三相全桥逆变器分岔特性研究

三相全桥逆变器是一种得到广泛应用的电力电子拓扑结构,由于其固有非线性特性,在运行时可能经历快、慢时间尺度上的分岔进入混沌失稳状态。该文在同步旋转坐标系中,分别建立三相全桥逆变器在采用正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)和空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)时的状态空间平均模型和离散时间模型,从而完成对三相全桥逆变器发生在快、慢时间尺度上分岔行为的理论分析。并比较了两种调制算法下三相全桥逆变器的单周期运行边界,得出在连续导通下,就稳定域而言,SPWM要优于SVPWM的结论。通过实验对所提理论进行了验证。该文所得模型可对三相全桥逆变电路的分岔边界进行预测,为三相全桥逆变器的分析和设计提供参考。     

基于RB-IGBT的三电平光伏并网逆变器的效率分析

笔者分析了1种基于RB-IGBT的新型三电平光伏并网逆变器在不同的开关频率下工作时的开关损耗和导通损耗,并介绍了相关损耗的计算方法,通过MATLAB软件的计算得出数值,并与NPC三电平逆变电路和两电平逆变电路在同等情况下运行时的损耗进行了对比,从而得出此逆变电路应用在光伏并网逆变器中可以提高逆变器的效率。     

三相降压/升压/升降压型多功能并网逆变电路

逆变技术在新能源开发和利用领域充当着极其重要的地位,在此提出一种三相降压/升压/升降压型多功能逆变电路,并对该逆变电路3种工作模式下的换流状态和调制方式进行了分析.然后,根据三相电网电压瞬时值的关系及并网要求,讨论了该逆变电路在各个模式下控制器的设计,并就如何将占空比分配到各个开关管进行了分析.当逆变器工作在降压模式时,一个开关周期内有3个高频管;工作在升压或升降压模式时,有两个开关管工作在高频状态,其余开关管都处于低频开通或关闭状态,并给出了各工作模式下抑制高频管开通损耗的办法.最后,通过仿真及实验对该逆变电路的可行性和稳定性进行了验证.     

含双馈风机的电力系统分岔研究

随着风电并网规模的增大,其对电力系统电压稳定的作用日益突出。本文通过采用双馈式风力机组系统的双质块数学模型,在算例系统中研究了定风速下的系统电压失稳机理。本文重点分析讨论了当风速为12m/s时系统的电压稳定性,仿真结果表明在该风速下分析系统中存在着Hopf分岔、鞍结分岔等现象。这些分岔是电力系统电压失稳崩溃的动力学本质。     

基于分岔理论的HVDC系统静、动态特性对比分析

应用分岔理论分析了一个HVDC系统的动态电压稳定性,分析了不同控制方式下HVDC电压稳定性与短路比SCR的关系,并与传统基于静态分析方法得出的电压稳定指标进行了对比分析,指出了两者之间的联系。研究结果表明,通过静态方法分析得出的HVDC系统临界失稳点就是分岔研究中HVDC系统的鞍结分岔点,并对应HVDC系统的静态电压失稳,但是在一定运行方式下,HVDC系统将出现Hopf分岔,只有通过动态分岔分析才能得到。     

谐振型软开关逆变电路冲击起振研究

介绍了谐振型软开关逆变电路的原理,对谐振软开关逆变电路进行了建模,分析了其起振问题,得出在电路起振瞬间,谐振电容两端电压存在过零点时电路才能正常起振的结论。通过瞬间注入电流的方法解决了逆变电路的软开关起振问题,并理论计算出电流注入时间。最后通过仿真与实验验证了该方法的可行性。     

应用分岔理论分析SVC对电力系统电压稳定性的影响

基于分岔理论的电力系统电压稳定分析对于深入理解电压失稳机理有重要意义,特别是对于灵活交流输电系统,如静止无功补偿器等,分岔理论能够有效分析系统的动态控制特性对电压稳定的影响。利用非线性动力系统的分岔理论,使用通用分岔分析软件AUTO2000对典型的含SVC系统和不含SVC系统进行电压稳定的分析,得出了系统在两种情况下的分岔点数值。研究发现,通过添加静止无功补偿器(SVC),可以延迟系统的Hopf分岔点和鞍结分岔点,增加负荷极限,从而提高了系统电压稳定性。之后又通过双参数分岔分析确定了两维分岔边界。结果表明,在使用SVC控制器提高系统电压稳定性时,要详细考虑其参数对系统中各种分岔的影响,综合优化控制器的设计和安装。     

应用分岔理论分析SVC对电力系统电压稳定性的影响

基于分岔理论的电力系统电压稳定分析对于深入理解电压失稳机理有重要意义,特别是对于灵活交流输电系统,如静止无功补偿器等,分岔理论能够有效分析系统的动态控制特性对电压稳定的影响.利用非线性动力系统的分岔理论,使用通用分岔分析软件AUTO2000对典型的含SVC系统和不含SVC系统进行电压稳定的分析,得出了系统在两种情况下的分岔点数值.研究发现,通过添加静止无功补偿器(SVC),可以延迟系统的Hopf分岔点和鞍结分岔点,增加负荷极限,从而提高了系统电压稳定性.之后又通过双参数分岔分析确定了两维分岔边界.结果表明,在使用SVC控制器提高系统电压稳定性时,要详细考虑其参数对系统中各种分岔的影响,综合优化控制器的设计和安装.     

基于两种直流侧卸荷电路的并网光伏发电系统LVRT对比分析

电网侧发生电压跌落时,并网光伏电站逆变电路直流侧会产生一定的过电压,威胁直流侧电容及并网侧逆变电路的正常运行,过电压严重时甚至会烧毁电容与逆变电路。分析了并网光伏电站的动态运行特性,针对电网提出的LVRT要求,提出了直流侧电阻卸荷与超级电容器卸荷2种卸荷方案。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建了双极型并网光伏发电系统模型,对比分析2种卸荷电路在网侧电压严重跌落时,并网光伏发电系统不同的暂态特性。仿真结果表明,超级电容器可更有效保护并网光伏发电系统。     

准PR调节下单相全桥逆变器的非线性现象研究

针对逆变器中存在的非线性现象,以准比例谐振调节下的单相全桥逆变器为研究对象,利用频闪映射方法推导出系统离散模型。选取比例系数作为分岔参数,得到系统的分岔图,运用折叠图的方法得到了不同分岔参数数值下系统输出电流的数值仿真图。基于分岔图和折叠图分析比例系数对逆变器电气特性的影响。通过Matlab/Simulink下的仿真结果与相同参数下折叠图的对比,验证了离散模型的正确性。最后,选取比例增益系数和积分增益系数作为双分岔参数,以系统雅克比矩阵特征值为依据得出系统在多个参数变化下的稳定范围,为准PR调节下的单相全桥逆变器的参数设计提供了理论依据。     

并联三相逆变器环流的双变零矢量控制研究

并联三相逆变器的参数不可避免地存在差异,导致逆变器间会产生环流。环流会造成逆变器损耗增加、输出电压、电流波形畸变等危害。为了解决这个问题,提出通过零序占空比来抑制环流的控制策略。在建立零序环流数学模型的基础上,针对传统零序环流控制策略中基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中一个载波周期内仅单次调节零矢量的作用时间,导致环流抑制效果不佳的问题,提出在一个载波周期内进行两次零矢量作用时间调节,提高零序环流控制实时性;并基于各逆变器输出的瞬时功率反馈来实现并联逆变器负载功率自适应均分的控制方案。该方案不仅能够很好地抑制环流,实现负载均分,而且能显著地改善三相逆变器输出电压和电流波形。通过仿真和半实物仿真实验平台验证了该方案的有效性。     

微网中三相逆变器类功率下垂控制和并联系统小信号建模与分析

基于公共节点电压的逆变器并联功率理论在微电网系统应用中存在局限性,本文以逆变器输出端电压为切入点重新推导了并联功率理论,提出一种基于＂类功率＂的无互联线并联下垂控制策略。依据＂类功率＂定义,建立了新型控制策略下的并联系统小信号数学模型。通过数学模型建立系统传递函数,依据自动控制原理分析下垂参数的变化对三相逆变器并联系统...     

基于盖尔圆定理的三相并网逆变器系统稳定判据及稳定性分析

随着愈来愈多的并网逆变器接入电网,逆变器与电网之间的阻抗交互作用对系统的稳定可靠运行是一个潜在威胁。为此,开展对并网逆变器接入电网的稳定性研究具有重要的意义。建立了在dq坐标系下的三相LCL型并网逆变器小信号阻抗模型。该模型考虑了锁相环和电流环补偿因素对逆变器阻抗特性的影响,提高了模型的精度。在此基础上,对系统的稳定性进行理论分析,系统的稳定性判定具有重要的工程指导意义。为解决传统广义Nyquist稳定判据所需计算量较大、使用困难的问题,提出了一种基于盖尔圆定理的系统稳定性判据,在保证系统稳定的同时大幅降低了计算量,可以作为一种实用的系统稳定区域估算方法。仿真和实验结果与理论分析一致,验证了所提方法的正确性。     

基于准PR控制的逆变器优化控制

逆变器并网控制过程中往往利用比例积分（PI）控制器追踪信号,然而在正弦电流信号的追踪过程中往往由于冲击性负载的作用,给系统带来稳定性误差和系统扰动等问题,本文提出了一种基于比例谐振（PR）控制技术的准比例谐振（PR）逆变器优化控制策略。首先对PR控制器的原理进行了介绍,通过对PR控制器的改进构成了准PR控制器,重点分析了准PR控制器控制参数对系统性能的影响,从而确定系统最优时控制器的参数,并在准PR控制的基础上添加谐波补偿环,有效消除特定次数谐波。利用MATLAB/Simulink进行仿真实验,对PI控制器与准PR控制器的实验结果进行对比分析,验证了改进的准PR控制能够在逆变器并网系统中实现无静差追踪和稳态误差消除,保证了系统的动态稳定性。     

基于LCL滤波器优化的微电网多逆变器稳定运行控制系统

为了有效控制逆变器谐振现象,保障逆变器稳定运行,设计基于LCL滤波器优化的微电网多逆变器稳定运行控制系统。依据LCL多逆变器拓扑结构,创建LCL滤波器三相微电网多逆变器的状态空间数学模型。依据该数学模型,分析滤波器的谐振特性,采用2个互相独立的单相逆变器实现对平衡三相LCL逆变器中谐振控制,利用单相LCL逆变器完成控制策略研究;利用被动阻尼策略,通过电容支路串、并联阻尼法对LCL滤波器的逆变器进行振荡控制优化;利用主动阻尼策略,在不添加其他传感器和控制闭环的条件下,运用2对零极点使闭环系统中全部的主导极点都在垂直平面单位圆中,抑制LCL滤波器谐振问题,以实现系统稳定运行控制优化。实验表明,该方法通过主动阻尼和被动阻尼控制策略对LCL滤波器进行优化,能够确保微电网多逆变器的母线电压以及暂态波形的稳定,控制效果好。     

基于瞬时功率均分的中频逆变器主从并联控制系统研究

为了满足中频交流供电电源大容量、高可靠性的需求,本文提出一种基于瞬时功率均分的逆变器并联主从控制方案。首先,基于三相T型三电平中频并联拓扑搭建单机大容量中频逆变器,采用改进型LCL拓扑抑制系统高频环流、共模电压,并提出瞬时功率均分主从控制策略实时均分主/从机有功、无功功率减小系统环流;其次,分析并建立了一套完整、可靠的通信系统,以实现功率信息和载波同步信号的稳定、快速传输从而实现主从并联控制;最后,通过Matlab/Simulink对所提方案进行了仿真分析,并搭建125kW双机并联实验平台验证该控制系统的可行性。     

三相逆变器并联系统中零序环流的研究

现有的文献已经论证了在三相逆变器并联系统中,存在着零序环流的通路。然而,这些结论基本上都是在无输出变压器及忽略了三磁柱电感磁路耦合的前提下得出的。事实上,在三相逆变器中,出于体积和成本的考虑,滤波电感和输出变压器通常都采用三磁柱铁芯来绕制,由此带来的三相问磁路耦合使得三相逆变器的零序相量特性与三个单相逆变器构成的三相逆变器是完全不同的,这对三相逆变器并联系统中的零序环流也产生了很大的影响。该文基于三磁柱变压器及三磁柱电感的动态方程建立了带三磁柱电感及三磁柱变压器的三相逆变器瞬时零序分量模型。基于该模型的分析发现,三相逆变器并联系统中,三磁柱电感及三磁柱变压器的采用使得零序环流的大小和通路发生了很大的变化。仿真与实验验证了上述结论。     

基于PLECS的SiC逆变器热设计研究

SiC器件在逆变器中的应用,使散热设计成为了高频逆变器的一个关键技术。为此,文章提出一种基于PLECS软件的SiC三相逆变器热设计方法。建立了SiC逆变器总损耗的计算模型,进行了热阻等效,并分析了散热器热阻值几何结构、特性参数的关系。在此基础上以功率10 kW的SiC MOSFET逆变器为应用对象,在PLECS软件中搭建了SiC逆变器的热-电系统,仿真分析了SiC MOSFET的损耗来源,设计了合适的散热器热阻值,根据散热器热阻模型设计散热器并在实验中完成测试,验证了该热设计方法的合理性与正确性。     

一种新的大型光伏并网系统稳定性分析方法

为了解决大型光伏并网系统稳定性分析方法复杂的问题,采用等效简化的方法引入一种基于单台逆变器的辅助系统,得到该辅助系统与大型光伏并网系统稳定性的关系,进而提出一种将大型光伏并网系统稳定性分析转化为单逆变器并网系统稳定性分析的方法。研究结果表明:对于由n台规格型号相同的逆变器并联后,通过电网阻抗Zg接入理想电网的大型光伏并网系统,其稳定的判定条件为同时满足逆变器自身闭环稳定和辅助系统稳定。对于所有逆变器规格型号统一的多逆变器并联并网系统,无论所有逆变器电流环输入参考电流是否完全相同,该方法均适用。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

直流电压含二次纹波条件下并网逆变器输出谐波抑制

单相并网逆变器及电网电压不对称情况下的三相并网逆变器,直流母线电压均含有明显的二倍工频纹波分量。受该纹波分量影响,逆变器交流侧输出含有明显的三次谐波,影响逆变器输出电能质量。针对上述问题,利用双重傅里叶变换和开关函数法对并网逆变器的输出谐波特性进行了分析,在此基础上提出了抑制单相和三相逆变器输出三次谐波的改进脉宽调制方法。该方法根据直流母线电压修正调制波,无需提取直流母线电压纹波分量信息,算法复杂度低,易于实现。通过开关函数法详细证明了新型调制方法的可行性,给出了基于该调制方法的单相及三相光伏逆变器的控制策略。仿真验证了所提调制方法可显著降低直流母线电压含二次纹波条件下并网逆变器的输出三次谐波成分。