三相LCC并网逆变器的参数设计方法与控制策略

LCC滤波电路与其他滤波电路相比,能够同相位放大输入电压在特定频率的分量,衰减其他频率的谐波分量,在负载变化的情况下能自动调节输出电压。根据LCC滤波器的频率响应函数设计其元件参数,针对LCC并网逆变器的拓扑结构进行分析,建立等效数学模型,并设计比例-谐振(PR)功率控制器。仿真和实验结果表明,并网电流能够有效跟随给定,相位与电网电动势一致,系统同时具有良好的动态性能,证明所提理论分析与控制策略的正确性与可行性。     

不平衡负载下逆变器并联系统电能质量治理

针对多逆变器并联系统输出侧电压不平衡的问题,提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度抑制策略,旨在提升电压质量.首先对逆变器输出电压进行分析,得出负载电流中的负序分量是导致逆变器输出电压三相不对称的原因,进而提出基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,其中负载电流中的全部负序分量由从逆变...     

负载可调的变压器式电抗器控制系统的设计

负载可调的变压器式电抗器因其较好的特性而具有广泛的应用前景.但有效控制是实现其功能的基础,逆变桥直流侧的电容电压对电抗器的性能也有较大影响.提出了基波分量的提取模型,能实时地提取初级电压和电流的基波分量,进而实现电抗器电感的在线监测.在线测量的电感作为次级电流同相分量的调节依据,因此在无需测量变压器本体参数的情况下控制器能有效地控制电抗器的电感.分析了次级电流垂直分量与电抗器性能的关系,提出了直流侧电容电压的滞环控制方式.在设计的控制系统中,次级电流的同相分量和垂直分量均为基波电流分量,这样能减小电抗器初级电流的谐波分量对电抗器的性能影响.最后通过实验证明该控制器能有效、快速地控制电抗器的电感以及直流侧的电容电压.     

采用CCL/LCC复合谐振网络的电流型ICPT系统

为实现感应耦合电能传输(ICPT)系统在负载及气隙变化时的输出电压和工作频率恒定,提出了一种采用CCL/LCC复合谐振网络的电流型ICPT系统。首先,在基波条件下,依据变压器漏感模型建立系统等效电路,得到了输出电压增益与输入阻抗的表达式;然后,通过系统参数优化设计,推导出了动态负载下系统恒压供电和谐振工作频率稳定的条件。另外,当气隙变化时,利用动态调谐技术重新补偿耦合电感,可使得输出电压和工作频率在气隙变化前后保持不变。系统特性分析表明,所提出的CCL/LCC复合谐振网络电流型ICPT系统,在负载和气隙变化时可以保证输出电压和工作频率稳定。最后,实验验证了理论分析的正确性和有效性。     

PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器研究

输入电压和负载宽范围变化时,变频控制LCC谐振变换器的开关频率变化范围宽,而移相控制LCC谐振变换器难以实现宽范围零电压关断(zero voltage switching,ZVS)。为了在较窄开关频率范围内实现LCC谐振变换器的宽范围软开关,该文提出一种脉宽-脉频调制(pulse width modulation-pulse frequency modulation,PWM-PFM)混合控制LCC变换器。通过同时调整LCC变换器原边开关管的导通角与开关频率,在宽输入电压和宽负载变化范围内,提出的PWM-PFM混合控制LCC变换器能在稳压输出的同时保持变换器ZVS软开关工作。此外,PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器的开关频率范围较窄,简化了变换器磁性元件的设计。以工作在电容电压连续模式(continuous capacitor voltage mode,CCVM)的LCC谐振变换器为例,利用基波近似法,分析PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器的工作原理和控制特性,对谐振元件和控制参数进行设计。最后,通过一台100~200V输入、48V/500W输出的实验样机验证了理论分析的正确性。     

不对称负载下离网逆变器的双序控制方法

输出电压的对称度是衡量三相离网逆变器性能的重要指标之一,而造成离网逆变器输出电压不对称的主要原因是负载不对称。常见的单序双闭环控制方法无法对负序电压进行控制,会导致输出电压不对称。为此,首先基于对称分量法推导了逆变器带不对称负载时输出分量的负序耦合公式,给出了负序电压的双闭环解耦控制方法。在此基础上提出一种双序控制方法,通过增加负序控制支路来对负序电压进行控制,保证离网逆变器输出电压的对称性。最后通过MATLAB进行对比仿真,给出系统相关参数,验证了这种控制方式的有效性。     

零电流开关电流源谐振逆变器拓扑和参数计算

本文提出了一种电流源输出的LCC串并联谐振型逆变器（LCC－SPRI）主电路。逆变器能在负载阻抗较大幅度变化时保持输出电流基本恒定,槽路电流与负载电流相当,并能实现逆变开关零电流开通和关断。文章给出了槽路参数的设计方法及计算机仿真和实验室实验结果。     

逆变系统负载调整率提升的研究

分析了采用双环控制、虚拟电阻法和负载电流前馈三种控制方法逆变器的输出阻抗,比较了三种控制方法对负载调整率的影响。虚拟电阻法会增大逆变系统在负载调整前后输出电压的幅值变化,影响负载调整率,而负载电流前馈可以改善逆变系统在负载调整时的动态性能。在10kW的采用逆阻型IGBT的三相T字型逆变器平台上进行了实验验证。     

一种三相线电压级联单位功率因数整流器负载不均衡特性分析及电压均衡控制策略

该文对一种由三个三相单开关整流器线电压级联构成的三相单位功率因数整流器的负载不均衡特性和输出电压均衡控制策略进行分析和研究,首先详细阐述此类整流器在三个直流侧负载不均衡时,交流输入端电流能自动保持均衡的独特特性及相应工作机理;然后研究系统整体分层控制策略。在传统的基于电压外环PI控制、电流内环PR控制的上层控制基础上,针对各整流模块参数不一致及负载功率不一致引起的各模块输出电压不均衡问题,通过加入偏差因子调制波补偿的底层控制,实现了对每个模块输出功率的独立调节,进而实现了各整流模块输出电压的均衡控制。仿真和实验结果验证了所研究拓扑结构的优越性和控制策略的可行性。     

一种基于输入/输出反馈线性化的Boost型DC/DC变换器非线性控制方案

针对Boost型DC/DC变换器以电容电压作为输出时存在非线性和不稳定的零动态,从而导致系统带宽较窄、动态响应缓慢等问题,基于输入/输出反馈线性化提出一种新的非线性控制方案。这一控制方案采用以非线性控制的电感电流作为内环、具有PI控制的电容电压作为外环的串级结构。该方案既可以很好地解决以电容电压作为输出进行直接控制时所存在的不稳定零动态问题,又克服了单纯采用电感电流作为输出间接控制电容电压时易受电源波动和负载变化影响的不足。对自制的样机进行实验研究,结果表明,与传统的PI控制方案相比,该方案可以明显改善Boost型DC/DC变换器的诸如输出电压调节范围、稳态静差、动态调整时间等动、静态性能。     

带有源缓冲的单级单相电流型逆变器

为了实现单级升压逆变,提出了一种带有源缓冲的单级单相电流型PWM逆变器,及其状态量限定下的输出电压反馈复合单周期控制策略,并对构成这种逆变器的电路拓扑、控制策略、关键电路参数设计、系统建模和仿真等进行了深入分析和研究,获得了重要结论。该逆变器电路拓扑主要由储能电感、有源缓冲电路、电流型单相逆变桥构成,存在三种工作模式和四种电路模态,通过三种工作模式的灵活切换达到限定储能电感电流和缓冲电容电压等状态量的目的,通过前馈储能电感电流和反馈输出电压的复合单周期控制实现输出正弦电压的稳定。1 kVA 100 V DC/220 V 50 Hz AC逆变器的原理实验结果表明,所提出逆变器能实现单级升压逆变,具有输出电压波形质量高、负载适应能力强和动态性能好的优点。     

Z源逆变器的多变量线性状态反馈控制

针对Z源逆变器具有的非线性特征,以及提高直流侧电压控制对负载变化的响应速度,提出适用于Z源逆变器独立发电系统的多变量线性状态反馈控制方案.首先,利用功率平衡在dq坐标系下建立了Z源逆变器的6阶系统模型,分析表明该系统属于3输入3输出的非线性系统;继而,利用求李导数的方法进行坐标变换,获得新坐标系下的系统可观可控的线性状态方程:在Z源电容电压的控制方程中引入了电感电流的附加控制以保证系统坐标变换时产生的一阶内部动态的稳定性:电压控制采用PI控制器确保了目标电压的无误差输出;最后.通过Simulink建立了仿真模型.验证了在负载性质变化时和输入电压变化时控制系统的有效性.     

配电系统电子电力变压器不对称负载仿真

配电系统中经常会出现不对称负载运行的情况，研究不对称负载情况下电子电力变压器的特性和控制策略，对于电子电力变压器在配电系统中应用有重要意义.通过分析原方系统和副方负载的要求，提出了一种简单而有效的控制方案：其输入级在d-q轴系中采用直流电压外环和交流电流内环的双环解耦控制，其输出级采用基于输出电压瞬时值反馈的双环控制.在Matlab/Simulink环境下建立了仿真模型，通过对空载、满载、单相负载、不平衡线负载和非线性负载等条件下的仿真表明，针对三相四线配电系统电子电力变压器所设计的控制方案，无论是在对称负载还是不对称负载条件下，电子电力变压器都能实现原方系统输入电流正弦和负荷侧供电电压恒定，具有良好的负载特性。     

双向有源全桥DC-DC变换器电流源模式的快速动态响应控制方法

电流源在电池充电系统中有着广泛的应用,而变换器的动态特性是能量转换系统的一个重要指标。该文以双向有源型全桥DC-DC变换器作为研究对象,以单相移控制为例,以提高变换器工作在电流源模式时的动态性能为目标,提出一种基于输入电压前馈的输出电流控制方法。并且分析该方法对电感参数的依赖性以及控制系统的稳定性。最后在基于TMS20F28335控制器的实物试验台上对所提出的基于输入电压前馈的输出电流控制方法和传统输入电压前馈控制进行对比验证。实验结果表明:在输入电压突变时,输出电流基本保持不变,显著的提高了变换器对输入电压变化的动态性能;在负载突变和给定突变时,变换器的响应速度是传统输入电压前馈控制的2倍,并且对电感参数偏差不敏感。     

一种宽范围ZVS定频LCC谐振变换器设计

与传统变频LCC谐振变换器相比,定频LCC谐振变换器具有磁性元件设计简单的优点。然而,在宽输入电压或宽输出功率应用场合,滞后臂开关管极易失去ZVS软开关,导致定频LCC谐振变换器存在开关损耗大、系统效率低、EMI干扰大等问题。针对以上问题,该文通过在定频LCC谐振变换器的两个逆变桥臂之间加入由辅助电感和隔直电容构成的辅助网络,提出一种宽范围ZVS定频LCC谐振变换器,在较宽输入电压和负载变化范围内实现开关管的ZVS,且具有较小的谐振电流,有利于器件选型。该文研究宽范围ZVS定频LCC谐振变换器的稳态工作特性,推导其ZVS条件,并给出谐振元件和辅助网络的参数设计步骤。最后,通过一台500W/48V实验样机验证理论分析的正确性。实验结果证明,该文所提出的变换器具有宽范围ZVS特性。     

一种大变比电路的新型电容电荷平衡控制策略

为提高负载动态响应特性,针对抽头电感同步整流Buck变换器所实现的大变比降压电路的特点,本文提出一种变结构电容电荷平衡辅助电路控制策略。所提出的控制策略根据电容电荷平衡原理,在负载发生变化时通过辅助电路改变主电路结构,使电感电流变化率适时变化,以克服恒压输出电力电子变换器负载突变时由于电感电流变化率受限而影响输出电容电压变化的不足。通过理论分析表明,所提出的控制策略辅助电路结构简单,无需增加磁性器件;控制逻辑能使变换器在负载扰动下实现快速的输出电容充放电平衡,具有较强的负载扰动抑制能力;控制方法具有快速动态响应、不影响稳态特性且过冲小等优点。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

三相逆变电源不平衡负载控制方法的研究

针对对称分量法实现三相逆变器在不平衡负载下输出电压的正、负、零序分量补偿,以维持三相输出电压的平衡,该方法在三相负载严重不平衡时,其不平衡度仍然较大,且运算量大,适时性差,不易控制等问题.本文提出了一种三相逆变电源的输出电压分相控制的方法,分别对三相逆变器输出的线电压进行控制,以实现三相电压的平衡.理论和仿真分析表明,该方法能够使三相最大不平衡度从传统对称分量法的5.49％降到1％左右,在负载不平衡度达到200％的情况下,三相电压输出也能适时、稳定、可靠的达到平衡,有效地补偿因不平衡负载引起的逆变器输出电压畸变,从而保证逆变器在带任意不平衡负载时仍能维持三相平衡的输出电压.     

基于ESO的三相电压型逆变器终端滑模控制

针对逆变系统中由于非线性负载的变化及外界扰动和参数摄动对输出电压动态响应速度、波形失真率影响较大等问题,在三相电压型逆变器d-q坐标模型基础上,提出一种基于ESO(扩张状态观测器)的终端滑模控制策略。该方法对输出电压d-q轴分量分别进行调节,再转换成调制信号控制逆变器输出电压。设计ESO对系统的总扰动进行估计,补偿控制输出,使得滑模控制中切换增益有效减小,达到减弱抖振效果,增强系统鲁棒性能。该控制策略简单可行,仿真结果表明系统输出电压动态响应快,鲁棒性好,总谐波畸变率小。     

基于PID算法的DC-DC电源负载调整率改进研究

负载调整率是直流电源的一个重要参数,负载调整率的高低决定了整个系统的性能。研究了LM2577升压芯片的内部结构及性能参数,在此基础上,提出了两种提高其负载调整率的新方法:(1)在LM2577反馈脚接入可程控数字电位器,代替原固定电阻,用AD采样输出电压的变化,通过反馈算法调节数字电位器的阻值,保持输出电压稳定,进而提高其负载调整率;(2)在LM2577反馈脚接入加法器,加法器的输入端分别由输出电压分压端和受单片机控制的DA提供,单片机通过采样输出电压来调整DA的输出,进而实现输出电压的稳定,提高负载调整率。为了缩短调整时间,提高控制效率,软件部分采用了PID控制算法。经测试,在5 V输入、600 m A负载条件下,设定输出为7 V,方法 1和方法 2升压电路的负载调整率从1.043%分别提升到0.700%及0.042%;而设定输出为12 V时,负载调整率从0.658%均提升到0.008%。同时,方法 2的输出电压纹波在10 m V以内。     

用于感应式非接触励磁系统的CLC补偿拓扑研究

在感应式非接触电能传输(ICPT)系统中,为了解决负载变化影响电路输出电流以及输入阻抗角的问题,提出一种新型的T型结构的CLC补偿拓扑,并将其与串联补偿组合形成CLC-串联型补偿结构.依据基尔霍夫定律分析了CLC补偿同时实现全负载变化范围内的输出恒流特性和零输入相位角(ZPA)特性的约束条件;推导出了针对上述约束条件的谐振网络参数设计方法;分析了系统的频率稳定性,并求出了使系统频率稳定的负载边界条件;定量地讨论了使逆变桥开关管实现零电压开关(ZVS)的谐振参数调整方法.仿真和实验结果验证了CLC补偿电路具有恒流特性和ZPA特性;当负载电阻值小于使系统稳定的负载边界值时,系统可以保持频率稳定;单独调节补偿电容容值C1可以实现逆变器开关管的ZVS.