新型双Buck并网逆变器及其双二阶滑模控制

为了解决双Buck逆变器直流输入利用率低、磁件体积重量大的缺陷,提出一种新型双Buck全桥并网逆变器拓扑,所用器件较少,结构简单;且为使该新型拓扑输出高质量的并网电压和电流,采取以电容电压和电感电流双二阶的滑模控制策略.分析新型拓扑的工作模式和等效电路,给出双二阶滑模控制器的设计过程.仿真与实验结果表明,采用双二阶滑模控制策略下的新型双Buck全桥并网逆变器能够具有很好的动态和稳态性能,且输出的并网电压谐波畸变率小,对直流输入和电网电压扰动的抑制能力强,适应于新能源发电的并网.     

双Buck型逆变器高阶系统二阶滑模控制

在双Buck逆变器(DC-AC)基础上,为了进一步提高滑模控制的稳态精度和电流动态性能,提出了一种新颖的四阶系统二阶滑模控制策略.文中给出了其电路动态模型、工作原理和控制器的设计.仿真和实验结果表明:该双Buck逆变器带有积分环节和电流环节的二阶滑模控制器能减小稳态终值误差,且输出电压和电流同时具有强鲁棒性和良好动态性能,可以减弱控制系统的干扰和漂移.     

新型Buck逆变器3阶滑模控制策略

为提高滑模控制变换器的稳态精度,针对一种由两组独立对称的双向Buck变换器组合的新型DC/AC逆变器拓扑提出了3阶滑模控制策略。基于系统等效电路的动态模型,采用李导数给出了3阶连续滑模控制器详细分析和设计,并给出了滑模面系数的选取方法。该文还采用映射法把三维轨迹化为两维情况,简化分析过程,且运用相平面法形象描述滑模切换区和滑模运动。实验结果证明此3阶滑模控制策略较好地改善了系统的稳态性能,同时具有良好的动态性能。     

双Buck逆变器的建模与优化设计

对双Buck逆变器进行小信号分析和建模,研究了一种引入谐振控制器的瞬时电压电流反馈双环调节方式。电流内环采用滞环控制,具有易于实现、无条件稳定和响应速度快等优点;电压外环保证了输出电压具有较好的正弦度和稳态特性。此外,谐振控制器的引入也使系统输出外特性显著提高,与传统的采用电流前馈环提高负载抗扰动能力的方法相比,在不增加控制环的基础上,提高了系统的稳态性能,节约了逆变器成本。仿真和实验验证了该控制方案的可行性,系统取得了较好的输出波形质量,较快的动态响应,精确的稳压精度和较高的效率。     

基于积分滑模控制的单Buck逆变器

针对单Buck逆变器提出了一种新颖的积分滑模控制策略。给出了单Buck逆变器的三阶动态模型,并详细阐述了三阶系统积分滑模控制器的设计思路,最后进行了实验验证。实验结果表明采用积分滑模控制,逆变器具有较小稳态终值误差、强鲁棒性和良好动态性能。     

新型单Buck逆变器三阶积分滑模控制策略

为进一步提高逆变器滑模控制器的稳态精度,针对一种由一个双向Buck变换器和桥式换向电路组成的单Buck型逆变器进行了三阶积分滑模控制策略的研究.在其等效电路的状态空间平均法动态模型基础上,采用微分几何理论中李导数方法阐述了滑模控制器的设计,同时给出了滑模切换面系数的选取方法.分别采用传统比例微分控制策略和三阶积分滑模控制策略进行了对比实验.实验结果表明三阶积分滑模控制大幅度减小稳态终值误差,改善了系统的稳态性能,同时具有良好的动态性能,减弱控制系统的干扰和漂移.实验验证了所采用三阶积分滑模控制策略的正确性.     

新型Buck逆变器研究及应用

提出了一种由双向Buck变换器组成的新型逆变器。该逆变器采用了两组独立对称的双向Buck电路,结合滑模控制策略,实现高性能的交流信号功率放大。文中给出了电路的工作原理,对新型Buck逆变器拓扑进行小信号建模和开环分析,并给出了滑模控制方案。滑模控制方案能有效克服系统参变量变化和外部扰动,充分发挥了响应快和鲁棒性强的优点。实验结果证明了分析设计的正确性。     

双Buck逆变器的SPWM控制

SPWM控制属于恒频线性控制,方法简单有效,广泛应用于逆变器控制系统。而双Buck逆变器具有抗桥臂直通,可靠性高等优点。给出的Saber仿真和实验结果证明,将SPWM控制应用于双Buck逆变器具有良好的稳态和动态性能。     

基于状态空间模型的双Buck逆变器复合控制

双Buck逆变器由于无桥臂直通、可靠性好等优点而被广泛应用,然而当负载突变时输出波形质量较差。在建立逆变器控制系统状态空间模型的基础上,引入了电流内环PI控制、电压外环重复控制的复合控制策略。其中,电流内环PI控制,可实现系统快速动态响应,解决负载突增输出电压跌落问题;电压外环重复控制提高系统稳态精度。相比传统PI双闭环控制,该复合控制策略下的系统可实现无静态误差,可有效提高控制精度及输出波形质量,增强抗负载突变扰动能力。仿真与实验结果验证了该方法的有效性及可行性。     

2种改进的滑模并网逆变器控制策略

为改善光伏并网逆变器控制系统的动态性能,根据并网逆变器数学模型,提出利用指数滑模变结构控制律和平方根滑模控制律,设计基于改进滑模变结构的单相电流环光伏并网逆变器控制系统.推导了滑模变结构控制在并网逆变器应用的滑模面存在性,并利用李亚普诺夫定理证明了系统稳定性.针对所选滑模控制律存在的非线性可能引起系统抖振的问题,采用单位控制连续化方法,使改进后的控制算法在切换面附近具有高增益特性,使系统具有抵抗干扰和参数摄动的能力.最后对2种控制方法进行了比较,证明改进的指数滑模变结构有更精准的跟随特性.     

Z源逆变器直流链电压滑模控制研究

提出一种Z源逆变器直流链电压的滑模控制方法。首先指出直通占空比至Z源网络电容电压和直通占空比至直流链电压的传递函数均含有右半平面零点,但基于控制电容电压的间接控制比控制直流链电压峰值的直接控制更为优越;在此基础上,设计了以电感电流误差、电容电压误差和电容电压误差的积分为状态变量的直流链电压滑模控制器,推导了控制律和使系统满足存在条件和稳定条件的滑模系数范围。所设计的滑模控制器比PI控制器具有更快的动态响应,而且工作状态在较大范围变化时可保证系统稳定,鲁棒性强。通过仿真和实验证明了直流链电压滑模控制器的有效性。     

三相LCL并网逆变器无参数滑模预测控制策略

常规三相LCL并网逆变器模型预测电流控制方法存在计算量大、参数鲁棒性差等缺点。为了解决这些问题,提出了一种三相LCL并网逆变器无参数滑模预测电流控制方法。该方法利用滑模控制理论,建立了一种新型无参数电流控制价值函数,无需采用模型参数即可实现并网电流预测控制,从而简化了控制系统的预测过程。此外,该方法省去了逆变器侧电流传感器和电容电压传感器,节约了硬件成本,提高了系统运行可靠性。最后,根据常规模型预测电流控制和滑模预测电流控制的优点,提出了一种三相并网逆变器自适应预测控制方法,提高了并网逆变器控制对模型参数失准的适应能力。实验结果表明,在系统参数失准的情况下,所提出的控制策略具有更小的并网电流控制误差,有效地提高了系统参数鲁棒性。     

三相Z源逆变器的最优滑模预见重复控制

针对微网逆变器带不平衡和非线性负载时三相逆变器输出电压电流谐波大的问题,提出一种最优滑模预见重复控制的方法,实现对不平衡负载和非线性负载等非正常工况的快速响应和参考电压的高精度跟踪。首先,在前馈补偿环节引入预见控制器,并利用差分算子,设计包含目标值信号和滞后环节反馈的扩大状态误差系统,将逆变器的控制问题转化为线性离散系统的调节问题;进一步,利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式及最优控制器的设计方法,得到包含滑模控制、状态反馈、重复控制、和预见补偿的最优滑模预见重复控制器。实验结果表明,最优滑模预见重复控制带线性负载时电压波形畸变率从3.12%减少到0.78%,响应时间从10 ms减小为5 ms;其带非线性负载时电压波形畸变率从6.72%减少到0.92%,验证了所提方法的有效性。     

高可靠型非隔离三电平光伏并网逆变器

为解决二极管箝位三电平光伏并网逆变器存在直通危险而导致可靠性降低的问题,提出一种改进型三电平并网逆变器电路拓扑,将双降压式半桥逆变器的防直通结构引入传统二极管箝位三电平电路中,并结合光伏并网逆变器要求单位功率因数运行的特点省略了双降压式半桥逆变器的桥臂续流二极管,使得新拓扑十分简洁.详细分析了新型三电平逆变器的工作模态、运行方式、共模特性和控制策略,并通过仿真和实验验证了新型逆变器的防直通、定频滞环控制和低漏电流特性.     

基于滑模控制的新型双准Z源NPC型五电平逆变器并网控制策略

针对传统双Z源二极管箝位(NPC)型五电平逆变器的Z源网络电感启动电流过大、升压能力有限等问题,提出一种新型的双准Z源NPC型五电平逆变器拓扑结构。用一种新型的双准Z源结构代替传统的双Z源结构,能够降低近2/3的Z源网络电感启动电流,提升逆变器直流侧电压接近2倍。将滑模控制应用到准Z源五电平逆变器系统的控制中,该方法无需线性化处理,只需通过系统数学模型就可推导出适当的控制规律。分析新型双准Z源五电平逆变器拓扑的工作原理;应用状态空间法和小信号模型对准Z源五电平并网系统进行数学模型推导和分析,并进行滑模控制器的设计;仿真和硬件实验结果表明,与传统比例-积分(PI)控制相比,滑模控制能够显著提高系统稳定性,降低电流谐波。     

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。     

半桥双降压式逆变器的电压谐振控制策略

半桥双降压式逆变器通常采用的电压电流双闭环控制策略不能使逆变器获得足够高的稳态精度。为了克服这一缺点,在构建半桥双降压式逆变器数学模型的基础上,分析了一种改进型谐振控制器。该控制器在谐振点处可以将输入信号的幅值放大,但不改变输入信号的相位,因此可以将谐振控制器和传统的电压电流双闭环控制器结合构成新的电压谐振控制器。该控制方法提高了逆变器的稳态精度,且控制器不需要采用数字电路,仅用简单的模拟电路就可实现,控制器参数的设计简单。研制了一台采用电压谐振控制策略的6 kV.A半桥双降压式逆变器的原理样机,实验结果证明了理论分析的正确性。     

基于滑模观测器的并网逆变器无交流电压传感器模型预测控制

为了提高并网逆变器的运行可靠性,降低交流电压传感器故障的影响,研究并提出了一种基于滑模观测器和双低通滤波器的电网电压频率自适应观测方法,并设计了一种基于电网电压观测值的并网逆变器模型预测电流控制策略。所提电网电压观测方法克服了频率偏差对电网电压观测的影响,提高了电网电压观测精度。同时,由于低通滤波器的使用,电网电压背景谐波对电流控制的影响也得到一定程度的抑制。通过详细的对比实验结果验证了所提方法的有效性。