直流电压含二次纹波条件下并网逆变器输出谐波抑制

单相并网逆变器及电网电压不对称情况下的三相并网逆变器,直流母线电压均含有明显的二倍工频纹波分量。受该纹波分量影响,逆变器交流侧输出含有明显的三次谐波,影响逆变器输出电能质量。针对上述问题,利用双重傅里叶变换和开关函数法对并网逆变器的输出谐波特性进行了分析,在此基础上提出了抑制单相和三相逆变器输出三次谐波的改进脉宽调制方法。该方法根据直流母线电压修正调制波,无需提取直流母线电压纹波分量信息,算法复杂度低,易于实现。通过开关函数法详细证明了新型调制方法的可行性,给出了基于该调制方法的单相及三相光伏逆变器的控制策略。仿真验证了所提调制方法可显著降低直流母线电压含二次纹波条件下并网逆变器的输出三次谐波成分。     

两级式逆变器中间母线电压低频纹波抑制

两级式单相逆变器输出电压和电流都是低频交流电,输出瞬时功率中除含有直流量外还含有2倍输出频率的脉动量,造成中间母线电压出现二次纹波分量。为解决逆变环节产生的谐波引起母线电容发热从而危及母线电容的运行寿命以及母线电压脉动可能导致逆变输出电压畸变的问题,提出了一种通过改变前级直流变换器外环电压控制器参数以实现母线电压低频纹波抑制的方法,并研究了两级式直交逆变器中间母线电容电压特性,通过分析逆变环节输入电流中直流分量、二次谐波分量等表达式,从而揭示两级式逆变器中间母线电容低频电压纹波的产生及其影响因素。方法中前级直流变换器、后级逆变器均采用电压电流双闭环控制。仿真和实验结果表明该控制方法是正确、可行的,且母线电压低频纹波抑制效果明显。     

两级式逆变器母线电压二次纹波分析及抑制

针对前级采用Boost电路、后级采用单相全桥逆变电路的两级式逆变器,研究基于传统电压外环电流内环控制改进的方法,以解决抑制中间母线电压低频纹波的问题。由于输入功率是直流量,输出的瞬时功率中除了有直流分量外,还含有2倍于工频的脉动分量,导致输入输出功率不平衡,从而使中间母线电压含有二次低频电压纹波。该低频电压纹波会引起母线电容发热从而危及母线电容的运行寿命,会导致逆变输出电压波形出现削顶而产生畸变,还会影响系统的动态性能。为了解决母线电压低频纹波所带来的问题,提出了一种将输出功率前馈到前级直流变换器以实现母线电压低频纹波抑制的方法。仿真和实验结果验证了该控制方法的正确性和有效性,母线电压低频纹波得到很好的抑制。     

单相光伏并网逆变控制器的优化

针对单相光伏并网系统中直流母线电压纹波比较大的特点,提出一种新型的周期数组滤波器,对逆变电压环控制器的输出进行二次谐波分量的检测与滤除,有效地抑制电压纹波对并网逆变控制器中输出电流参考的不利影响,从而降低并网电流的畸变率.另外针对并网逆变器中滤波电感值随电流变化导致低功率输出时并网电流畸变较大的现象,在电流环控制器中加入串联电感补偿算法,改善逆变器在低功率输出时的并网性能.最后在3kW单相全桥光伏并网逆变器样机上的实验结果验证了所提出的周期数组滤波器和串联电感补偿控制算法的可行性.     

H6型单相光伏并网逆变器并网电流的改善

由于并网逆变输出功率的二倍频脉动,使得非隔离单相光伏并网逆变系统前级解耦电容电压出现了二次电压纹波,进一步使得以电压外环和电流内环控制的逆变器并网电流参考值存在三次谐波。为有效地抑制并网电流的三次谐波,从母线电压角度出发,把采集到的电压值进行处理。本文提出了一种直流母线二次纹波电压的补偿方法,该方法能够显著改善并网电流质量,对并网电流三次谐波有较好地抑制作用。最后,通过仿真和实验结果证明了提出的补偿方法的有效性。     

光伏并网逆变器母线电压纹波的分析与控制

单相光伏并网逆变器中直流母线电压纹波的存在使得电压环控制器的设计变得困难,对此首先推导出稳态时直流母线电压纹波和电压环控制器输出量之间的数学关系,在此基础上提出了一种母线电压纹波补偿方法,将2次谐波注入直流母线电压环控制器中,以消除母线电压反馈中低频纹波对电压环控制器的干扰,有效降低了并网电流的畸变率,设计控制器时不必考虑电压纹波引起的带宽限制,有效防止了母线电压过低或过冲现象。仿真及实验结果证明了所提母线电压纹波分析方法以及补偿算法的合理性及有效性。     

一种高效率低纹波电流的光伏电源逆变器设计

介绍传统光伏电源系统产生低频纹波的原因,为满足户用型单相光伏微逆变器功率输出要求,提出一种前级DC/DC升压环节和后级逆变环节的隔离型单相双级式光伏并网微逆变器。采用一种扰动直流母线电压参考值的方法,抑制了两级式逆变器直流输入侧存在的两倍交流输出频率电流纹波,提高了输出功率效率。基于数字信号处理器(DSP)28035控制的220 W光伏并网微逆变器实验证明了理论分析的可行性。     

单相光伏逆变器直流母线电压二次波动对系统影响的分析与抑制

基于传统双闭环控制策略的单相光伏并网逆变器会造成直流母线电压的二次波动,导致并网电流中含有三次谐波,影响输出电能质量。针对上述问题,在分析直流母线电压二次波动产生机理的基础上,文中提出一种在直流母线电压采样前加入周期积分器的双闭环控制策略。该控制策略能够消除因直流侧二次波动导致的并网电流三次谐波,有效抑制直流母线电压二次波动对系统输出电能质量造成的影响。仿真和实验验证了该方法的正确性与有效性。     

有源逆变器的改进非对称脉宽调制策略

为了降低大功率有源逆变系统中器件的等效开关频率,减少开关损耗,同时抑制直流侧电压波动时逆变器输出电压包含的寄生谐波,采用基于特定谐波消去法(SHEPWM)的非对称脉宽调制策略(optimal partly unsym-metrical switching angle,OPUS)和改进开关函数法,实现了逆变器的低频化和抑制寄生谐波。研究结果表明,在直流侧电压产生幅值为直流电压15%的2倍频波动时,改进的OPUS控制策略消除了输出线电压中的3、7次非受控谐波,并使得受控的基波和5次谐波电压的幅值和相位达到设定值。该仿真结果证明了结合改进开关函数法的OPUS能够应用在大功率有源逆变系统中,并且能够改善逆变器在直流侧电压小幅波动情况下的输出电压性能。     

五相电压源逆变器的空间矢量脉宽调制方法研究

为提高五相电压源逆变器(voltage source inverter,VSI)的直流母线电压利用率,减少输出相电压中所含的谐波分量,提出一种改进的基于最近四矢量的五相VSI空间矢量脉宽调制算法。根据调制系数的不同,将整个调制范围分为正弦调制区和非正弦调制区。在正弦调制区,通过合理分配空间矢量的作用时间,使得输出相电压为标准正弦波形,不含有任何谐波成分;在非正弦调制区,通过对谐波子空间内的电压矢量进行优化控制,在进一步提高直流母线电压利用率的同时,保证输出相电压中所含谐波分量更少,使逆变器工作在最优状态。仿真和实验结果验证了所提算法的正确性和可行性。     

家庭光储系统中单相光伏逆变器蓄电池输入时并网运行控制

当原有的户用式光伏并网发电系统升级为家庭光储系统时,单相光伏并网逆变器需在储能电池等电压源输入条件下仍能正常并网运行。首先,建立了光伏阵列与锂电池组等效电路数学模型,分析与验证了在电压源输入条件下,两级式单相系统的二次纹波污染比光伏阵列输入条件下严重的现象。然后,通过分析两级式单相系统中的交直流耦合机理与Boost电路数学模型的建立,提出一种电流双反馈式纹波电流抑制措施。采取基于广义三阶积分的纹波提取与直流侧中间电压纹波的陷波抑制算法优化系统并网运行控制,并利用MATLAB对控制系统进行仿真分析与计算。最后,搭建了5kW并网实验系统,通过实验结果验证了所提控制策略的有效性与实用性。     

注入3次谐波控制的共模电压分析

由于功率器件仅有2个开关状态,输出电压只能离散变化,造成中性点存在共模电压,对电机的运行产生负面效应。以传统两电平变频器和级联型高压变频器为例,分析了共模电压产生机理和3次谐波注入理论,在此基础上,分析注入3次谐波在提高直流电压利用率的同时,对输出共模电压造成的影响。经对比发现,共模电压新增加了3次谐波电压成分,当调制比取最大值时,共模电压中3次谐波电压幅值达到最大,加剧了共模电压对电机可靠运行的影响。通过Matlab仿真,验证了理论分析的正确性,并进一步说明了,对采用同相调制算法的变频器,注入3次谐波将导致共模电压增加。     

直流侧低频电流纹波优化的单相全桥逆变器设计

为了优化单相全桥逆变器的直流链路上的电流纹波,本文设计了一种增强型的单相全桥逆变器及其控制策略,可有效降低直流链路电流纹波,并同时在交流输出端提供了优质的正弦电能。加强型全桥逆变器增设了一对额外的开关,通过设计了互补控制方案,可防止双倍频纹波电流流入逆变器的输入端,直流输入侧仅需提供输出功率的直流分量。最后,试验结果验证了所设计的增强型单相全桥逆变器的效果。     

一种高效率低输入纹波电流的光伏并网微逆变器

针对传统光伏系统存在热斑、整体效率低等问题,提出了一种高效率、低输入电流纹波的隔离型单相两级式光伏并网微逆变器。该微逆变器由前级DC/DC升压环节和后级逆变环节组成。DC/DC变换器采用有源钳位和倍压整流电路,使变压器原边开关管及副边整流二极管实现软开关,分析了其稳态下的工作原理并给出了变换器关键波形曲线;后级逆变环节应用软件锁相、脉宽调制等技术实现了逆变并网。提出了一种低成本的在中间母线电压环中加入扰动环节的方法,抑制了两级式逆变器直流输入侧存在的两倍交流输出频率的电流纹波。研制了一台220 W光伏微逆变器样机并进行了测试,实验结果证明了理论分析的可行性。     

一种共地型低开关纹波光伏微逆变器

提出了一种只包含3个开关的单相非隔离光伏微逆变器拓扑结构。该逆变器为交流侧和直流侧共地的拓扑,从而完全消除了共模漏电流。针对该拓扑还提出了一种调频控制策略,以抑制逆变器直流侧的2倍频功率振荡。此外,在该逆变器的交流侧配置一个小容量的单电感滤波器。将滤波电感与该逆变器的内部电感进行磁集成,以构建纹波转移通道,并通过合理设计耦合系数即可将滤波电感上的开关电流纹波转移至该逆变器的内部电感,进而有效抑制并网电流的纹波。最后,搭建了额定功率为420 W的实验室样机,验证了所提逆变器的有效性。