一种高效率低纹波电流的光伏电源逆变器设计

介绍传统光伏电源系统产生低频纹波的原因,为满足户用型单相光伏微逆变器功率输出要求,提出一种前级DC/DC升压环节和后级逆变环节的隔离型单相双级式光伏并网微逆变器。采用一种扰动直流母线电压参考值的方法,抑制了两级式逆变器直流输入侧存在的两倍交流输出频率电流纹波,提高了输出功率效率。基于数字信号处理器(DSP)28035控制的220 W光伏并网微逆变器实验证明了理论分析的可行性。     

推挽正激式准单级高频环节光伏并网逆变器

分析研究了推挽正激式高频环节光伏并网逆变器的电路拓扑、开路电压法与变步长扰动观察法相结合的双模式最大功率点跟踪(MPPT)控制、输入电压外环和输出电流内环的双环PWM控制策略,给出了关键电路参数设计准则。该电路拓扑是由推挽正激式直流变换器和极性反转逆变桥级联构成,属于准单级电路结构。DC 1 kVA 48 V/220 V 50 Hz光伏并网逆变器样机的设计、仿真与实验结果表明,该光伏并网逆变器具有高频电气隔离、准单级功率变换、MPPT准确、极性反转逆变桥功率开关电压应力低且为零电压零电流开关(ZVZCS)、变换效率高、并网电流质量高等优点,在中小容量光伏并网逆变场合具有重要应用价值。     

准Z源型三相并网光伏发电系统控制策略

为解决三相准Z源逆变器光伏并网高性能控制与系统成本之间的矛盾,提出了一种基于准Z源网络拓扑的单变量电导增量最大功率点跟踪算法,仅需检测直流环节的电流就可以实现对光伏电池阵列的最大输出功率跟踪,降低了检测系统成本,提高了跟踪速度。为提高逆变器直流侧电压利用率,降低开关器件的电压应力,采用了三次谐波注入脉宽调制方式。为提高逆变器性能,采用了直流升压和并网逆变两级控制思想、多闭环协调控制策略,其中功率外环通过调节直通占空比实现最大功率点跟踪;直流侧电容电压闭环完成直流母线电压的间接稳压控制和并网有功指令电流生成;电流内环实现对并网电流精确控制。仿真和实验结果证明了控制策略的正确性和可行性。     

双滞环控制的三相双幅有源箝位谐振直流环节逆变器

双幅控制技术大大降低了有源箝位谐振直流环节逆变器的损耗，提高了其工作频率，并将其应用领域扩大到大功率场合。该文实现了6kW三相有源箝位谐振直流环节逆变系统。直流环节采用双幅控制，逆变侧采用基于空间矢量调制技术的双滞环电流控制方案。实验结果表明所提出的方案简单可行，适用于纯正弦输出的电压源逆变器。     

基于准Z源的多电平光伏并网控制系统研究

为了克服组串式光伏系统在部分遮挡条件下无法向外输出最大功率的问题,以准Z源逆变器为光伏逆变的基础拓扑,用模块化级联式多电平光伏逆变器结构,构建了一套可实现模块级最大功率点跟踪的光伏并网系统。与传统DC—DC级联DC—AC的光伏逆变器结构相比具有有源器件少、能量转换级数低、可靠性高等优点。文中阐述了基于准Z源逆变器的级联式多电平光伏并网系统的工作原理,并给出闭环控制策略,提出采用功率电流双闭环结构实现准Z源多电平逆变器并网控制,通过功率控制环保证准Z源网络直流侧电压恒定,电流控制环用于控制入网电流波形,减小并网谐波电流,提升并网质量。仿真结果验证了所述控制方法的有效性。     

基于TMS320LF2407的光伏并网逆变器的研究

在介绍光伏并网逆变器的基本原理和拓扑结构基础上，提出基于TMS320F2407型DSP的单相电压源输入、电流输出控制方式的并网逆变器设计方案。采用电导增量法跟踪控制太阳电池的最大功率点，利用TMS320F2407芯片产生相应的SPWM波控制功率器件的导通与关断，使用零电流跟踪误差控制实现并网电流无静差的跟踪电网电压，最终实现了快速稳定追踪太阳电池最大功率，并以与电网电压同频、同相正弦电流波形送入电网，提高了系统逆变效率和可靠性。     

基于推挽正激电路的准单级式光伏并网逆变器仿真分析

针对两级式光伏并网逆变系统结构复杂、成本高、效率低的不足,研究了一种单级式光伏并网逆变系统。采用电流瞬时值反馈控制、双模式MPPT算法和直流母线电压前馈控制的方法,研究了单级式光伏并网逆变系统并网电流的正弦控制、最大功率点跟踪控制和光照突变下系统的稳定性,并对300VA光伏并网逆变系统进行了建模仿真。研究结果表明,单级...     

三相级联VSI光伏并网逆变器的研究

针对光伏阵列间模块失配与部分阴影等导致的各光伏阵列最大功率点(MPP)不一致,以及整体跟踪方法会损失部分功率等问题,提出一种三相级联多电平光伏并网逆变方案。该方案拓扑结构采用三相级联电压源型逆变器(VSI),对三相级联VSI等效模型进行分析,调制方式采用载波相移正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术。并网控制策略采用基于电网电压定向矢量控制(VOC)的双闭环并网控制。仿真与实验结果验证了所提方案的可行性。     

单相单级光伏LCL并网逆变系统控制策略

在传统的光伏LCL并网逆变系统中,直流侧电压只有大于其最小需求电压时,逆变器才能有效控制并网电流,而最小需求电压随电网电压的增加而增加。为此需在单级逆变系统中串联多块光伏电池以提高其直流侧电压,但这提高了光伏并网发电系统的应用门槛。对此提出一种新型的LCL并网逆变系统及其控制方法,该逆变系统对并网电流有较强的控制能力,对逆变器直流侧电压没有要求,且电网电压对其控制能力也没有影响。与传统LCL电路相比,新型LCL电路同样具有较好的滤波效果。在控制系统中利用基波分量提取环节增加系统阻尼,提高系统稳定性;根据光伏电池的直流电压、电流和2次脉动电压、电流判断光伏的最大功率点;通过控制并网电流使光伏电池工作在最大功率状态。仿真结果验证了所提系统结构及其控制方法的正确性。     

光伏发电系统中无电流传感器型MPPT控制策略

依据双级式光伏并网逆变器前后级解耦控制的特点,提出一种无电流传感器型最大功率点跟踪(MPPT)控制策略。利用双级式光伏并网逆变器前后级功率平衡原理,通过从后级逆变环节获取的并网电流给定值作为前级DC-DC环节的MPPT判断条件,进而采用扰动观察法完成MPPT。对该MPPT控制策略的原理进行了分析。设计了一台800 W双级式光伏并网逆变器实验样机,并记录了实验波形和MPPT情况。实验结果显示,在系统运行功率大于300 W时,MPPT效率大于99.2%且响应速度良好,验证了该无电流传感器型MPPT控制策略的可行性和有效性。     

四级交错单相APFC的EL模型无源控制

传统线性控制策略的有源功率因数校正器(APFC)电流响应慢,动态性能和均流效果较差。针对以上缺陷,根据四级交错APFC功率电路拓扑结构,建立了电流连续模式下变换器的Eul-er-Lagrange(EL)数学模型,证明了四级交错APFC的无源性,采用状态反馈和阻尼注入的方法设计了无源控制器,并给出了仿真和实验。结果表明,所提控制方案在负载变化范围较宽的应用场合中,电流的动态响应快速,输出直流电压保持不变,很好地实现了APFC的功率因数校正和直流恒压输出功能,均流效果良好,每级APFC的电流偏差低于平均电流的10%。该控制方案不需要比例积分环节,控制简单,对输入电压,负载及系统元件参数的扰动具有较强的鲁棒性。     

动态电压恢复器直流储能单元的数字电压控制

阐述了有源功率因数校正(active power factor correction，APFC)技术的工作原理，为消除动态电压恢复器(dynamic voltage restorer，DVR)直流储能单元充电过程中的谐波和无功电流，将APFC技术引入到DVR直流储能单元的电压控制中，提出了DVR直流储能单元的数字电压控制技术和电压、电流控制器的设计方法。仿真结果表明采用APFC技术能够主动消除DVR充电电流中的谐波和无功电流，提高储能单元的电压稳定性和动态响应性能。     

基于PDC控制策略的APFC技术

分析了单相有源功率因数校正技术的原理及数字式控制现状,在此基础上提出了基于参考电流、电感电流、输入电压和参考电压的并联占空比控制的单相功率因数校正策略.改变了传统的电压电流双闭环控制策略.采用并联的电流闭环和电压闭环来控制输出电压和相位跟踪,传统占空比相应地被分为2个独立的电流占空比和电压占空比.在PSPICE环境下结合单相AC/DC拓扑进行了电路仿真,结果表明系统输入侧获得了单位功率因数,从而验证了控制策略的可行性.设计了单相AC/DC系统主电路和基于DSP的硬件控制电路,并采用C语言编程实现了单相AC/DC系统的功率因数校正功能.此外,考虑到电感电流的尖峰干扰等现象,采用了电感电流中点检测法使检测点远离开关噪声,保证了电感电流检测的准确性.仿真和实验结果基本一致,实现了系统输入侧的单位功率因数,并获得了期望的直流输出电压值.     

Control strategies for direct torque control using discrete pulsemodulation

A scheme for direct torque control of AC machines using discrete pulse-modulated inverters such as the resonant DC link inverter is presented. A unique feature of the control method is that only one current sensor in the DC link is required. Excellent control of torque, stator flux, and motor current waveshapes is seen to be obtained without affecting the high dynamic performance associated with direct self control (DSC) of machines. By defining a control that does not use the zero voltage vector, an observer is purposed for estimation of the motor current using only one current sensor in the DC link. A direct bang-bang (sliding mode) torque controller is then derived on the basis of this current observer. Experimental verification of simulation results is included on a resonant DC link inverter drive with a switching frequency of 27 kHz. The inverter switching scheme is implemented using a real-time Motorola DSP56000 digital signal processor-based controller     

三相AC/DC变换器的滑模电流控制

针对三相PWMAC/DC变换器的输入电流调节,提出了一种滑模电流控制策略,其直流侧输出电压通过PI控制器调节。在该控制策略下,PWMAC/DC变换器具有功率因数为1的高输入电能质量和极佳的输出电压特性。实验结果证明了该方案的有效性。     

Investigation of performance of UPFC without DC link capacitor

This paper presents an analysis of the dynamic operation of unified power flow controller without DC link capacitor. In this scheme of UPFC the shunt converter present in the static synchronous compensator is operated as a current source rectifier, which maintains a fixed DC voltage and DC current on the DC link without capacitor. The capacitor in the DC link is replaced by an AC filter on the line side with a very small value to reduce higher order harmonics. The voltage source inverter present in the series compensator is operated with space vector modulation technique. The proposed scheme is fully validated through digital simulation. The simulated results show that the DC link voltage is maintained constant without DC link capacitor; STATCOM provides good voltage regulation and static synchronous series compensator influences power flow over the transmission line. Transient responses of single machine infinite bus power system have also been presented.     

一种新的双幅控制有源箝位谐振直流环节逆变器

针对有源箝位谐振直流环节逆变器提出了一种新的双幅控制策略。通过直流环节采用母线电压双幅控制和逆变桥采用带有三态滞环电流调节器的电压电流双闭环控制相结合的策略,可以降低直流环节的损耗,改善逆变器的输出特性。它具有控制简单,输出电流脉动小,输出电压谐波含量小等优点。详细分析了电路的工作原理和控制策略,并给出了仿真和实验结果。     

基于NCP1653的300W功率因数校正器研制

以功率因数控制芯片NCP1653为核心,设计了一种宽电压输入范围,固定升压输出的300WBoost有源功率因数校正器(APFC)。较详细地分析并讨论了有源功率因数校正技术、NCP1653芯片的特点和参数、升压电感器设计等关键技术。实验结果表明,设计的以NCP1653为核心的变换器,能在90～260V宽输入电压范围内得到400V的稳定直流电压输出,具有电路简单,效率高,网侧功率因数接近1,总谐波畸变率及成本低等优点。     

Analysis of a new power electronics interface with approximatelysinusoidal 3-phase utility currents and a regulated DC output

A three phase rectification scheme that draws line currents with reduced distortion and provides a regulated DC output voltage is analyzed. The scheme employs two boost DC-DC converters to modulate the DC link currents. The modulation current is injected into the AC side through an impedance network consisting of series tuned L-C branches. The theoretical analysis and the basic simulation results, which can be used to carry out the design of a system based on this approach, are presented     

有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性(二)——仿真及实验

在经理论分析得出经典有源电力滤波器(APF)中的谐波及无功电流检测不是必需的结论的基础上,推出经典APF电流控制策略与电源电流直接控制策略之间的等效关系.在经典控制方案基础上,省掉了负载和APF电流检测单元以及谐波及无功电流或基波有功电流运算单元,保留了经典APF中的电容电压控制器和电流控制器,提供了一个廉价而高性能的APF控制方案.最后对基于上述两种控制策略的APF进行了仿真研究,并用电源电流直接控制方案开发了一台单相APF实验样机.仿真和实验结果验证了理论分析的正确性.