单相逆变器低频纹波抑制方法探讨

单相逆变器输入侧往往存在低频脉动电流,需要利用很大的电解电容进行滤波,为了取得更好的滤波效果并减小滤波电路参数,有必要采用功率解耦技术解决低频纹波抑制问题。目前文献报道的单相逆变器低频纹波抑制方法大致分为5种情况:DC级功率解耦、两级式功率解耦、AC级功率解耦、三端口功率解耦和无电解电容功率解耦。本文从电路拓扑、电路参数、解耦效果和控制策略几个方面展开介绍,并对以上几种技术进行了比较和评估,总结各功率解耦技术的优缺点及适用范围。     

半桥式三端口变换器建模与解耦控制

提出一种半桥三端口变换器的解耦控制方法,实现系统的能量管理和各端口控制环路间的解耦。给出一种基于竞争策略的功率控制方法,变换器可以在不同工作状态下稳定工作且能够实现在各工作状态之间自由切换;采用状态空间平均法建立半桥三端口变换器的小信号模型,详细分析了各端口之间控制量与被控量的耦合关系,据此提出一种解耦控制方法,通过设置控制环路带宽和引入解耦控制变量,将其多输入–多输出控制系统转化成多个单输入–单输出控制系统,实现各端口控制环路之间的近似解耦;实验结果表明,功率控制策略的正确性和解耦控制方法的有效性。     

面向二次脉动功率解耦的三端口LLC谐振变换器

为了吸收单相交直流系统中耦合的大量二次脉动功率,提出给予I3桥结构的三端口LLC谐振变换器。所提变换器实现双向解耦电路的开关桥臂和LLC谐振变换器的开关桥臂的集成,消除母线上的大容量电解电容、提高系统可靠性,而且减少有源开关的数量和系统的开关损耗。详细分析三端口LLC谐振变换器的工作原理和控制方法,设计I3桥的开关驱动策略,实现功率解耦端口和直流输出端口的独立控制。实验结果证明了所提集成功率解耦功能的三端口LLC变换器及其控制方法的正确性和有效性。     

虚拟稳态同步负阻抗的VSG功率解耦策略

伴随着分布式能源渗透率的逐渐提高,电力系统中的转动惯量相对减小,严重影响到系统安全稳定运行。其中虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)因具备同步发电机的相关特性而备受关注。针对VSG实际输出端口点到并网点的传输功率过程中存在耦合而引起VSG功率控制产生稳态误差和动态振荡,从而引起下垂特性的变化的情况,在对动静态功率耦合机理分析的基础上,提出基于虚拟稳态同步负阻抗的功率解耦策略,更好地消除了功率环间的耦合作用。通过建立基于所提出的VSG新型功率解耦策略的全局状态空间小信号模型,证明了该解耦策略的有效性。最后,搭建了基于解耦策略的VSG实验平台。通过实验结果验证了所提解耦策略的有效性,消除了功率环间的耦合作用,增强了VSG有功功率和无功功率的动静态响应性能。     

不平衡负载下三端口电力电子变压器二倍频功率解耦控制策略

电力电子变压器(powerelectronictransformer,PET)作为分布式可再生能源发电设备和交直流负荷灵活接入的有效解决方案,在交直流混合微电网中极具研究前景。其中,分布式电源和负荷的间歇性波动及不平衡交流负载的接入是影响PET端口输出电能质量的重要因素,PET多个端口之间的耦合作用会进一步影响其他端口负荷的正常运行。因此,研究不平衡负载工况下多端口PET的功率解耦控制策略非常关键。该文针对含交/直流端口的三端口PET拓扑结构,建立交流端口接入三相不平衡负载下PET二倍频功率传输模型,提出一种基于谐振控制的二倍频功率解耦策略,实现二倍频功率在PET不同端口间的解耦。最后,通过建立基于RT-Lab的硬件在环实验平台,验证所提控制策略的有效性。     

一种测量等效源失配的直接校准方法

本文介绍了测量三端口器件等效源失配的一种新方法－直接校准法,当定向耦合器,功率分配器等三端口器件用功率测量或校准其它功率检测器时,需要进行等效源失配测量,直接准法是采用常规的向量网络分析仪（ＶＮＡ）单端口校准技术测量三端口器件等效源失配量值的,测量在２～１８ＧＨｚ定向电桥和２～５０ＧＨｚ定向耦合器上进行,其测量精度近似于ＶＮＡ内部的等效源失配的测量所获得的精度。     

采用虚拟功率下垂特性的多环控制策略的微电网研究

文中在二端口功率传输模型基础上,分析了微电网常规的下垂控制策略,发现线路呈现不同状态时,常规控制策略控制下的有功功率和无功功率耦合性较强。针对功率耦合问题,探究了一种采用坐标旋转的虚拟功率控制策略,通过坐标旋转正交变换矩阵,完成在耦合条件下的功率解耦。同时,在此基础上研究了逆变器的多环控制策略,提出了采用虚拟功率的双环控制策略。通过Matlab/Simulink对所提出的模型进行了仿真研究,验证了结果的有效性。     

基于相对增益矩阵的微网稳压解耦下垂控制方法EI北大核心CSCD

微网灵活多样的运行方式离不开性能良好的控制方法,而微网线路阻抗参数的特殊性给微网控制系统带来了功率耦合问题,影响了微网功率的精确解耦控制。文中引进解耦理论的相对增益矩阵(relative gain array,RGA),提出基于RGA的微网稳压解耦下垂控制方法,量化微网功率模型的耦合情况,进行微网功率模型中被控制量与操作变量的配对重组,并对重组前后的控制系统耦合过程进行分析;在微电源功率接口控制系统中引入虚拟电阻环,从消除耦合通道的角度对微网功率模型进行解耦;深入分析虚拟电阻和控制系统参数对控制系统稳定性以及功率接口输出阻抗的影响。通过电压差反馈环实现了稳压控制,消除了虚拟电阻带来的电压降。仿真分析验证了所提出方法的正确性和可行性。     

模块化多端口无线电能DC-DC变换器建模及其多向功率流解耦控制策略

多端口无线电能DC-DC变换器（MWiDC）具备实现可灵活扩展的高效率多端口功率变换的潜力,但其系统建模与功率流控制缺乏一般性理论。为扩充相关理论,该文提出一种模块化MWiDC架构。首先,建立MWiDC的一般性数学模型。在此基础上,提出一种电压功率混合解耦控制策略,并给出该策略下闭环系统直流增益、高频特性和稳定性的数学证明。作为比较,该文对不解耦直接控制策略也进行理论分析,此时闭环系统过于复杂,其稳定性有待证明。最后,以一台三端口原型机为例进行硬件实验及仿真分析。实验结果表明,在不同输入/输出配置或线圈偏移工况下,原型机能实现零电压开关,系统效率可达91%。仿真结果表明,两种控制策略都能实现电压功率混合控制,但解耦控制策略具有更强的抗干扰性。     

不平衡负载工况下三相变流器有源功率解耦控制

三相电压源型变流器(VSC)对于微电网的稳定运行有着重要的作用。然而,孤岛工况下带三相不平衡负载运行时,交流侧产生的二次脉动功率耦合至直流侧,导致系统的工作性能降低并影响系统的寿命。针对该问题,在二次功率脉动分析的基础上,提出了一种基于虚拟三相瞬时功率的解耦控制策略,通过控制虚拟三相瞬时功率脉动分量为0,在不增加开关器件的情况下,利用LCL滤波器中电容提供负载所需二次脉动功率,实现交直流侧二次脉动功率解耦。在此基础上进一步分析了该拓扑结构直流侧所需的最低电压以及电流应力影响因素。最后仿真和实验结果均表明所提控制策略可以较好地实现功率解耦控制,直流侧源电流二次脉动分量大大减小,有利于提高系统控制性能和实现直流侧电容轻量化。