级联Boost变换器输出电压纹波分析

级联Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性,具有宽输入电压范围的特点。其输出电压纹波与电感、开关周期、电容和负载等因素有关,其中输出电压纹波受电容等效串联电阻影响较大。采用时间平均等效原理对级联Boost变换器进行直流稳态分析,分析了两个电容等效串联电阻对输出电压纹波的影响,由理论分析可知电容C1的等效串联电阻对输出电压纹波影响较小,电容C2的等效串联电阻对输出电压纹波影响较大。采用谷值电流控制策略,保证了变换器稳定地工作在较高直流电压传输比的情况下,避免了次谐波振荡现象。实验验证了理论分析的正确性。     

基于DSP和PWM逆变器的新型自动调谐消弧系统设计

介绍了基于变压器可控负载的新型消弧线圈的结构和原理,在此基础上分析了整套装置的控制系统设计。该消弧线圈实现电感调节的原理是:将电压型PWM逆变器作为变压器二次侧的受控负载,通过控制逆变器的输出实现变压器一次侧等效电抗的调节。控制器基于DSP和CPLD数字芯片,DSP实现逆变器驱动脉冲的计算和生成,CPLD实现对逆变器的多重保护功能。详细分析了控制系统实现自动调谐、逆变器输出电流控制及整机协调与联机通信的方法。最后,试验结果证明了该消弧系统能够准确、有效地补偿电网对地电容电流,验证了整个控制方案的正确性。     

三相并网逆变器LCL滤波器的研究及新型有源阻尼控制

相比较传统的L型滤波器,LCL滤波器以其较低的成本和更好的高次滤波衰减能力适合应用于大功率场合下的三相并网逆变器。文章详细分析了根据逆变器电压电流传感器安装位置不同导致网侧等效阻抗的变化以及对并网逆变器采用不同电流控制方式时的系统稳定性。针对LCL滤波器本身存在的谐振问题以及传统的增加滤波器无源阻尼电阻会带来系统额外的功率损耗,降低变流器效率等缺点,文章通过建立基于LCL滤波器滤波电容串联和并联阻尼电阻的系统控制模型,构建系统传递函数并利用系统传函等效原则,选择滤波电容电压前馈分别实现基于有源虚拟阻尼电阻串联和并联的LCL滤波器系统控制方案,给出前馈系数计算方法。最后通过仿真和实验验证了采用基于有源虚拟阻尼电阻并联LCL滤波的三相并网逆变器控制策略,仿真和实验结果表明在不增加系统额外功率损耗的同时,逆变器并网电流工作稳定且谐波含量低。     

计及配电网接地故障消弧的逆变器设计*

针对现有的有源电压消弧方法未考虑线路阻抗和负荷影响,在配电网重载工况下会出现故障点电流较大,存在难以稳定消弧的问题,首先通过复合序网模型图分析了计及线路阻抗和负荷影响的电压消弧法的原理,推导出消弧逆变器的控制目标,并提出了一种适用于配电网有源电压消弧的逆变器设计方法。该逆变器采用平均值电压闭环,确定了控制器和滤波器的参数,实现了逆变器输出电压、相位的精确控制。最后,在PSCAD/EMTDC和实验室中分别搭建了仿真模型与实物样机进行验证,结果表明逆变器闭环参数设计合理,消弧逆变器具有良好的故障电流抑制性能。     

LCL并网逆变器滑模降阶复合控制策略

针对采用LCL型滤波器接入电网的三相逆变器的控制器设计问题,设计了一种新型多闭环架构滑模控制器(SMC).当控制网侧电流时,带LCL滤波的三相并网逆变器离散时间域模型为具有非最小相位零的三阶系统,故将传统多闭环控制器中的电流内环采用离散时间域SMC实现,从而使得逆变器输出电流较好地跟踪参考电流,并与电网电压解耦,使系统模型降阶为类似于带CL滤波器的电流源逆变器二阶模型,从而降低了外环线性控制器设计难度,此外还引入了虚拟电阻进行谐振抑制.使用并网逆变器样机进行了新控制方案的测试,实验与仿真结果验证了多闭环架构SMC的控制性能.     

基于单相逆变器的比例谐振控制设计

在单相并网逆变器的应用中,电流控制器的参数对系统输出电流的质量起着至关重要的作用。在负载电流突变时对逆变器输出电流进行有效控制是检验其并网能力的有效方法。本文提出了一种使系统达到最佳性能的比例谐振控制器参数设计方法。通过对系统建模分析推导出系统传递函数,利用系统开环幅频特性来确定比例谐振控制器参数以获得更好的动态性能,在系统带宽内达到理想的系统增益,充分发挥了比例谐振控制器在静止坐标系下对基频电流无静差跟踪的优势。最终通过仿真和实验验证了该分析方法的有效性。     

三相逆变器的电容电流滞环控制方式研究

传统的滞环控制器都是对电感电流进行直接控制的,针对电压型双闭环控制三相逆变器在非线性负载情况下输出电压畸变较大的问题,提出了电容电流滞环控制方式。外环用普通的电压控制器,内环采用针对滤波电容的电流滞环控制方式,利用滞环控制的快速性和强抗扰性,提高系统的输出电压的特性。首先分析了三相逆变器的模型,然后详细介绍了电容电流滞环控制控制策略。仿真证明这种控制方法可以有效解决非线性负载引起的电压畸变问题。     

二次型CCM Boost变换器能量传输模式

为了分析二次型CCM Boost变换器输出电压纹波特性,研究其能量传输模式.根据电感电流谷值与负载输出电流的关系,分析二次型CCM Boost变换器在开关管关断期间的能量传输模式,即完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM).分析在忽略输出电容等效串联电阻和存在输出电容等效串联电阻两种情况下,工作于CISM和IISM模式的二次型CCM Boost变换器的输出电压纹波特性,得出CISM与IISM模式的临界电感值和临界工作条件.分析结果表明,当二次型CCM Boost变换器工作于CISM模式,且忽略输出电容等效串联电阻时,输出电压纹波仅由开关管导通期间输出电容电压的下降幅度决定,与电感无关;而当存在输出电容等效串联电阻时,工作于CISM模式比IISM模式具有更小的输出电压纹波.实验结果验证了理论分析的正确性.     

微网逆变器的改进鲁棒下垂多环控制

对于孤岛模式下的逆变器,其等效输出阻抗和连线阻抗差异对功率分配和环流抑制的影响较大。鲁棒下垂控制虽然可以减小阻抗差异对功率精确分配的影响,但在逆变器投入并联运行过程,存在冲击电流大、过渡时间长的不足,影响鲁棒下垂控制的实用化。为此,以阻性线路阻抗为例,提出一种改进的鲁棒下垂多环控制方法,其由功率外环和电压、电流双环构成。电压、电流双环设计中,采用考虑负载影响的控制器参数设计方法,抑制负载变化对电容电流内环跟踪性能的不利影响。功率外环通过引入阻性虚拟阻抗将逆变器的等效输出阻抗设计成阻性,提出一种改进的鲁棒下垂控制方法,与常规鲁棒下垂控制相比,可以改善逆变器的并机过程,减小并机冲击电流,加快并机过渡过程,实现平滑快速并机过渡。仿真与实验结果表明了所提理论的正确性和有效性。     

电气化铁路电流平衡补偿输出滤波器改进及参数优化

为了提高电气化铁道电流平衡补偿装置的补偿性能,研究了常用输出滤波器的性能及改进优化方法.分析r常用LC输出滤波器的幅频和相频特性,并对比了LC(常K型滤波器)、RLC、M型和LCL输出滤波器的幅频特性,提出了在常用LC输出滤波器的滤波电容上串联电阻和电感的并联支路,它既能抑制电流平衡补偿装置与电网发生谐振,又能减小电阻...     

基于独立光伏系统的三相三电平逆变器

为给二级能量变换结构的光伏电厂提供高效后级逆变器,设计和实现了一台12 kVA逆变器。主电路采用中点位式三电平结构,以IGBT作为主开关器件,以重复控制与瞬时值反馈控制相结合的控制策略产生SPWM波,利用重复控制抑制非线形负载下的电压畸变,利用瞬时值反馈控制改善系统的动态响应过程,输出级采用LC滤波器减少输出电压u的谐波及du/dt,采用软硬件相结合的限流保护方法。装置实验表明,这种逆变器效率和输出波形质量高。     

基于重复控制的电压源型逆变器输出电流波形控制方法

该文将重复控制和状态反馈方法用于一种混合有源电力滤波器中的电压源型逆变器的输出电流波形控制，其中状态反馈环节保证了系统的稳定性，而重复控制环节提高了输出电流波形的跟踪精度。文中详细分析了控制器的设计思路和频率特性。实验结果表明采用该方法后，可以取消逆变器输出滤波器中的电阻元件，减小运行损耗，同时显著改善滤波效果，适合于高电压大电流场合的谐波治理。     

计及电缆和风机功率的多风机并网谐振分析

为更精确的分析多逆变器并网系统中存在的串联和并联谐振现象,提出在单台逆变器小信号模型的基础上考虑输电电缆及风机输出功率的影响。首先,风电场常通过电缆与大电网相连,而电缆存在较大的对地电容,其对系统谐振的影响不容忽略,提出基于电缆的等值模型分析电缆电容对系统谐振的影响。其次,不同的风机输出功率会在电网中产生不同的阻尼效果,提出根据风机输出功率和公共连接点(point of common coupling,PCC)处负荷水平的大小确定负荷等效阻抗,进而分析风机输出功率对谐振点阻抗幅值的影响;最后,通过仿真验证理论分析的准确性。     

新型半桥电流源串联谐振软开关三电平逆变器及其控制

提出了一种新型半桥电流源型串联谐振零电流三电平逆变器.该逆变器由三电平桥臂、串联谐振槽、双副边高频隔离变压器、共发射极周波变换器及输出滤波电容组成,开关管电压应力为输入电压的一半,可实现全程零电流软开关.分析了系统开关与能量交换的过程,并对每个开关过程能量传递方式进行了讨论.根据四象限工作要求设计了逻辑组合驱动信号,实现了系统在阻性负载、感性负载、空载模式下的控制.在对电路详细分析的基础上,已经制作样机一台,并通过实验验证了理论分析的正确性.     

低压微网中永磁风力发电系统逆变器控制策略研究

在低压微网中,以永磁风力发电并网系统的逆变器为研究对象,主要研究了风力发电系统在并网和离网两种模式下系统逆变器的控制策略。对于系统处于并网和离网情况下,逆变器的电流内环采用瞬时反馈电容电流控制,有效解决了因LCL滤波器引起的系统不稳定控制问题。针对两种不同模式下,本文对并网模式下系统的逆变器控制采用瞬时功率外环、瞬时电容电流PIR内环控制;离网模式下采用负载电压为外环、瞬时电容电流PIR控制为内环的双闭环控制。经过仿真分析,外环瞬时有功无功控制实现了风力发电并网系统逆变器给定功率控制,在系统输出功率发生变化的情况下,电流具有快速精确的动态跟踪性能,实现了系统功率解耦控制,保证了系统输出高质量电能,有效验证了本文控制策略的可行性。     

基于滤波电容电流补偿的并网逆变器控制

在并网逆变器中,LC滤波器因容易控制和具有良好的高频衰减特性而应用广泛。分析了输出滤波电容对采用LC滤波的并网逆变器并网电流幅值、相位和低次谐波的影响,提出一种采用滤波电容电流补偿和电网电压前馈的数字PI控制策略,给出了离散时间域下控制器参数的设计方法,并从电网谐波阻抗角度分析了控制器抑制电网电压扰动的能力。理论分析和实验证明,该方案能有效降低并网电流的谐波畸变率(THD),提高并网逆变器输出电能质量。     

滤波电路频率特性的仿真分析

采用理论计算和仿真分析的方法,对电阻和电容构成的无源低通滤波和高通滤波电路进行分析。理论计算主要研究传递函数,讨论响应的频率特性;仿真采用电子工作平台EWB软件,应用交流分析方法,从波特图仪中直观观察幅频响应和相频响应。仿真结果得到,在不同的频率下,电路输出的幅值和相位随着频率的变化而产生不同的响应,通过改变电阻和电容的参数,可得到不同的通频带宽度,说明仿真和理论分析的结果相同。但仿真分析相对硬件实验来说,优点在于改变元件参数时更加容易,仿真使电路分析更加灵活、方便。     

引入虚拟电抗的独立运行微电网改进下垂控制

下垂控制是微电网常用控制方法之一。文中分析了线路功率传输特性,表明在传输线路呈阻性的低压微电网中,采用P-f和Q-V下垂控制会造成功率控制耦合;通过改变控制器参数使得逆变器等效输出阻抗呈感性的方法效果不佳。文中引入"虚拟阻抗"的思想,在逆变器的输出端模拟出一个大小可控的虚拟电抗,保证线路呈感性,并对Q-V控制曲线进行修正,以保证电压稳态精度。将改进下垂控制与传统下垂控制在PSCAD/EMTDC中进行仿真对比。结果表明,改进下垂控制的无功分配效果更好。     

两级式单相逆变器的二次功率解耦控制

两级式单相逆变器由前级DC/DC和后级DC/AC组成,通常利用负载电流前馈提高DC/DC的动态响应能力,但DC/AC输出瞬时功率的二次脉动,会由前馈通道使DC/DC的输入源产生二倍频电流。为了消除负载瞬时功率脉动对前级DC/DC的影响,提出在电压环引入串联虚拟阻抗以及增加电流环有功指令的前馈解耦控制方法,并推导出2条前馈通路的最优组合方式。在此基础上给出串联虚拟阻抗和有功电流前馈的优化选取方法以及控制器参数设计思路。该方法不仅能有效抑制输入侧的低频纹波电流,保证了系统的稳态性能,而且能够完整快速提取前馈分量,提高了DC/DC负载突变时的响应速度,实现了前后级之间的二次功率解耦。理论分析表明,所提控制既能满足二倍频电流抑制要求,又增大了电压环带宽,系统的动态特性更强。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于闭环控制策略的负载谐振型臭氧发生器电源

介质阻挡放电型臭氧发生器负载呈容性,随负载外加电压的升高,间隙放电逐渐增强,其总的负载等效电容逐渐变大。针对负载的这一特点,提出了一种基于逆变器输出电流进行闭环频率跟踪控制的高频逆变电源方案,详细分析了该控制策略的特点,并研制了实验样机,进行了实验验证,得出应用该方案的电源具有结构简单、工作频率变化范围小、系统参数容易选择、可靠性高等优点。