基于DSP的UPS输出电压锁相设计

为了保证UPS的逆变器输出和旁路输出在切换时负载端的输出电压波形不变,UPS的逆变器输出电压和电网电压的频率、相位必须保持一致。针对数字化控制的UPS,研究了采用数字信号处理器(DSP)TMS320F24X实现软件锁相环的设计方法,给出了硬件实现电路及算法框图。实验结果验证了本方法的可行性和有效性。     

基于DSP的高精度UPS锁相技术

为了保证UPS由逆变输出转市电旁路时的可靠切换,其输出电压和电网电压的频率、相位应时刻保持一致。本文针对全数字化控制的UPS系统,结合锁相环原理,研究了利用TMS320F240型DSP实现高精度锁相的数字锁相环原理与实现方法。该方法利用DSP的捕获中断和周期中断读取市电和逆变输出的相位差,经PI调节器输出一个载波周期的补偿量,通过动态改变载波周期值实现逆变输出对市电的动态跟踪,理论上相位差分辨率可高达0.72°。文中给出了硬件实现电路及程序流程图。实验结果验证了该方案的可行性和有效性。     

基于异步变频调制的UPS逆变数字锁相技术

针对不间断电源(UninterruptedPowerSupply,UPS)控制的数字化趋势,提出了一种应用于数字化UPS的逆变锁相控制技术。与其它数字锁相技术不同的是,该技术基于一种可变频的异步调制算法。该算法具有精度高、程序实现简单、易于对逆变输出进行变频/移相控制等众多优点,再结合市电/逆变输出的相位反馈逻辑,即可实现UPS逆变与市电的同频同相输出。实验证明,该数字锁相技术不仅简单有效,而且锁相稳定、快速且锁相精度高,具有极高的实用价值。     

电压电流双闭环反馈逆变器并联控制

对电压电流双闭环反馈控制单相逆变器的输出特性进行了研究,给出了单相逆变器并联系统的等效模型,分析了并联系统中电流环流与逆变器基准信号幅值和相位的关系,并在此基础上提出了一种通过对逆变器输出电流进行有功、无功分解,然后对基准信号的幅值和相位进行解耦控制的逆变器并联控制策略.针对单相逆变器的有功、无功电流分解问题,通过构造三相对称电流,运用瞬时无功理论对输出电流进行有功、无功分解,从而得到输出有功电流、无功电流并给出电流分解的实现框图.基于上述原理研制了实验样机,实现了2台2 kV·A逆变器的并联运行控制,实验结果验证了所提出方法的可行性和有效性.     

馈能型电子负载的并网控制

分析了单相馈能型电子负载的原理,主电路采用DC/DC/AC结构,DC/DC变换器采用平均电流模式下的双闭环控制,详细分析了逆变交流侧并网控制方法。基于内模控制原理,逆变器采用零误差电流跟踪并网控制方法,与普通PI控制方法相比,采用该方法后,工频条件下输出电流可以零误差地跟踪给定电流,基本不受电网电压的影响。仿真结果表明,该控制方法可以使逆变器输出电流的相位和频率无误差地跟踪电网电压的相位和频率,逆变电流为正弦,功率因数为1,可以连续调节模拟负载,并且有较好的瞬时响应。     

光伏单相并网逆变器分析

针对光伏电池的固有特性,采用光伏电池输出的直流电流作为并网逆变器控制的参考电流峰值,且参考电流的相位和频率以电网瞬时相位和频率为基准。引入了电网电压前馈和滤波器电容电流反馈控制方法,实现了向电网输出最多且稳定可靠的电能的目的。详细分析了光伏电池最大功率跟踪控制机理,并利用Matlab/Simulink软件仿真验证了并网电流控制系统根轨迹以及系统闭环极点。仿真结果表明:电路拓扑结构和控制方法确保了系统的稳定性和可行性。最后,通过实验验证了针对单相光伏系统设计的主电路拓扑结构及其控制方法的可行性。     

UPS电源逆变器输出电压误差与旁路控制

介绍不间断电源(UPS)逆变器的基本原理、系统构成及特点，分析一种用于UPS中单相电源逆变器的新的控制策略——引入电压反馈误差代替传统的输出电容电流反馈．该控制方法除了具有闭环反馈控制方法的特点外，还具有输出波形质量好、动态响应速度快、没有任何误操作和拒动作的优点．实验结果表明该控制策略的有效性．     

一种UPS电源同步锁相控制技术

为了探讨经济、有效的电源同步锁相控制技术,提出了一种基于电机控制DSP芯片(ADMC401)的不问断电源(UPS)同步锁相控制技术,分析了同步相位控制误差。通过实验验证了UPS电源的逆变器输出电压与电网电压保持同步。     

闭环SPWM逆变器死区时间对输出基波电压的影响

针对瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器逆变桥臂控制信号死区时间造成输出谐波电压问题,建立了考虑死区效应时的SPWM逆变器闭环控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。仿真和实验结果表明,对于采用瞬时输出电压反馈控制技术的SPWM逆变器,其输出电压在空载时随着死区时间的增加而增加,负载电流超过临界电流后其输出电压随死区时间增加而下降;其阻性负载时的外特性曲线是一条先下降后上升的曲线。     

单相光伏并网逆变器控制技术

把光伏电池的特性与光伏并网逆变器结合起来控制光伏电池最大功率传输,提出了用光伏电池最大功率跟踪控制的最大输出电流作为逆变器控制的瞬时参考电流的方法,该瞬时交流参考电流是以光伏电池输出的直流电流作为其峰值,以电网电压的相位和频率作为瞬时交流参考电流的相位和频率,同时为了确保逆变器的稳定性和可靠性,引入了电网电压前馈和滤波器电容电流反馈控制的方法。分析了光伏系统中DC/DC、DC/AC的拓扑电路结构及其实现最大功率并网的控制策略,并利用MATLAB/Simulink对系统进行仿真,仿真结果表明所提控制策略能实时跟踪光伏系统的最大功率点,系统能稳定可靠地向电网传输电能。     

提高光伏并网逆变器在弱电网下稳定性的阻抗相角补偿控制

针对LCL型并网逆变器自身存在的谐振现象,提出一种电容电压惯性反馈控制策略来抑制其谐振尖峰。在弱电网情况下,由于电网阻抗和并网逆变器输出阻抗的相互作用,使得并网逆变器的稳定性急剧恶化。于是提出输出阻抗相角补偿加滤波器的方法,提高逆变器输出阻抗相角使其满足稳定裕度,从而提高并网逆变器在弱电网下的稳定性。在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建并网逆变器系统仿真模型,对所提方法进行仿真验证。仿真结果表明,所提方法不仅能提高并网逆变器的稳定性,而且还能改善并网电流的质量,降低谐波总畸变率。     

Output‐voltage feedback control topology for inverters dedicated to renewable energy systems

We present a new control topology for inverters, mainly dedicated to renewable energy applications. The originality is due to the integration in the inverter of an adaptive regulation of its output voltage controlled by a closed feedback loop allowing compensating the voltage drops induced by load variations. The feedback control is based on an adaptive pulse wave modulation (APWM) technique, that controls the power switches of the inverter to obtain the purest possible sine‐wave voltage. The APWM technique straightforwardly compares the inverter output voltage with a reference signal at the grid frequency. In this contribution, this technique is applied to a single‐phase push‐pull inverter but could have been integrated for the control of all kinds of inverter topologies in renewable energy systems. We have shown that the APWM technique allows generating pure sine‐wave voltage, with low total harmonic distortion compared with the generally obtained by classical systems and that load variations do not affect the quality of the output. An experimental prototype of a single‐phase inverter with an adaptive regulation based on APWM technique was developed. The experimental characterizations of the prototype confirm the simulations. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

LCL滤波并网逆变器的进网电流相位矫正技术

文中分析了LCL滤波并网逆变器系统的稳定性。该并网逆变器采用逆变器侧电感电流作为反馈量,并采用电网电压前馈控制策略,由劳斯判据得到该系统恒稳定的结论。由闭环系统的传递函数确定了电压前馈系数的大小,并根据闭环系统的根轨迹设计了电流环的控制参数。分析了该闭环系统并网功率因数小于1的原因,为克服这一缺点,提出了进网电流相位矫正技术。该技术根据进网电流与电网电压之间的相位差调节电流环基准值的频率,最终使进网电流与电网电压同相位,并网功率因数等于1。进网电流相位矫正技术不会影响原有系统的稳定性。仿真结果验证了该策略的有效性。     

提高并网逆变器在弱电网下稳定性的虚拟阻抗附加相角补偿控制

在LCL型并网逆变器中,为了减少传感器的使用,并网电流反馈的闭环控制得到了广泛的应用。然而一方面LCL型并网逆变器自身存在谐振现象,从而限制了电流控制器的设计;另一方面,由于弱电网中电网阻抗的存在,使该控制性能下降,对系统稳定产生不利影响。针对上述问题进行改进：一是采用特定的并网电流反馈有源阻尼控制器来虚拟电网侧的串联阻抗,即基于有源阻尼的虚拟阻抗法来抑制谐波尖峰;二是采用相位超前补偿的方法,增大逆变器输出阻抗的相角,极大地减少不稳定区域。保证了当电网阻抗变化时,该系统仍具有较强的稳定性。最后在MATLAB/Simulink上进行仿真,验证了所提方法的有效性和可行性。     

增强并网逆变器对弱电网适应能力的控制策略

弱电网中,并网逆变器与感性电网阻抗之间产生交互耦合从而引发谐振现象,采用电压比例前馈控制虽然可以抑制谐振,但其额外引入的正反馈回路也会降低并网逆变器的相角裕度.针对这种局限性,建立LCL逆变器并联系统的数学模型及诺顿等效电路,再利用阻抗法分析电压前馈控制对系统稳定性的影响,并提出了一种新型的基于相位超前补偿的电压前馈控...     

多电平逆变器并网功率因数双重校正技术

针对电网电压相位跟踪、直接功率控制等逆变器并网控制技术,存在实时性差、参考电流不准确,功率因数低,总谐波畸变率(THD)高等缺点。提出了一种多电平逆变器并网功率因数双重校正技术,即通过逆变器输出侧电压和电流的相位差(即功率因数自校正)与逆变器输出侧电流和电网电压之间的相位差(即功率因数他校正),双重校正来实现逆变器的单位功率因数并网。用直接相位比较法测量相位差,并采用易于数字实现的空间矢量调制(SVPWM)算法。通过MATLAB/Simulink仿真,验证了控制方法的有效性。     

单相UPS逆变器的多环控制策略研究

在单相不间断电源(UPS)控制系统中,UPS的被控量是交流量,常用的控制算法很难对交流量实现无差控制,因此提出了一种多环控制策略,以提高单相UPS逆变器的静态和动态特性。采用比例谐振调节器控制逆变器的输出电压,极大地提高了系统的静态特性;采用适当的前馈负载电流和负载电压,有效地改善了单相UPS逆变器的动态特性。建立了单相UPS逆变器的数学模型,并给出了比例调节器和比例谐振调节器的设计方法。理论分析和一台800 W逆变器样机的实验结果证明了该控制方案的可行性。     

LCL滤波三电平并网逆变器有源阻尼控制

针对LCL滤波器在三电平光伏并网逆变器应用中的谐振和相位偏差问题,研究了基于电压定向的虚拟电阻有源阻尼控制策略,提出通过反馈电容支路电流消除并网电流与电网电压相位差的相位补偿方法。实验结果表明,该控制策略不仅能有效抑制电流谐振,而且能保证三电平并网逆变器在单位功率因数状态运行。