联均流特性,方案简洁、实用。     

基于虚拟振荡器的微网逆变器并联系统分析

对含虚拟振荡器(VOS)的微网中逆变器并联控制策略进行建模与稳定性分析。离网状态下,采用VOS控制的逆变器并联相当于VOS控制器本身的并联,且VOS采用数字控制器编程得到。系统环流抑制效果受VOS控制器中谐振参数与激励源(EXS)函数影响。建立VOS控制器二阶系统传递函数和并联同步等效模型,分析了其稳定性与稳定条件。负载阻抗的变化会影响并联逆变器输出稳定,设计EXS模块基于功率均分状态补偿负载电流扰动,提高了输出电压波形的质量。仿真结果验证了所提方法的可行性。     

基于最速下降法的自适应环流抑制

针对交直流混合微电网孤岛运行时,并联变流器硬件参数不能完全一致,控制信号无法完全同步以及负荷 波动导致并联回路中存在多种循环电流问题,提出一种基于最速下降法 (SDM)的虚拟同步发电机 (VSG)控制策 略.通过最速下降法迭代得到循环电流最小时的变流器输出电压并反馈给 VSG控制器,既实现各工况下 VSG 输出电 压的同步,又有效地完成了负荷波动时的电压自适应调整.为了验证所提控制策略的有效性,在 MATLAB/Simulink 中搭建仿真模型,仿真结果表明所提控制方法可有效抑制系统环流.     

新型模块化多电平换流器串联电抗器的功能与取值分析

从模块化多电平换流器正常工作状态的功率输出限制、相单元间2倍频环流限制、直流两极短路电流限制、输出交流三相短路电流限制4个方面分析了子模块串联电抗器的功能及相应的数学关系.根据分析结果,给出了模块化多电平串联电抗器的选取原则和计算方法.基于工程实际需要,通常相单元间高频环流可通过控制回路附加抑制环流控制器来有效抑制,而串联电抗器值应根据直流两极短路和输出交流三相短路电流限制要求来计算,最后可根据输出功率的要求进行校验.对一个设计实例进行了分析,给出了串联电抗器值选取的方法,验证它是合理可行的.     

基于CAN总线的载波同步VSC并联控制方法

针对储能功率调节系统中共交直流母线电压源换流器(VSC)模块并联运行易产生高频环流的问题,设计了基于CAN总线的载波同步并联控制方法。首先分析了载波交错对VSC模块并联系统环流的影响,揭示高频环流形成的机理。然后利用CAN总线时间基准参考实现模块间较高精度的载波同步,同时在传统主从控制的基础上引入模块自主监控机制,改进主模块的确定方式,解决同步控制复杂、冗余性不佳的问题,保证模块间相对独立运行,有效实现模块间高频环流的抑制。实验结果验证了所提控制方法的有效性。     

基于多载波和PR控制实现变换器并联环流抑制研究

逆变器的并联由于具有容量大、低成本和能够增加系统的容量而备受关注。但是逆变器的并联会带来环流问题,环流不仅会降低系统效率,而且会使输出并网电流发生畸变。环流主要在零矢量中产生,通过双环控制实现环流抑制,外环在零序分量采用无差拍实现环流抑制,内环采用多载波消除零矢量的作用时间,环流能够得到非常好的抑制。在并网并联逆变系统中,电流控制器的结构和参数对系统稳定性和输出电流质量至关重要。电流环采用αβ静止坐标系下的比例谐振控制器,省去了复杂的坐标变换,从而使计算简单易实现。该方法不需要增加额外的硬件,能够较好地抑制环流和具有动态反应快等优点。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

并联三相PWM变换器零序环流带宽扩展

三相PWM变换器并联系统运行时会产生环流。为解决并联系统环流问题,本文提出一种零序电流环带宽扩展策略。在分析并联模块环流模型的基础上,详细研究了变换器的参数差异和数字控制器的延时对零序电流环带宽的限制,利用电压零矢量前馈控制消除了变换器参数差异和运行状态不同对零序电流环带宽设计的限制,并结合单个载波周期内双次电流采样双次PWM更新方式(DSDU)有效增加了零序电流环的带宽。该方法不需要提高系统的开关频率,具有动态响应快和环流抑制效果好的优点,能够在并联模块滤波电感不同及给定电流不同的情况下,获得较好的环流控制效果。实验结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

基于光纤同步技术的大功率并联变流器设计

针对三相变流器直接并联运行时存在高次短路谐波电流和零序环流的问题,提出一种基于光纤同步的环流抑制技术。通过分析两台逆变器直接并联电流,发现其干扰主要由高次谐波电流和零序环流构成。而高次谐波电流主要由开关周期不一致造成,但这种谐波电流由于频率太高无法通过谐振控制进行抑制,对此利用TMS320F28377D芯片EPWM模块特有的同步引脚,实现两台变流器开关周期同步。此外引入多级并联准比例谐振控制器实现对零序环流抑制。实验结果表明,该方法可有效保证系统高效、稳定运行。     

高频融冰激励电源及其控制策略的研究

高频激励融冰是一种新型输电线路融冰方法,利用覆冰在高频电场下是有损电介质和高频电流的集肤效应的共同作用对线路进行融冰,高频融冰激励电源是该融冰技术的关键装置。文中研究了一种5kHz高频融冰激励电源,通过逆变模块并联实现系统大容量的输出。常规SPWM较难实现高频率的输出,利用了载波相移技术产生逆变器开关的驱动信号,降低开关的工作频率,提高电源的输出频率。提出了一种电压电流双闭环加环流抑制的控制策略,电压外环保证电压稳定输出,电流内环采用电感电流反馈,改善了系统的动态响应,环流抑制环抑制各模块间的环流,提高了模块的功率分配均匀度。仿真验证了激励电源的设计和控制方法的可行性。     

并联整流器环流控制策略研究

并联整流器会增加系统的容量以及效率,但是在实际工程中由于电感参数不相等或输出电流不相等都会产生环流,环流会增加输入电流谐波。为了抑制环流,提出一种修正的比例谐振控制器,实现低次零序谐波控制。首先对并联整流器进行详细的建模分析,然后改变零矢量作用时间实现零序环流抑制。此外,为了能够更好地抑制并联整流器的零序环流,在上述基础上,提出一种双采样零序环流抑制方法,以实现整流器并联的最优控制。仿真和试验表明:和现有方法相比,新方法的零序环流抑制能力增强,输出电流波形得到进一步改善。