准Z源级联多电平光伏并网逆变器3次谐波补偿策略

光伏组件遮挡、老化等问题会使单相准Z源级联多电平逆变器单元间功率不平衡,严重时功率较大的单元会过调制,导致并网电流畸变甚至影响系统稳定。针对此问题,对单相准Z源级联多电平逆变器进行模型分析,阐述了过调制机理和最优3次谐波注入原理。在此基础上,提出一种优化的3次谐波补偿控制策略。该方法不仅能保证系统最大功率输出和单元间直流母线电压平衡,而且能根据拟合曲线选择出最优的3次谐波补偿系数,扩大逆变器运行范围,确保严重功率不平衡时所有单元都不过调制,抑制并网电流畸变效果明显。仿真和实验结果均验证了所提控制策略的有效性。     

单相级联H桥光伏并网逆变器控制策略综述

为提高光伏发电效率以及减小其体积，分析了级联H桥拓扑结构具有开关器件应力小、输出电压质量高及滤波器体积小等优点。由于其直流侧可由一块光伏组件单独供电，可对每个光伏模块进行最大功率点跟踪，进而越来越多地运用于光伏并网系统来提高系统的发电效率。根据控制策略中功率控制方法的不同，可将级联H桥光伏并网逆变器控制策略分为功率均衡控制和功率不均衡控制。分别对两种方法及优缺点进行了介绍，并结合当今级联H桥光伏并网逆变器的不足对未来发展进行展望。     

基于准Z源的多电平光伏并网控制系统研究

为了克服组串式光伏系统在部分遮挡条件下无法向外输出最大功率的问题,以准Z源逆变器为光伏逆变的基础拓扑,用模块化级联式多电平光伏逆变器结构,构建了一套可实现模块级最大功率点跟踪的光伏并网系统。与传统DC—DC级联DC—AC的光伏逆变器结构相比具有有源器件少、能量转换级数低、可靠性高等优点。文中阐述了基于准Z源逆变器的级联式多电平光伏并网系统的工作原理,并给出闭环控制策略,提出采用功率电流双闭环结构实现准Z源多电平逆变器并网控制,通过功率控制环保证准Z源网络直流侧电压恒定,电流控制环用于控制入网电流波形,减小并网谐波电流,提升并网质量。仿真结果验证了所述控制方法的有效性。     

级联H桥多电平并网逆变器的模型预测控制研究

模型预测控制由于具有动态响应好、电流跟踪能力精确等优点,现今它已在功率变换器领域成为一种有前景的控制技术。采用一种改进型模型预测控制策略,主要研究级联H桥多电平逆变器的模型预测并网控制,解决多电平并网逆变器计算量大、难以在线实施控制的缺点。以dSPACE/DS1104作为控制器,级联H桥7电平光伏并网逆变器为硬件平台,通过实验验证模型预测控制技术在光伏并网逆变器控制上的优越性能,分析不同功率因数下并网逆变器对电网电流的影响。     

一种三相级联H桥光伏并网系统参与电网频率支撑的控制策略

光伏发电具有清洁、安全等特点，是解决能源危机和环境污染的有效途径。然而，光伏并网逆变器不具有转动惯量和阻尼，随着光伏发电在电网中的渗透率不断提高，大规模光伏并网对电网的频率稳定提出了挑战。级联H桥逆变器因具有模块化结构、无需工频变压器等优点，在光伏发电领域具有广阔的应用前景。针对三相级联H桥光伏并网系统，提出了一种具有支撑电网频率功能的逆变器控制策略，利用各光伏组串的有功功率储备，在不增加储能装置的情况下，实现了对电网频率动态特性的改善。针对级联H桥拓扑常见的相间功率不平衡问题，利用提出的储备功率在各相间和相内各模块间的分配方法，可实现对各光伏组串输出功率的平衡控制，最大限度保证了相间和相内各模块间的功率平衡，从而保证了系统三相电流的平衡输出，并降低了H桥模块过调制的风险。最后，在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型和10kW模拟实验平台，通过仿真和实验对提出的控制策略的有效性进行了验证。     

不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略

不平衡电网电压下,光伏并网逆变器的输出功率和输出电流都将产生波动,给电力系统的稳定运行造成不利影响。根据光伏并网系统的数学模型,提出了光伏并网逆变器基于滑模控制的直接电压/功率控制策略。该控制策略可在电网电压不平衡时有效抑制并网逆变器输出有功功率和无功功率的波动。根据光伏并网逆变器输出功率和正、负序电流的关系,提出了以消除负序电流为控制目标的改进控制策略。此外,为提高系统的运行性能,提出了功率电流协调控制策略。最后,对所提出的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

NPC三电平光伏逆变器并网控制策略仿真研究

介绍了基于NPC(Neutral Point Clamped)三电平逆变器的光伏发电系统并网控制策略。根据光伏阵列的等效电路,在Matlab/Simulink中建立了光伏阵列模型,利用扰动观察法对光伏发电系统中Boost电路进行最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制,对NPC三电平逆变器采用U-Q控制并网策略,并对系统进行了建模仿真。仿真结果表明,该控制策略能够准确地实现光伏的最大功率点跟踪,并能有效地保证将逆变器直流侧传输的有功功率注入电网。     

面向欧洲效率增强的在线拓扑可变型光伏发电并网逆变系统

为了在满足并网约束条件的前提下拓展光伏电池的并网发电范围以及提高系统的欧洲效率,以提高光伏并网逆变系统的利用率,提出新的在线拓扑可变型并网逆变技术。通过在级联型多电平逆变器中增加双向切换开关,使其在光伏电池输出电压/功率较低时工作于级联模式,而在输出电压/功率较高时切换为H桥逆变器模式,从而实现只采用单级逆变结构即可获得较宽的并网发电范围和提高逆变器欧洲效率。给出了基于5电平级联型逆变器的在线拓扑可变型并网逆变器的具体结构及详细的实验结果,以验证所提出方案的正确性。     

单相级联H桥光伏逆变器的方波补偿控制策略

功率不平衡是单相级联H桥（CHB）光伏并网逆变器固有的问题,会引起输出功率较大的光伏组件对应的H桥（HB）变换器过调制,导致电网电流性能变差甚至系统不能正常运行。为此,提出一种扩大单相CHB光伏并网逆变器运行范围的方波补偿控制策略,当HB变换器之间的传输功率不平衡时,系统依然能够单位功率因数稳定运行。实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

新型多端输入光伏并网系统运行控制策略

提出一种基于双主动全桥(DAB)变换器多光伏阵列并列输入、级联逆变输出的高频隔离型光伏并网系统。分析了DAB变换器的功率传输能力,设计了其移相控制策略;针对各输入端光伏阵列光照强度不同带来的功率不平衡问题,基于dq解耦控制数学模型,设计了级联多电平DC/AC变换器的调制量补偿控制策略,实现了各直流端电压的平衡控制。在PSCAD/EMTDC中搭建了4.5 MW/10 kV光伏并网模型进行仿真,仿真结果验证了系统结构的可行性以及所提控制策略的有效性。     

直流电压不等级联型逆变器一维矢量调制研究

H桥级联型多电平逆变器由于具有良好的输出波形得到广泛运用,对直流电压相等的H桥级联型逆变器,当H桥直流电压由于功率元器件差异或运行过程中负载瞬时突变等出现不等或波动时可能引起输出电压、电流波形变化,各H桥输出功率不等,严重时甚至损坏变频器.对于H桥级联型多电平逆变器传统的控制方式都是建立在H桥直流电压相等的前提下,研究了H桥直流电压不等的情况,提出了适合直流电压不等的一维矢量调制技术和直流电压不等时实现H桥等功率输出的一维矢量调制.提出的方法在两单元级联型变频实验装置上进行了验证.     

DC–AC Cascaded H-Bridge Multilevel Boost Inverter With No Inductors for Electric/Hybrid Electric Vehicle Applications

This paper presents a cascaded H-bridge multilevel boost inverter for electric vehicle (EV) and hybrid EV (HEV) applications implemented without the use of inductors. Currently available power inverter systems for HEVs use a dc–dc boost converter to boost the battery voltage for a traditional three-phase inverter. The present HEV traction drive inverters have low power density, are expensive, and have low efficiency because they need a bulky inductor. A cascaded H-bridge multilevel boost inverter design for EV and HEV applications implemented without the use of inductors is proposed in this paper. Traditionally, each H-bridge needs a dc power supply. The proposed design uses a standard three-leg inverter (one leg for each phase) and an H-bridge in series with each inverter leg which uses a capacitor as the dc power source. A fundamental switching scheme is used to do modulation control and to produce a five-level phase voltage. Experiments show that the proposed dc–ac cascaded H-bridge multilevel boost inverter can output a boosted ac voltage without the use of inductors.      

级联型多电平逆变器的功率均衡控制策略

该文针对级联型多电平逆变器的几种调制方法，包括阶梯波调制法、特定谐波消除脉宽调制法和载波空间排列SPWM法，提出了一种新的功率均衡控制策略。该策略利用级联型多电平逆变器相电压冗余的特点，通过以1/4输出周期为单位互换各个H桥单元的输出电压波形，实现了各个H桥单元在一个输出周期内的功率均衡。与现有的功率均衡策略相比，新的策略可以在一个输出周期内达到功率均衡，并具有控制简单，H桥单元功率波动小的优点，同时满足对效率和波形的要求。该文以三单元七电平级联型逆变器为例，对上述功率均衡控制策略进行了理论分析和仿真验证。     

基于二极管钳位五电平技术的LCL型感应电能传输系统谐波分析

感应电能传输(IPT)系统通常采用单相全桥逆变器作为交流电源,受功率半导体器件容量和成本限制,输出功率受限。为实现IPT系统的大功率输出,将二极管钳位五电平逆变技术应用到IPT系统中,并详细分析二极管钳位五电平逆变技术在IPT系统中的工作原理。利用逆变器输出电压的傅里叶级数表达式及电路拓扑,建立基于谐波与移相角、脉宽的关系表达式,得到五电平逆变器的最优工作点。与全桥逆变拓扑相比,所提控制策略能消除逆变器输出电压的3次、5次谐波,降低电压谐波总畸变率,同时增加IPT系统的输出功率。最后,构建一个五电平IPT的实验系统,实验结果验证了该方法的正确性与有效性。     

10kV链式STATCOM的研究与设计

针对高压10kV供电系统,详细介绍了链式静止同步补偿器(STATCOM)装置结构,该装置采用级联H桥逆变器模块作为主拓扑,该结构具有逆变器输出电压等级高且谐波含量少等优点。同时设计了级联H桥逆变单元参数,采用单极倍频CPS-SPWM调制技术,控制各开关器件的脉冲,实现对链式多电平STATCOM装置的控制。最后,搭建STATCOM实验样机,试验证明文章所述理论的有效性、正确性和优越性。     

H桥三相5电平电压型变流器在有源滤波器中的应用

首先分析了载波相移SPWM(CPS-SPWM)技术原理和该技术在电压型多电平变流器中的应用,具体讨论了通过级联H桥实现变流器的技术方案;利用基于瞬时无功功率理论的自适应闭环检测方法,构建了有源电力滤波器(APF)装置.实验验证了将基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器应用于三相APF上,能在较低开关频率下实现非线性和感性负载引起的谐波及无功污染的补偿.     

一种新型的混合级联多电平逆变器

在中高压大功率场合级联H桥多电平逆变器受到了越来越多的关注。混合级联多电平逆变器是传统级联多电平逆变器拓扑的改进,它的直流侧电压幅值不同。混合级联多电平逆变器最大的优点是在得到相同电平数目的情况下,大大减少了独立直流电源的数目。但是,在一些应用场合,直流电源只能为一个。针对这个问题,在直流侧加入高频环节,得到了一种新型的混合级联多电平逆变器,实现了单直流电源供电,而且这种逆变器的输出电压THD较低,系统体积小。文中首先介绍了基于高频环节混合级联多电平逆变器的电路结构,分析了该结构功率分布问题,针对最近电平逼近调制策略下的输出电压低次谐波较大的问题,改进了控制方法,最后通过软件仿真验证了改进控制方法的可行性。     

基于单相背靠背H桥级联结构的仿真研究

级联型多电平变换器输出电压谐波含量小,易于实现模块化,适用于高压大功率场合。提出单相背靠背H桥级联结构,通过直流侧电压级联整流控制和载波移相PWM逆变控制,实现了高压大功率输出目的。通过Matlab/Simulink仿真,验证了该拓扑结构及控制方式的可靠性和正确性。     

一种非对称结构新型多电平逆变器及其控制策略

将电力电子基本单元这一概念加以推广,提出了一种新型非对称全桥电路拓扑;详细分析了这种多电平逆变器(Multi-level Inverter,简称MLI)的工作原理和换流模式.根据新型拓扑的特点,提出了具有针对性的SHEPWM控制算法;给出了预期的波形.进一步对单相和三相逆变电路的系统进行了仿真;验证了特定谐波消除的正确性,并证明了单相m电平逆变器组合成三相后,线电压总共有2m-1个电平这一理论.     

带储能单元的新型多电平逆变器及其控制算法

为了提高高压大容量变频器的性能,各式新型多电平变换器拓扑结构纷纷被提出。本文将传统的二极管钳位型三电平结构(从逆变器)与H桥级联型结构(主逆变器)相结合,提出了一种带储能单元的新型混合多电平逆变器拓扑结构。在该拓扑中,只有主逆变器是需要电源供电的,而从逆变器则不需要电源供电,其母线直接连接在悬浮的超级电容上。从逆变器可以作为能量存储装置,实现电机制动能量的存储再利用,提高系统的效率;在动态过程中,悬浮电容的电压可以通过一定的控制算法始终保持稳定。本文通过仿真和初步的实验验证了该拓扑及其控制算法的可行性。该拓扑结构有着广泛的应用前景,尤其是在电力机车和舰船推进等需要频繁启制动的独立电源系统中。