单相逆变系统建模与控制仿真研究

非线性整流性负载是影响逆变器输出电压波形质量的主要因素。针对带非线性负载的单相逆变器,其输出波形畸变较大,动态性能差和总谐波畸变率（THD）较高的缺点。为了解决上述问题,首先要解决整流性负载的模型问题。用死区模型代替整流性负载,得到具有整流性负载的单相逆变系统的仿真模型。采用了一种基于遗传算法优化的模糊控制方案,并在MATLAB上进行了仿真验证。仿真结果表明,模糊控制方法能同时实现逆变器的高精度稳态输出波形、较低的THD值和快速动态响应性能。     

单相并网逆变电流分数阶PI控制策略研究

并网发电系统中,逆变器输出的并网电流易受到电网电压周期性扰动等非线性因素干扰,导致并网电流波形畸变。建立单相光伏并网逆变控制系统模型,设计一种逆变电流分数阶PI(PIλ或FO-PI)控制器,根据控制系统的频域特性,确立控制器的比例、积分系数及积分阶次与系统性能指标的关系;在整数阶PI控制器和分数阶PI控制器的分别作用下,对系统的动态和稳态性能、抗干扰性及并网逆变特性进行仿真对比,并应用快速傅里叶变换（FFT）对系统各自的逆变并网电流质量进行了分析。仿真结果表明,分数阶控制系统在满足各项稳态性能指标的同时,降低了并网电流谐波总畸变率（THD）,并提升了系统的动态性能和抗干扰能力。     

三电平逆变器死区补偿策略研究

分析了二极管箝位型三电平逆变器死区效应及其电路工作原理,提出了一种适用于基于双层载波调制的二极管箝位型三电平逆变器的死区补偿方法。该方法通过在不同的电流流通路径合理调整触发脉冲的死区时间,实现了电平转换不受死区时间的影响,即避免或者减小了死区效应。仿真结果表明,与普通的死区补偿方法相比,该方法降低了5次、7次谐波含量和总谐波畸变率,提高了电流有效值,具有更好的补偿效果。     

基于辅助变压器的逆变控制技术研究

在六阶梯波逆变器中采用谐波注入法能够减少输出波形的谐波。本文对带有辅助变压器的六阶梯波逆变器的开关控制技术进行了研究,给出了辅助变压器的变比和开关元件导通角与逆变器输出谐波之间的函数关系．通过对该函数关系的分析,求出了使逆变器输出谐波最小时的最佳变比和开关元件的最佳导通角,并给出了实现该控制方法的逻辑电路框图和仿真实验结果。     

基于Simulink光伏并网逆变器滞环电流控制的研究

针对光伏并网逆变系统特点,采用滞环电流控制方式对3kW单相光伏并网逆变器进行研究。对滞环电流控制方法进行理论分析,并利用Matlab/Simulink搭建仿真模型进行仿真实验。仿真结果表明,该控制方法保证了逆变器输出电流波形质量,并使系统的输出电流和电网电压同频同相,并网的功率因数接近为1;且分析了波形总谐波畸变率。     

组串型光伏逆变器集群谐振自适应抑制方法的研究

常规的组串型光伏逆变器集群谐振自适应抑制方法为使用最大功率点跟踪法消除低次谐波,该方法易受双反馈协同控制作用影响,导致谐波畸变率过高,因此,需要设计一种全新的组串型光伏逆变器集群自适应抑制方法。构建光伏逆变器集群自适应抑制参数估计模型,提出了组串型光伏逆变器集群谐振自适应抑制策略,实现了光伏逆变器集群谐振自适应抑制。结果表明,设计的光伏逆变器集群谐振自适应抑制方法的抑制效果较好,不同输出功率百分比下的谐波畸变率均较低,具有可靠性和一定的应用价值。     

二重化逆变器谐波抑制的一种优化计算方法

介绍了具有辅助变压器的18脉波逆变器的结构,分析了该逆变器的工作原理及输出谐波.提出了一种依赖于波形、对角度分段优化的计算方法,给出了18脉波逆变器二重化电路中的主要参数、的计算过程,得出了15°为最优错开角的结论.对该二重化电路分别采用30°、15°错开角度时的THD进行了比较分析,验证了理论分析的正确性.     

基于BP神经网络的SPWM逆变器控制仿真研究

采用控制和实现方法是决定单相SPWM逆变器输出波形质量和动态性能的主要因素。在分析逆变器常规PID控制方法优缺点的基础上,针对带非线性负载和负载跳变的单相SPWM逆变器,输出波形畸变较大,动态性能差和THD值较高的缺点,提出了一种基于BP神经网络自整定PI双闭环控制方案,并用MATLAB软件工具进行了仿真验证。仿真实验结果表明,方法能同时实现逆变器的高精度稳态输出波形、低的总谐波畸变率和快速动态响应性能,适用于感应电源、UPS不间断电源等需要高性能输出电压波形的场合。     

具有谐波补偿功能的微源逆变器控制研究

对一种具有谐波补偿功能的微源逆变器进行研究,即在一套逆变装置上同时实现并网和谐波补偿两种功能。首先,将谐波补偿量引入逆变器控制中,实现谐波补偿功能。并且逆变器直流侧的储能装置,可保证对谐波电流进行长时间补偿。其次,依据逆变器容量、发电单元输出及谐波功率,控制逆变器工作在最佳状态。最后,利用Matlab/Simulink验证所设计逆变器的可靠性及控制的有效性。     

谐波对矿用干式变压器损耗及温升的影响

为了更准确地分析谐波对变压器损耗和温升的影响,首先建立了干式变压器二维结构模型,并对干式变压器的漏磁场与谐波损耗进行了仿真计算,得到干式变压器轴向和径向漏磁场分布规律及谐波损耗与谐波次数、谐波含有率、谐波电流畸变率的关系;然后利用Fluent对干式变压器二维温度场与流体场进行了流固耦合分析,得到干式变压器温升与谐波次数及谐波电流畸变率的关系。仿真结果表明,干式变压器的谐波铜损耗与谐波电流含有率的平方成正比,且当谐波电流含有率一定时,近似与谐波电流次数的平方成正比;而谐波铁损耗与谐波电压含有率的平方成正比,但当谐波电压含有率一定时,谐波铁损耗随谐波次数的增大而减小,并逐渐趋于平缓。     

Harmonics elimination in multilevel inverter with unequal DC sources by fuzzy-ABC algorithm

The harmonious appearance in multilevel inverter output voltage is more for the case of unequal DC sources. In this paper, a hybrid technique incorporating fuzzy inference system (FIS) and artificial bee's colony (ABC) algorithm is proposed. FIS is a rule-based artificial intelligent technique which is used for generating the data set in terms of switching angle, harmonic voltage and harmonic distortion. The data set is generated as per the behaviour of the multilevel inverter without using any harmonic elimination technique. In the generated data set, the switching angle and the harmonic voltage are categorised as SMALL, MEDIUM and LARGE. Then, the ABC algorithm is used to optimise the selection of switching angles from the training data set. The performance of the proposed hybrid technique is tested on a 7-level cascade H-bridge inverter for different voltage levels of unequal DC sources using MATLAB/SIMULINK platform. The effectiveness and superiority of the proposed technique is evaluated by comparing the reduction capacity of total harmonic distortion for different voltage levels of unequal DC sources with particle swarm optimisation (PSO) algorithm and fuzzy-PSO algorithm.     

基于三次谐波注入的PWM调制技术仿真研究

针对传统载波移相SPWM调制技术调制下的级联H桥多电平大功率变流器输出电压利用率不高的问题,提出了三次谐波注入法,它能够在不影响逆变器负载电流和电压的情况下优化逆变器的输出,提高电压利用率15％且不影响输出电压谐波含量。本文详细分析了级联H桥三相多电平变流器的工作过程和三次谐波注入法的基本原理,并经分析得出了三次谐波注入PWM调制技术较之传统载波移相SPWM调制技术优越的结论。最后,通过Matlab／Simulink软件仿真验证了上述结论的正确性和可行性。     

基于时变增益扩张状态观测器的逆变器系统自适应super-twisting电压鲁棒控制

针对电压源逆变器系统中负载扰动和参数摄动,本文提出了一种基于时变增益扩张状态观测器的自适应super-twisting鲁棒电压控制新方法.首先考虑负载扰动,建立单相逆变器系统的动态模型,进而考虑系统参数摄动,通过引入非测量辅助状态变量,将上述动态模型转化为只包含匹配扰动的状态方程;其次,设计时变增益扩张状态观测器,以实现对非测量辅助状态变量与包含负载变化和参数摄动等因素在内的集总不确定项的估计;最后,基于此扩张状态观测器,设计采用自适应super-twisting算法的滑模控制律,以实现逆变器系统输出电压对其参考电压的快速准确跟踪并增强系统鲁棒性.仿真实验结果表明:所提出的时变增益扩张状态观测器可在保证观测误差收敛的同时,有效抑制"初始微分峰值"现象;采用自适应super-twisting算法的滑模控制策略可使逆变器系统输出电压具有较高跟踪精度和较小总谐波失真率,增强系统的抗干扰能力,并降低控制输入信号"抖振".     

Design of output filter for inverters using fuzzy logic

This paper proposes a design method to improve the harmonic of output voltage of a single phase inverter with an L-C output filter using fuzzy logic controller (FLC). In practice, the harmonic characteristics of circuits are complicated and entangled. There are two kinds of harmonic sources that cause inverter output voltage waveform distortion: One is the PWM switching of inverter and the other is the nonlinear characteristics of the load. In general, PI feedback control by coefficient diagram method (CDM) is used to design the output voltage filter. The relation between the L-C value and the system time constant are described with the closed form and the filter values must be calculated repeatedly to satisfy the prescribed voltage total harmonic distortion (THD) of the system. Therefore, the MATLAB Fuzzy Logic Toolbox for the fuzzy logic control algorithm is proposed. The L-C value of the filter can be set to a fixed range in the nonlinear characteristic of the practical condition, to improve the harmonic of output voltage more effectively and to avoid repeated calculation.     

航空三相静止变流器死区效应分析与补偿

为了解决航空三相静止变流器输出波形失真问题,详细分析了死区效应造成电压畸变的原因和由此带来的谐波成分.采用正弦脉宽调制(SPWM)控制技术,使变流器输出的波形更接近于正弦波,提出了设置死区与电压补偿相结合的控制方法,并通过SABER进行了仿真分析.同时,利用TMS320F2812数字芯片实现了相应的补偿策略.仿真和试验结果证明了该控制方法的有效性.     

逆变电源并联系统的谐波环流抑制研究

针对逆变电源并联系统中的谐波环流问题,在分析了单个逆变电源谐波扰动数学模型及逆变电源并联系统中谐波环流产生原理的基础上,提出对逆变电源并联系统中的单个逆变电源模块采用电流内环、电压外环的双环控制方式,并在逆变电源输出端增加耦合电感的方法来抑制系统中的谐波环流。理论分析及仿真结果验证了该方法的有效性。     

三相H桥级联逆变器的错时采样单周期控制策略

针对三相H桥级联逆变器提出一种单周期控制策略,推导了各逆变单元开关的占空比计算公式,指出可通过控制开关的占空比使每个开关周期中开关变量的平均值等于或正比于控制参考量;为了增加级联逆变器输出电压的电平数,提出将错时采样技术应用于级联逆变器单周期控制策略的方案,即将各逆变单元的采样时间依次错开。仿真结果验证了错时采样单周期控制策略用于三相H桥级联逆变器的可行性,且该控制策略可使逆变器的输出电压具有较小的谐波含量,且响应快速,鲁棒性强。     

级联变频器输出性能与载波移相量关系研究

载波移相PWM(CPS-SPWM)技术应用于级联型多电平变频器时,可在较低器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,从而改善其输出性能。目前载波移相量存在2π/N和π/N两种方式,且对不同级联数目的变频器输出有不同影响。为此,以载波移相技术的理论分析为切入点,研究了H桥级联型变频器输出性能与载波移相量的关系,2π/N移相方式对应的输出电压电平数在级联数是奇数情况下为2N+1,偶数情况下为N+1。而π/N移相方式不论级联数目奇、偶,对应的输出电压电平数均为2N+1。通过建立仿真模型及搭建实验平台加以验证,根据实验结果从谐波分析角度得出,π/N较之2π/N移相方式具有明显优越性及良好的谐波特性,目前π/N移相方式已成功应用于某水泥公司窑头风机变频系统并取得良好经济效益。     

载波移相方式对多电平变换器谐波性能的影响

针对载波移相级联多电平变换器输出电压电平数目与载波移相方式的关系,提出全波移相和半波移相两种移相的方式,并对二者移相方式进行了理论分析.结合4单元和5单元级联多电平变换器进行仿真和试验研究,结果表明在半波移相方式下级联多电平变换器的输出电压电平数可达到最大电平数,降低输出电压的谐波含量.