实用单相并网逆变器的设计

光伏发电系统的核心是并网逆变器,根据单相光伏并网逆变器的基本原理和控制策略,设计的单相并网逆变器采用前级DC/DC高频升压,后级DC/AC工频逆变的前后两级结构,这样的设计模式具有电路简单、性能稳定、转换效率高等优点。给出了硬件主回路,DC/DC控制模块选用的是SG3525控制芯片,DC/AC控制模块选用TI公司的DSP芯片TMS320F240作为控制CPU,通过其精确控制使整个逆变器可靠、稳定的工作。     

基于DSP和IPM的分布式储能装置

分布式储能装置在负荷低谷时作为负荷从电网获取电能,在负荷峰值时向屯网提供电能,并能补偿负荷无功功率.提高供电町靠性和电能质量,该装置以蓄电池为储能媒介,采用TMS3202812型DSP挡制智能功率模块(IPM).将充电电路和逆变电路合二为一,实现AC/DC和DC/AC的电能转换,并可以运行在低压静止无功发生器的方式,为负倚提供无功电流.介绍了分布式储能装置的基本构成、摔制电路的结构和整流/逆变电路的构成,给出了系统程序设计思路和变流器电压、电流瞬时值的双环控制方法,并结合样机试验结果分析了装置实际应用的可行性.     

电源变换器在风力发电中的技术研究

随着风力发电技术的快速发展,高性能的电源变换技术受到人们的广泛关注.在此采用基于DSP的数字控制技术,设计了一个新型的AC/DC/AC电源变换器.该变换器前级为三相两开关Boost PFC电路,采用DSP产生两路相位差为180°频率可变的PWM信号进行控制,实现了部分解耦控制,能有效减少输入电流的谐波含量并提高功率因数...     

单DSP控制两级变换逆变器

本文研究了一种单DSP控制"DC/DC直流变换器 DC/AC逆变器"两级变换器,介绍了电路的基本原理,在建立数字控制DC/DC直流变换器和DC/AC逆变器精确模型的基础上设计了两种变换器的控制传递函数,对数字控制的时间延迟对控制性能的影响进行了理论和仿真分析研究.并在500VA 28VDC/115V 400Hz逆变器样机上进行了实验,对设计电路和控制传递函数设计的有效性进行了验证.     

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。     

小功率车载逆变电源的设计

介绍了一个小功率车载逆变电源。主电路采用DC／DC变换器和DC／AC逆变器两级结构,逆变器部分选择移相控制方式,移相控制信号用单片机软件产生,样机的驱动和输出电压波形表明完全实现了移相控制,具有电路简单、体积小、重量轻、使用方便等优点。     

基于双DSP的有源电力滤波器控制器的设计与实现

设计了以双数字信号处理器(DSP)为核心的有源电力滤波器的控制系统,满足有源电力滤波器(APF)加强功能化和智能化的设计要求,提高了控制器的实时性能和工作效率。首先详细分析了该控制器的硬件系统结构,以及主要硬件模块的设计过程;然后针对其中的锁相环模块、AD调理电路模块、模数转换模块、双口RAM模块及故障检测电路模块等进行深入分析,并对双DSP的主要程序流程设计进行了介绍;最后通过性能测试验证了所设计的控制器具有较高的精度。     

双馈电机的交/直/交控制

采用交／商／交（AC／DC／AC）变换器对绕线型感应电机电动状态上的双馈控制进行研究。直流储能环节使AC／DC和DC／AC模块可分别独立控制。AC／DC采用三相PWM高频整流矢量控制，实现高功率凼数下转差能量双向流动，效率高、减少对电网污染。DC／AC采用定子磁链定向矢量控制，定了有功和无功分量实现解耦；双闭环控制以转速和定了无功控制为外环，以转子电流滞环跟踪控制为内环。实验证明：电机在次同步至超同步速的较大范围内平滑调速，定了侧功率因数可调，可为1甚至向电网发卅无功。整体结构简单，硬件结构不变而只改变软件即可改变控制策略。     

含多直流环节的混合结构有源配电网潮流计算方法

分布式发电和先进电力电子技术在配电层面的广泛应用将使得系统中出现大量的直流环节,极大地改变传统配电网的网架结构和运行方式,对智能电网环境下配电网的快速仿真与模拟提出更高的要求。潮流计算作为快速仿真与模拟最基本也是最关键的分析计算功能必须能够适应这种变化。为此,研究了含多种直流环节的配电网中关键设备的建模方法,提出了考虑不同控制方式的换流器稳态模型,将分布式电源分为可控性和不可控性两大类,并给出了相应的处理方法;提出了基于Zbus高斯算法的配电网混合潮流求解方法,并利用换流器实现各个交直流子系统之间的潮流信息互动;最后,基于IEEE 123节点算例设计了一个典型的配电网算例,对所提出的潮流计算方法进行了测试和验证。     

矩阵变换器的SPWM控制技术及其实现

通过把矩阵变换器等效为虚拟的交 直 交变换器 ,将SPWM控制技术应用于其中 ,提出了矩阵变换器的SPWM控制策略。应用DSPTMS32 0C2 4 0对控制系统进行了设计 ,使该系统不仅满足了矩阵变换器对控制实时性的要求 ,性能良好 ,而且使系统的软、硬件电路的设计变得简单、灵活。样机试验结果验证了所提出的控制策略和系统设计方案的可行性     

A Multi-Level Power Converter Interface for a Battery Energy Storage System

Abstract—

This study proposes a multi-level power converter for a battery energy storage system (BESS) with bidirectional power flow. The multi-level power converter includes a DC-DC power converter, a selection switch set and a full-bridge inverter. The DC-DC power converter performs bidirectional power conversion and provides a DC voltage that is greater than the peak voltage of the utility. Integrating the selection switch set and the full-bridge inverter produces a five-level AC voltage that controls the real power flow and the reactive power flow between the battery set, the DC-DC power converter and the grid. Because partial power is directly processed using only the selection switch set and the full-bridge inverter, the DC-DC power converter is operated only when the grid voltage is greater than the voltage of the battery set. Therefore, the power conversion efficiency for the proposed BESS is improved. The proposed BESS uses only eight power electronic switches, so the power circuit is simplified. A hardware prototype with a digital signal processor controller is used to verify the performance of the proposed BESS. The experimental results are as expected.     

基于双PWM变换器的交流电子负载研究

为节省能源和简化电源设备测试的投入,研究了一种结构简单、可测试交流电能装置各种电特性并将试验电能回馈至电网的交流电子负载。根据其主电路的两级AC/DC/AC变换结构,分析了起传递能量桥梁作用的直流母线电容工作和谐波产生机理,提出了将两级PWM变换器分开控制的方案即前级变换器采用固定开关频率的单P环直接电流控制,后级变换器采用三角波调制的经典电压外环和电流内环的双闭环结构。基于32位定点TMS320F2812DSP控制器设计控制系统,实现了上述设计方案并应用于小功率交流电子负载实验样机。实验论证表明,该方案控制简单易行,可以实现对单相测试电源的阻抗特性精确模拟,同时完成功率因数接近于1的有源逆变,将测试电源电能回馈电网。     

两级式光伏发电系统低电压穿越控制策略研究

随着中功率两级式光伏逆变器在大中型发电系统中的大规模应用,基于两级式光伏逆变器的低电压穿越控制技术得到越来越多的研究。与单级式光伏逆变器相比,两级式光伏逆变器存在前级DC/DC变换器和后级DC/AC逆变器,控制更复杂,低电压穿越难度更大。文中首先进行了系统建模,然后提出了一种基于控制模式无缝切换的低电压穿越控制策略,DC/DC变换器在稳态时作为MPPT控制器进行最大功率点跟踪,DC/AC逆变器作为恒压源稳定直流母线电压。在低电压穿越时,DC/DC变换器以恒直流母线电压方式运行,DC/AC变换器以有功无功模式运行。此方法可以解决低电压穿越过程中有功不匹配而导致的直流母线过压的问题。最后,通过在一台40k W的两级式光伏并网逆变器样机上进行实验,验证了理论分析的正确性及可行性。     

基于DG和多端VSC协调控制的交直流配电网优化运行

分布式电源(DG)大规模并网不仅带来了消纳问题,还使交直流网络的经济安全运行面临巨大挑战。基于此,文中提出一种基于DG选址和多端电压源换流器(VSC)协调控制的交直流混合配电网优化运行方法。针对DG选址,基于灵敏度分析方法提出一种节点网损灵敏度指标,利用网络中不同位置的负荷节点对网损敏感度不同的规律进行交流网侧的DG选址。进而建立以网络有功总损耗、节点电压偏移量和DG盈余量最小为目标的多目标优化模型,对多端VSC不同控制策略下的端口功率电压变量和DG的有功出力进行协调控制。仿真结果表明,所提优化运行方法能够提高网络运行经济性和安全性,并兼顾配电网对DG的消纳水平,为实际工程中的决策人员提供重要的参考。     

大容量直驱风电机组级联直流组网系统设计

传统交流组网风电场系统存在多次电能转换、成本高的问题。针对这个问题,设计了一种大容量直驱风电机组级联直流组网海上风电场系统,其直接将每台机组的直流输出级联形成高压直流进行传输,而无需额外的海上升压站平台。风电机组采用了永磁直驱风力发电机及其变流器,其中变流器包括了AC/DC单元和DC/DC单元,并设计了控制策略,即通过DC/DC单元的占空比调节来实现电流的持续输出和最大功率跟踪。陆基逆变电站采用晶闸管型逆变器,设计了工作模式和控制策略,其主要功能是实现高压直流链路的电压电流调节。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了容量为150 MW的风电场系统进行了仿真计算,计算结果验证了该系统具有较高的鲁棒性和对风速变化的适应性,同时每个机组都能独立的实现最大风能捕获。     

Single-stage AC–AC power conversion for WECS

This paper investigates a novel single stage AC–AC power conversion, as an alternative to multistage AC–DC–AC power conversion topology, for interfacing the wind energy conversion system (WECS) to a grid as a distributed load system. A comprehensive dynamic model of proposed AC–AC converter is developed to satisfy all the functions of the converter. A new time switching pattern and a control mechanism are described to convert a variable frequency input power proportion to the wind power to a constant frequency output power for a distributed load system in a single unit. The converter control functions are adapted to control active and reactive powers injected into the distributed load system. Based on time-domain simulations in the MATLAB environment, a comparative study has been made of the dynamic behavior of wind turbine generation system with the proposed AC to AC converter and conventional AC–DC–AC converter. The study concludes that an AC–AC converter is technically a viable option to interface a wind turbine to a distributed load system or utility grid application. A prototype of the proposed converter is developed in the lab taking variable frequency input voltage and then converting it to a constant output frequency voltage. The performance of the converter has been found satisfactory.     

双馈电机基于双三电平空间矢量控制方法研究

采用AC/DC/AC拓扑结构,利用三电平PWM整流、逆变原理,构建了双馈电机控制变频器.采用简化的三电平SVPWM算法,外加中点电位控制,对整流和逆变进行仿真,仿真结果表明控制效果良好.同时,给出了双馈电机试验平台的整体硬件设计框图,实验证明了该方法对双馈电机控制的可行性.     

Three-phase two-leg buck-boost DC-AC inverter with differential power processor unit

Renewable energy sources (RESs) need power-electronics-based converters to deliver the acquired power to the grid. Those converters should provide voltage-bucking/boosting capabilities to accommodate various grid modes specially for three-phase distorted commonly unbalanced distribution utility networks. Several power electronic-based converters have been elaborated to fulfill this high-demand market. Single-stage converters are the most dominant in the market where the current source inverters (CSIs), impedance source inverters (ZSIs), and boost inverters are the high-end candidates. The aspects of cost, footprint, and minimal numbers of active switches, in addition to simplified controllability, build the main challenges that face the evolution of robust renewable energy-associated grid-tied converters. This paper presents a novel three-phase differential-mode buck-boost inverter based on two bidirectional buck-boost DC/DC converters and one differential power processor (DPP) unit. The proposed topology is a single-stage DC/AC converter offering bucking/boosting capability, with reduced hardware requirements. The proposed topology features a simplified control methodology in addition to reduced size and cost of the hardware setup which makes it more suitable for grid-tied renewable energy applications. The operation principles, small-signal model, and control strategy of the proposed topology are also illustrated. Simulation and experimental results are presented in details to verify the topology-enhanced performance under various operating conditions. The deducted results elucidate the viability of the proposed configuration alongside with the claimed merits.     

微型燃气轮机发电系统建模与特性分析

基于微型燃气轮机与电力电子装置工作原理,对采用双脉宽调制(PWM)变换器结构的微型燃气轮机发电系统进行了整体建模。为控制交直流变换器中电容电压,整流器采用PWM恒压控制;为保证负荷侧电能质量,逆变器采用V/F控制,实现负荷侧电压与频率的稳定。利用PSCAD/EMTDC软件对微型燃气轮机发电系统动态特性进行仿真验证,结果表明该模型能够反映实际微型燃气轮机发电系统的动态特性。     

考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制

综合考虑直流系统整流侧和逆变侧控制量的调制,协调交流系统和直流系统各控制量,提出了一种考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,推导出换流母线电压对整流侧和逆变侧换流器传输功率的灵敏度解析表达式,并基于轨迹灵敏度建立以节点电压轨迹偏差和控制代价最小为综合目标的模型预测控制优化模型。然后,根据对系统控制轨迹的预测,进行交直流系统控制数量自适应调整和控制地点优选,以提高模型预测控制的效率,协调交直流系统各控制量进行电压滚动优化控制。最后,对交直流混联系统进行仿真,结果表明针对不同的故障场景,所提控制方法均能有效调制直流系统传输功率和熄弧角,全面协调交直流系统的各种控制手段,提高系统中长期电压稳定性。