基于瞬时对称分量的三相逆变器特性分析

在三相逆变器中,出于体积和成本的考虑,滤波电感和输出变压器通常都采用三磁柱结构,但其三相磁路的相互耦合使得三相逆变器的动态分析非常地困难.该文基于瞬时值对称分量变换建立了带三磁柱电感和变压器的三相逆变器数学模型,该模型简单实用,并实现了三相的解耦.该文基于该模型分析了三相逆变器的动态特性,发现逆变桥输出电压的零序分量对三相逆变器的运行有着很大的影响.仿真与实验验证了上述结论.     

三相并网逆变器频率耦合机理分析及稳定性判定

并网逆变器中控制器dq轴结构或参数的不对称会导致系统在静止坐标系下存在两个扰动频率分量相互耦合,这一耦合因素会影响系统的稳定性。文中分析了系统中这两个扰动频率的耦合机理,分别得到了两个耦合频率下的逆变器等效导纳。利用这两个导纳,采用奈奎斯特判据判定了并网逆变器系统的稳定性,相比现有采用广义奈奎斯特判据的方法,稳定性判定过程简单,便于给出系统稳定裕量,指导逆变器控制器设计。实验验证了并网逆变器系统稳定性判定结果的正确性。     

三相逆变器不平衡抑制研究

三相逆变器的一个重要性能是输出电压的对称性，输出电压不对称主要由不平衡负载引起，文中基于对称分量法和叠加原理分析了输出基波电压对称性畸变机理，指出了输出电压正、负、零序分量不同的补偿特性，表明输出电压对称性控制不仅与控制器性能有关，还取决于逆变器电路结构的固有特性，并提出了改善逆变器输出对称性的方法。仿真和基于DSP控制的35kW逆变器样机实验均验证了理论分析结论。     

计及磁路耦合的三电平逆变器并联环流特性

大功率单机光伏并网逆变器通常采用三相三磁柱式耦合电抗器以降低整机成本并提高系统功率密度,然而三相磁路耦合会使三相系统的零序回路特性与3个单相电抗器构成的系统存在明显差异,并对并联系统的零序环流产生很大影响。基于三相三磁柱式耦合电抗器的磁路结构和相应的电感电压方程,建立了考虑三相磁路耦合特性的三相T型新能源并网三电平逆变器零序环流模型,分析了三相三磁柱式耦合电抗器的使用,以及三电平逆变器本身控制的复杂性导致零序环流发生变化的机理,指出了现有三相三磁柱式耦合电抗器对T型三电平逆变器并联系统,尤其是多台逆变器分时启停、无功功率突变等环节存在过流并损害功率开关管的安全隐患,最后通过系统仿真与并联样机实验充分验证了理论分析的正确性和有效性。     

考虑频率耦合的并网逆变器不同域控制的稳定性比较

高渗透率下并网逆变器(grid-connected inverter, GCI)与高电网阻抗的交互作用可能引发系统失稳问题。GCI的电流控制根据控制域的不同,可分为相域比例谐振(proportional resonance, PR)控制和域比例积分(proportional integral, PI)控制。首先,考虑频率耦合效应,基于谐波线性化方法分别建立了LCL型GCI采用相域PR控制和域PI控制的序导纳模型,并考虑电网电压前馈的影响,对这两种不同域控制的GCI的序导纳特性进行了对比分析。基于所建的序导纳模型和广义奈奎斯特判据(generalized Nyquist criterion, GNC),分析了电网电压前馈和电网强度对两种不同域控制的GCI并网系统稳定性的影响。稳定性分析结果表明：不考虑电网电压前馈时,相域PR控制的GCI系统稳定性强于域PI控制的GCI系统;而引入电网电压前馈后,二者系统稳定性基本相同。最后,通过仿真验证了理论分析的正确性。     

组合式三相逆变器锁相控制策略

该控制策略基于锁相技术,通过远程采样某相输出电压进行信号解调,解决了传统组合式三相逆变器存在着的各相之间同步信号长距离通信时易受干扰,导致各相输出电压相位差较大的问题。三相3.6kVA原理样机实验验证了该控制策略的可行性及正确性。该方案简单,易于实现,且即使是同规格不同设计逆变器模块之间的组合也能获得对称三相输出电压。     

四桥臂逆变器控制方法的研究

提出一种基于瞬时对称分量法的四桥臂逆变器控制方法,该逆变器在带三相不平衡负载的情况下,可提供三相平衡电压。瞬时分量法可将三相电压和电流分解为瞬时的正序、负序和零序分量,并在各自的参考系中转变为直流信号,再分别加以PI控制。这里介绍了控制器设计的详细推导过程和软件实现。最后,给出基于TMS320F2812控制的实验结果,验证了该方案的正确性和可行性。     

三相四桥臂逆变器的三角波辅助控制策略

针对三相四桥臂逆变器常用的控制方法或者属于开环控制,或者需要大量繁琐的计算,不适用于对动静态性能要求较高的中高频逆变场合这一缺点,提出一种三相四桥臂逆变器的三角波辅助控制策略。该控制策略依据电压电流双闭环控制原理,通过对三相四桥臂逆变电路建立电压电流方程,推导三相输出电压对称所需要的条件,从而发现三角波在各相桥臂的控制中起到至关重要的作用。前三相桥臂在电压电流双闭环控制的基础上在调制信号中注入三角波,使得调制比可以大于1,提高了逆变器的直流电压利用率;第四桥臂则利用构造出的三角波作为调制信号进行PWM控制,确保逆变器在不平衡负载条件下输出电压对称。设计一台6 k VA原理样机,仿真和实验结果证明了该控制策略的可行性。     

三相四桥臂逆变器的改进分序控制策略

为了提高逆变器带不平衡负载的能力,提出一种适用于三相四桥臂逆变器的正负序解耦控制策略。该控制策略基于双旋转坐标系,实现正负序电压的解耦和分离,在正负序同步旋转坐标系下采用PI双闭环控制算法。针对零轴的独立控制,通过虚拟构造出U_α、U_β分量,把零序分量逆时针转动90°构成αβ坐标系,再通过Park变换将αβ分量转换成dq直流量,从而对直流量进行反馈控制。由仿真结果可得,上述控制策略可以有效抑制不平衡负载电压的不平衡度。     

三相逆变器并联系统中零序环流的研究

现有的文献已经论证了在三相逆变器并联系统中,存在着零序环流的通路。然而,这些结论基本上都是在无输出变压器及忽略了三磁柱电感磁路耦合的前提下得出的。事实上,在三相逆变器中,出于体积和成本的考虑,滤波电感和输出变压器通常都采用三磁柱铁芯来绕制,由此带来的三相问磁路耦合使得三相逆变器的零序相量特性与三个单相逆变器构成的三相逆变器是完全不同的,这对三相逆变器并联系统中的零序环流也产生了很大的影响。该文基于三磁柱变压器及三磁柱电感的动态方程建立了带三磁柱电感及三磁柱变压器的三相逆变器瞬时零序分量模型。基于该模型的分析发现,三相逆变器并联系统中,三磁柱电感及三磁柱变压器的采用使得零序环流的大小和通路发生了很大的变化。仿真与实验验证了上述结论。     

非理想电网下三相LCL滤波并网逆变器对称电流控制

非理想电网包括电网存在不平衡、谐波畸变、频率变化等情况,在非理想电网下,三相电网中除正序分量外还含有一定量的负序、零序以及谐波分量。一方面,电网负序分量会使得d轴上含有2倍工频的脉动,从而导致锁相环锁相失准,虽然通过增加适当的滤波器可以滤除脉动量、提高锁相精度,但难以同时保证较好的频率适应性;另一方面,电网的负序及谐波分量易导致进网电流不对称且谐波含量增大,污染电网。针对上述问题提出了采用变采样周期锁相环(VSP-PLL)和电网负序电压前馈的方案,并结合逆变侧电流反馈控制以实现对称电流控制,最后,在一台5 k W三相LCL滤波并网逆变器样机上进行了实验验证。实验结果证明了方案的有效性。     

逆变器并机用三相电抗器设计

针对可再生能源逆变器需要并机运行以实现大功率电能输出的特点,通过分析现用逆变器的并网用滤波电抗器,提出了一种新型的兼具有共模电流抑制效果的三相五柱电抗器方案,在保证各相电路的差模感量的同时,通过解耦磁集成的方法,使三相电抗器的零序电抗大大增加。应用在逆变器并机系统中,可减小电路中的滤波电抗器的数量,改善系统的电路结构,减少逆变器的成本,具有较大的实际应用价值。     

新型对称控制方式三相三电平直流变换器

半桥三电平变换器具有开关管电压应力低、易于实现软开关等优点,适用于高输入电压场合。但随着输出功率的提高,开关管的电流应力也随之增加。为降低开关管的电流应力,提出一种新型三相三电平直流变换器,与已有三相三电平变换器相比,该变换器开关管数量大幅减少。采用对称控制方式,所有开关管的电压应力均为输入电压的一半;采用三相电路结构,可降低开关管的电流应力,同时可有效提高输入输出电流脉动频率,进而减小滤波器。制作一台600 V输入、48 V/20 A输出的原理样机,实验结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

电压源型三相逆变器的模型预测控制策略

为了提高电压源型三相逆变器的控制性能,设计了一种新颖的模型预测控制(MPC)策略.新型MPC控制器使用三相逆变器系统的离散时间域模型来预测所有可能电压矢量生成的负载电流,并选择使所设计的成本函数最小的矢量作为最优矢量输出.成本函数中主要考虑的指标是下一个采样周期的电流误差.利用仿真软件和搭建的三相逆变器样机测试平台开展...     

三相光伏并网逆变器的控制算法

分析了三相光伏并网逆变器的电路拓扑结构、数学模型和控制结构。控制结构采用同步旋转坐标系下的基于PI控制,采用电压外环和电流内环双闭环控制,实现有功功率与无功功率解耦控制,能够灵活方便地实现单位功率因数并网。     

微网中三相逆变器无互连线并联新型下垂控制策略

首先论述基于公共节点电压的逆变器并联功率理论的局限性,从新的角度推导基于逆变器输出端电压的并联功率理论。通过线性组合定义“类功率”变量,类有功功率和类无功功率分别只与相位差和幅值差有关,从而提出无互联线并联“类功率”下垂控制策略。推导新型控制策略下的并联系统小信号数学模型,为并联系统的性能分析和参数设计提供理论依据。在2台三相逆变器并联平台上进行实验研究,仿真和实验均表明并联系统具有良好的均流效果。     

组合式三相逆变器输出变压器直流偏磁的抑制

本文针对数字化多环控制下组合式三相逆变器输出变压器的直流偏磁问题,详细分析了直流偏磁对逆变器的影响。结合基于ABC坐标系下重复控制加电压电流双环控制的多环控制方案,提出了一种针对多环控制的直流偏磁抑制策略。在一台额定功率为500kVA的组合式三相逆变器上进行了实验验证。实验结果证实了该策略对直流偏磁问题抑制的有效性和实用性。