直流微电网双向AC/DC变换器并联系统控制策略仿真研究

为了便于扩展直流微电网的容量与增强系统可靠性,采用双向AC/DC变换器并联系统来实现直流微电网与大电网之间的能量交互。提出了一种直流微电网双向AC/DC变换器并联系统的低电压偏移功率均分控制策略,通过反馈直流线路的平均电流作为全局变量,并引入积分环节,实现了各变换器的功率精确分配而不受线路参数的影响。通过引入平均输出电压比例积分控制,减小了直流母线电压的偏移。探讨了二次纹波电流对并联系统功率控制的影响,引入带阻滤波器,抑制二次纹波电流和电压对并网电流畸变率的影响。分析了变换器并联系统的稳定性,给出了合适的控制参数。最后,仿真验证了所提出的控制策略的有效性。     

非隔离型模块化多电平DC/DC变换器的最小化桥臂环流控制

用于中高压直流电压转换和直流电网互联的高压大功率直流变压器一般采用中间交流变压器,存在损耗高和体积大等不足。对一种非隔离型的模块化多电平DC/DC变换器进行了研究,与普通双有源桥式DC/DC变换器相比,避免了交流变压器的存在。首先分析了此变换器的工作原理,建立了变换器的等效数学模型。考虑子模块电容电压存在特殊的不平衡,变换器需要引入交流循环电流,提出了一种保证桥臂功率均衡的最小化桥臂环流的控制策略,减小了桥臂电流的交流分量,降低了变换器的损耗。在Matlab/Simulink中仿真验证了变换器的性能和最小环流控制策略的有效性。最后搭建实验平台进行了实验验证。     

基于DSP的DeviceNet串行协议转换器的软硬件设计

DeviceNet是一种新型现场总线技术。要实现设备到DeviceNet总线系统的集成,串行协议转换器将是一种很好的解决方法。本文介绍了协议转换器的功能,并给出了基于TMS320LF2407A的协议转换器的软硬件设计方法。     

交直流微电网AC/DC双向功率变换器控制策略

为了实现交直流混合微电网的可靠并网,基于微电网中AC/DC双向功率变换器下垂控制策略和预同步工作原理,提出一种适用于混合微电网中连接交直流子网的AC/DC双向功率变换器的控制策略。孤岛/并网模式时采用双向下垂控制实现双向功率流动。在由孤岛模式转为并网模式时,利用消除dq轴电压偏差实现幅值与相位同步,无需通过锁相环获取相位信息,实现平滑并网。同时,针对微电网中由于不平衡负载导致的三相不平衡工况,采用正负序分别控制的方法实现了非理想工况下微电网的同步互联。仿真结果验证了该方案的可行性。     

NPC三电平双PWM变换器直流母线电流的重构

基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,建立了二极管箝位(NPC)三电平逆变器直流母线电流的高频数学模型。根据有功功率平衡,提出一种直流母线电流的重构方法。从快速傅里叶变换(FFT)和交流侧有功功率2个方面对所提重构方法的误差进行了分析。最后,基于NPC三电平双PWM变换器的前馈控制完成了直流母线电流重构的实验。结果表明所提直流母线电流重构方法可行、有效,且实现简单、计算量较少。     

A control method for the matrix converter based on virtual AC/DC/AC conversion using carrier comparison method

This paper proposes a novel control method based on the virtual AC/DC/AC conversion for the matrix converter. The virtual AC/DC/AC conversion method is a very simple strategy to control the input current and the output voltage for the matrix converter. There are two new topics proposed in this paper. First, this paper proposes the minimum switching loss modulation on the virtual rectifier. In our proposed modulation, only two arms switching in the virtual rectifier using DC link current control by the virtual inverter can obtain clean sinusoidal input current. Second, a novel lean controlled carrier modulation on the virtual inverter is proposed. The leans of the triangle carrier are controlled by the duty ratio of the rectifier side pulse. The lean controlled carrier reduces harmonic distortion of the input current by avoiding interference between the rectifier control and the inverter control. These new proposals are confirmed by simulation and experimental results. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 152(3): 65–73, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20144     

交直流混合微电网接口变换器虚拟同步发电机控制方法

随着分布式发电技术的推广,交直流混合微网以其灵活性正得到越来越广泛的研究和应用,而接口变流器是其核心部件。提出了一种接口变换器虚拟同步发电机控制策略。该策略不仅能使交直流子网有功功率分配更加均匀,还能使系统在大容量负荷投切过程中响应更加平滑,降低交直流子网快速功率波动的耦合影响。Matlab/Simulink仿真算例的验证结果表明,提出的接口变换器虚拟同步发电机控制方法能够降低交直流子网功率传导影响,有利于提高交直流微电网的运行稳定性。     

一种交错并联零电流软开关双向DC/DC变换器设计*

针对传统交错并联式双向DC/DC变换器在高频大功率工作时,开关管损耗大的问题,设计了一种零电流软开关交错并联式双向DC/DC变换器;通过在开关过程前后引入谐振,实现零电流开通和零电流关断,降低开关损耗;进一步分时段模态分析了Boost/Buck模式下的电路工作机理,并在其基础上提出了一种适用于特定占空比的改进型零电流软开关双向DC/DC变换器。最后,通过仿真对比,验证了所设计零电流软开关变换器能量转换效率得到了提高。     

直流供电交错并联双向DC/DC变换器切换控制策略

分布式可再生能源的推广应用、节能减排的需求以及用户终端负荷特性的变化,给传统交流供电带来了巨大挑战,直流供电因其强大的节能优势受到广泛关注。作为直流供电系统的关键组成部分,DC/DC变换器对稳定性有较高的要求。目前变换器普遍采用小信号建模,建模精度不高,在面临大的扰动时系统可能变得不稳定。文中基于切换系统理论,提出一种储能交错并联双向DC/DC变换器的切换控制方法,直接对系统进行大信号建模,建模精度高。首先选取系统储能函数作为共同的Lyapunov函数并设计最优切换率,然后分析了该切换率条件下系统在切换平衡点处的稳定性,最后在Matlab中进行了仿真,搭建了基于SiC MOSFET的双向DC/DC变换器样机进行验证。实验验证了该切换控制策略的有效性。     

基于M3C的低频输电系统不对称故障穿越控制策略

低频输电技术兼具高压交流及高压直流输电技术的优势,具有良好的发展前景。但当系统发生不对称故障时,子换流器间电容电压均衡被破坏,影响低频输电系统的安全运行。鉴于此,提出了一种(modular multilevel matrix converter, M3C)不对称故障穿越控制策略。该方案既能在一定程度上限制短路电流,又能平衡子换流器间电容电压,有效提高M3C不对称故障穿越能力。首先介绍M3C的拓扑和工作原理,分析M3C不对称故障期间的运行特性。进而在dq坐标系下推导故障侧电压电流,计算M3C故障侧有功功率表达式并对其中的直流分量部分进行提取。通过将直流分量不均衡抑制为零的方式确定负序电流参考值,用以实现故障侧的负序控制。最后,搭建基于M3C的低频输电系统模型,通过仿真验证了所提方案的有效性和可行性。     

恒频电流跟踪PWM AC/DC变流器基准正弦电路的设计

基准正弦电路对恒频电流跟踪PWM AC／DC变流器的可靠工作起着极其重要的作用。本文研究了一种采用数字化技术，实现与电网电压同步的基准正弦电路的原理，给出了电路关键参数的设计原则。电路简单实用，在实际应用中取得了良好的使用效果。     

直流微网储能DC/DC变换器的自适应虚拟直流电机控制

电力电子化的直流微电网自身缺乏惯性,当功率发生波动时,直流母线电压会产生较大突变,不利于其稳定运行。为了解决这一问题,虚拟直流电机控制被应用于直流变换器中来模拟直流电机的外特性,进而为直流微电网提供惯性支撑。但传统参数固定的虚拟直流电机控制在提供惯性的同时会牺牲系统的动态响应速度。针对这一问题,提出了参数自适应虚拟直流电机控制,并将它应用于储能端推挽式DC/DC变换器中。建立了系统的小信号模型,分析了转动惯量参数变化对系统的影响,并给出了参数的自适应调节原则。最后,搭建了仿真模型对不同控制方法进行了对比分析。仿真结果表明所提控制策略在为系统提供较大惯性支撑的同时,系统仍具有较快的动态响应速度。     

基于扰动观测器的孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器电压波动控制策略研究

针对孤立交直流混合微电网中双向AC/DC换流器在外界扰动下出现电压波动的问题,设计了一种应用于双向AC/DC换流器的母线电压扰动观测器,以实现在分布式电源出力和负荷功率变化等外界扰动情况下对系统扰动量的快速跟踪,且无需增加额外的电压或电流传感器,保证了交直流混合微电网内分布式电源和负荷的即插即用功能。进一步地提出了基于扰动观测器的孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器电压波动控制策略,以有效抑制暂态电压波动和冲击,提高了孤立混合微电网在不同扰动下的动态响应性能和鲁棒稳定性。在PSCAD/EMTDC平台上搭建了孤立交直流混合微电网仿真模型,通过在不同暂态过程下的仿真测试验证了所提方法的有效性和正确性。     

Harmonic balance‐based control of a boost DC/AC converter

The achievement of step‐up inversion with a boost DC/AC converter requires appropriate periodic references for inductor currents, which have to satisfy ordinary differential equations (ODE) of the Abel type. These are equations with highly unstable solutions for which the existence of periodic solutions remains unproved. Hence, the studies reported so far in this subject obtain periodic output voltages that approximately track the expected profile using different periodic current references that do not exactly satisfy the Abel ODE. However, neither an explanation of why are periodic output voltages still obtained, nor an assessment of the output voltage error is provided. This paper analyzes the effect of using periodic current references in a Lyapunov‐based controlled boost DC/AC converter performing step‐up inversion tasks. It is shown that, for sufficiently accurate current references, the system exhibits asymptotically stable periodic solutions with bounded error. Moreover, the paper propounds the use of Harmonic Balance (HB)‐based techniques to obtain such current references. Simulation and experimental results confirm that this choice yields periodic output voltages with an error that may be lowered using higher HB approximations. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

A PAM control method for a matrix converter based on a virtual AC/DC/AC conversion method

In this paper, a novel control method for a matrix converter is proposed. The proposed method is a PAM (Pulse Amplitude Modulation) control method based on a virtual AC/DC/AC conversion method. Output voltage amplitude is controlled by controlling a virtual DC link voltage with a virtual rectifier. Output frequency is controlled by a virtual inverter. First, the proposed method is explained. Next, the validity of the proposed method is confirmed through simulation and experiment using a 750‐W prototype matrix converter. Moreover, various characteristics of the proposed method and conventional virtual AC/DC/AC method are compared through experiment. As a result of the experiment, it has been understood that total harmonic distortion of output current and common‐mode voltage can be reduced compared with the case of using a conventional virtual AC/DC/AC conversion method. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(4): 88–96, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience. wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20601     

适用于多端口模块化多电平交直流变换器的分段变步长模型预测控制策略

传统模型预测控制存在计算量大及权重因子整定困难等问题,并且对于多端口模块化多电平交直流混合变换器(multi-port modular multilevel AC/DC hybrid converter, MP-M2ADHC)适用性不足。首先利用桥臂内电势等效原理分析了MP-M2ADHC的交直流耦合特性及内部功率平衡约束,并提出了分段变步长模型预测控制(piecewise variable step-size model predictive control, PVS-MPC)策略。通过多个寻优环节,在不同时间尺度下寻求最佳开关状态使得系统预测值与期望值的误差最小,实现了对多个控制目标单独控制。为满足预测模型精确离散化需求,进一步提出采用改进欧拉法对系统反馈值进行优化与校正,从而显著提高预测精度。最后,通过对变换器不同模式下功率双向传输的时域仿真,从输出电流跟踪、环流抑制及谐波含量等方面与传统模型预测控制进行对比,验证了所提控制策略与优化校正策略的可行性和有效性。     

一种新型单相DC/AC逆变器的并联控制方法

本文介绍了一种新型的单相逆变器并联控制方法.控制方法分为同步和均流控制两个部分,同步控制采用有功功率进行相位调节,均流控制采用注入的谐波信号进行幅值调节.这种新型的控制方法在逆变器之间没有任何的均流连接线,实现了无均流线的均流,它非常适合于远距离分布电源的并联控制.本文对这种方法进行了详细的介绍,并给出了仿真和实验结果,结果证明了这种方法的有效性.     

蓄电池充、放电装置中的PWM AC/DC变流器设计

针对蓄电池维护需要，研制了一种集充电、放电功能于一体的蓄电池充放电装置。该装置采用PWM AC／DC变流器控制，实现了网侧电流正弦化及单位功率因数，从而大大减少了其对电网的谐波污染。回馈型放电模式，使装置具有优良的节能效果。     

中低压直流配电网母线电压稳定控制

为了抑制直流配电网内间歇性电源输出功率以及负荷扰动对直流母线电压的冲击,设计一种基于降阶扩张状态观测器的线性自抗扰控制方法,实现直流母线电压的稳定控制.在不增加负荷电流传感器的情况下,实现直流电压控制单元对扰动的快速响应与跟踪,有效提高控制系统的抗扰动性和稳定性.在理论和仿真分析的基础上,将所提控制算法嵌入自主开发的A...     

I2C总线在电力通信网监控系统中的应用

结合电力系统通信网监控系统的实际课题，介绍了整个监控系统的结构和前端的采集系统，重点讨论了I^2C总线在采集部分应用的优点和方式。