基于Z源逆变器的光伏水泵系统研究

提出了一种基于新型Z源逆变器的光伏水泵系统,阐述了Z源逆变器的工作原理及其带直通零矢量的SVPWM控制策略.由于独特的Z网络的存在,逆变器不会因逆变桥臂的误触发而遭到损坏,而且在系统不附加其它升压环节的情况下,输出电压仍可比输入电压高.系统控制方法采用光伏阵列电压和Z源电容电压双闭环控制,通过阵列电压环对光伏阵列进行最大功率点的跟踪,Z源电容电压闭环控制的目的是稳定Z源电容电压,从而对整个Z源逆变器的可靠运行提供保证.     

Z源LCL型光伏并网逆变器的综合控制策略

提出一种Z源LCL型光伏并网逆变器的综合控制策略。在对比直流链电压间接控制和直接控制的基础上,指出间接控制电容电压能获得比直接控制直流链电压更佳的暂态响应;用自适应模糊PI控制实现最大功率点跟踪和升压控制的解耦;对空间矢量脉冲宽度调制策略进行改进,降低开关损耗的同时最大程度地提高了Z源逆变器的升压能力;逆变器交流侧采用LCL型滤波器与电网连接,可提高入网电流的质量,采用一种基于单位延时的控制策略,可有效地抑制LCL滤波器的谐振,提出满足稳定性的LCL滤波器参数设计方法。仿真和实验结果验证综合控制策略的正确性和有效性。     

一种新型Z源逆变器

提出一种新型Z源逆变器。相对于传统Z源逆变器,该拓扑结构通过引入一个实现直通的IST-IGBT(isolated shoot-throuth IGBT,直通分离型全控型器件)来分离直通零矢量与传统零矢量,用耦合电感来代替传统Z源逆变器中的一个电感,且Z源阻抗网络相对于三相逆变桥的位置发生改变,此外构造电容电压环来间接控制直流链电压,保证了直流链电压的稳定。通过仿真实验可知该新型Z源逆变器比较于传统Z源逆变器可实现更高的电压增益,逆变侧输出电压波形质量更优同时不存在启动冲击电流和稳态时电容电压较低,验证所提Z源逆变器的优越性能,并且在该控制策略的作用下系统具有较好的鲁棒性。     

基于直流功率控制的三相并网逆变器外环电压控制方法研究

将传统的三相光伏并网逆变器外环直流电压控制策略中PI调节器的输出变量归纳为两种,即交流相电流参考值和有功功率参考值,对应为内环交流电流控制与功率控制。并基于直流电容能量守恒,提出一种新型外环控制方法——直流功率控制。该方法将直流电压给定值平方与实际采样值平方之差作为PI调节器的输入变量,PI调节器的输出变量即为给定功率。通过理论分析描述传统方法和该文方法的差异,并通过实验研究验证该方法在电网电压波动条件下的优势。     

基于改进的PR调节的单相LCL双闭环电流控制并网逆变器的研究

LCL滤波器具有滤波特性能好、体积小的优势,被越来越广泛地应用于单相并网逆变器中,但由于其电容支路极易产生谐振,对控制电路设计不利。目前可采用多种控制策略来解决上述问题。其中,单环并网电流控制策略是严重欠阻尼系统,谐振尖峰的存在会引起电流波形畸变,PI调节器并不能使闭环系统稳定,PR调节器通过增加特定频率的电流回路增益来抑制谐波误差,但频率漂移影响和控制系统的带宽。本文采用双环电流控制策略,提出一种频率跟随的PR控制器。试验结果表明,该策略能有效解决逆变器在电网频率波动情况下进网电流谐振和进网电流的功率因数问题。     

基于PR控制和谐波补偿的三相光伏并网系统

将电网电压定向矢量控制与比例谐振(PR)控制相结合的控制策略应用于三相光伏并网系统中,实现逆变器的并网控制。该控制策略比传统PI调节器的双闭环电网电压定向控制更简便,不需要复杂的坐标旋转变换和前馈解耦控制。同时,PR控制器可以很方便地实现并网电流低次谐波的补偿。仿真结果验证了该系统的结构和控制策略的有效性,可提高电网的电能质量。     

改进型高增益准Z源逆变器

为解决传统准Z源逆变器升压能力不足的问题,文章设计了一种改进型高增益准Z源逆变器,该逆变器在传统准Z源逆变器的基础上,将两个电感分别用升压单元和开关电感代替,且将二极管的位置与传统逆变器位置互换。与传统的准Z源逆变器相比,该逆变器提高了升压能力,扩大了调制因子范围。仿真分析和理论验证证明了该新型准Z源逆变器拓扑结构的准确性与有效性。     

改进型准Z源单相逆变器非线性动力学研究

提出改进型准Z源逆变器,通过集成改进的“倍压单元”提高逆变器的升压能力,减少输出电压的谐波含量。高阶非线性系统参数设计不当会使系统进入次谐波振荡和混沌等状态。针对逆变器非线性行为导致系统参数设计复杂及失稳现象,构建CCM模式下含有二倍频纹波的动力学模型,研究PI控制下的变换器非线性行为,分析不同输入参数和二倍频纹波对系统稳定性的影响,为改进型准Z源逆变器的参数优化和稳定设计提供参考依据。最后搭建1000 W样机验证理论分析的正确性。     

光伏准Z源H桥级联多电平逆变器并网调制技术

该文针对光伏准Z源逆变器的运行特点,基于逆变器两态滞环电流控制工作原理,提出一种能使逆变器直通实现光伏MPPT的三态滞环控制器和单相准Z源级联逆变器三态滞环控制系统,分析三态滞环控制器的工作原理,并用三单元准Z源级联逆变器系统仿真,对比研究三态滞环控制、载波层叠法和载波移相法的控制效果。仿真结果表明,三态滞环控制调制策略表现出更好的稳态和动态响应性能,其并网电流谐波畸变率更小。     

变拓扑准Z源逆变器

提出一种新型变拓扑结构,通过双向开关连接级联准Z源逆变器级联单元负极,可同时实现工作范围的增加与效率的提高。当输入电压较低时其工作在级联准Z源逆变器模态,获得更宽的工作范围,当输入电压较高时逆其工作在等效准Z源模态,实现更高的效率。介绍变拓扑准Z源逆变器的拓扑结构及基本工作原理,同时提出一种适用于此结构的SVPWM升压调制策略,并解析效率提升的机理。最后通过仿真对此技术方案进行验证。     

Z源型单相全桥中点钳位逆变器研究

为了克服传统多电平逆变器不能升降压的缺点,将Z源阻抗网络引入传统单相全桥中点钳位型(NPC)逆变器。通过对Z源型单相全桥NPC逆变器工作原理的详细分析,采用单相多电平空间矢量调制方法,将直通状态导入冗余矢量,对冗余矢量进行合理组合后可实现逆变器的中点电位自平衡和升降压输出。在理论分析的基础上,对Z源型单相全桥NPC逆变器进行仿真和实验,结果证明了拓扑结构的优越性及调制策略的可行性。     

基于新型Z源逆变器的光伏并网发电系统

逆变器是光伏发电系统的重要组成部分,逆变器结构的选择与设计至关重要。文章从传统逆变器局限性入手,在重点分析了Z源逆变器的拓扑结构和工作原理基础上,提出新型Z源逆变器的拓扑结构,并设计了一种基于新型Z源逆变器的光伏并网发电系统。系统采用高性能DSP作为主控制芯片,研究了一种加入直通零矢量的双闭环控制方案,采用扰动观测法与最小二乘法相结合的最大功率点跟踪(MPPT)控制方法,使整个系统更加完善、安全。     

一种新型三相电压型准Z源逆变器

针对DLCC级联型准Z源逆变器拓扑结构电压应力高、建模复杂的问题,在不增加无源器件的条件下,提出一种新型三相电压型准Z源逆变器,采用状态空间平均法对其进行小信号建模,并分析器件的暂态特性;应用简单升压控制对准Z源、DLCC级联型准Z源及新型准Z源电压型逆变器进行对比分析;又将三次谐波注入调制用于新型准Z源逆变器控制。理论分析和仿真结果表明:Z源网络具有对称性,新型准Z源逆变器具有高升压因子、低电压应力、小电感电流纹波及逆变桥直流侧和直流电源有共同接地点的优点;采用三次谐波注入调制法具有进一步提高直流电压利用率,降低电压应力,减小电感电流纹波的优点。     

基于光伏储能的DVR分数阶PI控制策略

动态电压恢复器(dynamic voltage restorer, DVR)是设备侧有效治理电压暂降故障的装置,目前DVR的控制设计基本采用比例积分(proportional-integral, PI)控制器,但是DVR为非线性系统,传统PI控制器并不能达到理想的控制效果。为改善DVR的控制效果,提出一种新型电压电流双闭环分数阶PI(fractional order PI,FOPI)控制策略。首先,以光伏-储能系统为DVR直流侧能量源,并建立相应的三相逆变器前馈解耦数学模型;其次,设计光伏-储能系统与逆变器的双闭环PI控制策略,并进行参数整定;之后,将整数阶控制策略推广到分数阶来改善控制效果,并采用增益变化时的鲁棒性准则对FOPI控制器进行参数校正;最后,搭建不同控制策略下的DVR仿真模型,仿真结果验证了FOPI控制器应用于DVR系统的可行性,且相对于传统PI控制器其具备更好的动态响应速度与抗干扰性能。     

光伏离网型SL-qZSI多目标优化排序模型预测控制

开关电感型准Z源逆变器能提高光伏发电系统的可靠性和能量转换效率,其有限集模型预测控制（FCS-MPC）存在多个控制变量,权重系数调整困难,提出一种基于多目标优化排序的光伏离网型开关电感型准Z源逆变器模型预测控制策略。首先根据电感电流的预测值来判断下一个控制周期的状态,若为非直通状态时,分别计算负载电流和电容电压的代价函数,并将其按照从小到大的顺序进行排序,再将这两个排序值进行相加得到排序和,最小的排序和所对应的开关状态将被应用到逆变器的下一周期的开关状态,有效消除了传统FCS-MPC策略的权重系数。仿真分析和实验结果表明,所提控制策略具有良好的稳态特性和动态特性。     

基于复合控制的三电平逆变器驱动PMSM的MPTC

针对三电平逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,提出基于复合控制的模型预测转矩控制策略(MPTC)。为减小转矩和磁链脉动,提高系统的控制性能,给出系统的MPTC方法。为克服扰动负载转矩的影响、增强系统的鲁棒性,分别设计负载扰动扩展观测器和基于幂函数的滑模转速调节器,在此基础上构造出复合控制器。通过对比基于PI转速调节器的三电平逆变器驱动系统与基于复合控制的三电平逆变器驱动系统,所提出的基于扰动负载观测器与改进滑模趋近律的复合控制策略能使PMSM稳定高效运行,并减小转矩脉动和三相定子电阻电流的THD值。仿真结果验证该方法控制的电机系统可稳定运行,进而验证该策略的正确性和有效性。     

含不平衡负载的微电网中三相微源逆变器的VSG控制策略

在离网模式下,微电网中虚拟同步发电机的输出电压易受不平衡负载影响。针对此问题,文章基于一阶全通滤波器(All-Pass Filter,APF)的电压电流正、负序分离方法,利用正序功率和正序电流建立了改进VSG控制模型,改善了VSG输出电压参考。采用比例积分(Proportional Integral,PI)+准比例谐振(Quasi Proportional Resonant,QPR)电压调节器对VSG输出负序电压分量进行控制,论证了PI+QPR调节器抑制负序电压分量的优良性能。最后,仿真结果验证了该控制策略的有效性,该方法有效地改善了三相微源逆变器输出电压的对称性。     

采用LCL滤波器并网逆变器状态反馈有源阻尼控制研究

针对三相并网逆变器系统中LCL滤波器的谐振问题,建立采用LCL滤波器三相并网逆变器系统的数学模型,分析LCL滤波器参数变化对高频开关纹波衰减和谐振频率的影响。设计滤波器参数并在此基础上提出一种新的状态反馈有源阻尼控制方法——通过状态反馈将被控对象的极点配置在一定范围内,再结合系统的稳态性和动态性设计PI调节器参数。最后借助MATLAB软件完成控制方案的仿真,并搭建系统实验平台验证该控制策略的有效性和正确性。     

基于无源性理论的光伏储能型准Z源并网逆变器控制方法研究

储能型准Z源逆变器(qZSI)在光伏发电中具有突出优势,有助于减少光伏发电系统中的功率波动.为解决比例微分(PI)控制响应速度慢、超调量大、控制参数多且不易确定等问题,提出储能型qZSI的非线性无源控制方法.首先,对储能型qZSI无源控制系统进行无源性和稳定性证明;然后,依据储能型准Z源的E-L模型,设计无源控制器;最...     

一种基于SVPWM并网逆变器电流控制的研究

为提高光伏并网发电系统的输出电能质量,在重复控制策略的基础上,提出一种基于SVPWM并网逆变器电流控制的重复PI复合控制方法。该方法通过重复控制策略来抑制由死区等因素引起的周期性扰动,PI控制策略用来提高系统的动态性能,两种控制策略互为补充以提高系统的动态和稳态性能,同时,在并网逆变器直流侧加入电压闭环以稳定直流母线电压。通过Matlab/Simulink仿真分析,三相并网逆变器输出电流的总谐波畸变率为1.32%。实验结果验证了该复合控制方法的有效性。