适用于光伏/燃料电池发电的组合式直流升压变换器

光伏/燃料电池并网发电系统是目前可再生能源应用领域的重要研究方向,然而上述2类电源的直接输出电压较低,通常需要一高升压变比的直流变换器将其提升到较高电压来供给并网逆变器,但直流变换器的高频纹波电流又会影响上述2类电源的使用寿命和工作效率,针对上述问题提出一种组合式直流升压变换器,给出了该变换器的2种控制方法——互补控制和交叉移相控制,分析了该变换器在每种控制策略时的工作原理和基本特性。通过一台1kW的原理样机,验证了该变换器具有以下特点:较高的升压变比,可以有效降低主开关管的电压应力和输入电流纹波,同时具有较小的输出电压纹波。     

三相并网逆变器的控制与死区补偿

针对三相并网逆变器,详细分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)中死区效应对并网电流的影响,对死区效应引起的误差矢量进行数学建模.讨论了误差矢量与三相电流方向的关系.采用电流矢量来判断电压补偿扇区,避免了电流检测中出现多个过零点的现象,提高了补偿精度.最后,采用TMS320F2812控制芯片,结合功率解耦、电压前馈等控制方法补偿死区效应.在应用于风力发电的逆变器上得到了很好的效果.     

一种组合式三相逆变器基准信号的产生方法

基准正弦波信号的质量直接影响到逆变器输出正弦波形的幅值、频率及失真度(THD),因此要求基准正弦波发生电路能够提供稳定度高和THD小的正弦波形.以往的组合式三相逆变器基准电路各相需共用两个高频信号,易受干扰.鉴于此提出了一种基于锁相技术的基准正弦波发生电路,3个单相逆变器之间无需任何互连信号线,每个单相逆变模块完全独立且可互换,因此实现简单可靠,十分适合于组合式三相逆变器.     

高压直流输电系统中的全桥直流变压器研究

研究了一种高压直流输电系统中的重要组成部分,即直流变压器。全桥直流变压器具有输入输出电压成比例,易于实现软开关等优点。详细分析了全桥直流变压器的工作原理,介绍了电流连续和断续两种工作模态,讨论了全桥直流变压器的输出特性以及漏感的选取,并在此基础上进行了实验验证,分析了影响直流变压器特性的因素。实验结果表明,直流变压器可以实现功率的传输和电压的提升,适用于高压输电系统。     

永磁直驱风力发电系统气动载荷抑制策略

风力发电机组发电过程中,风轮旋转采样随时间和空间分布的三维风场将产生风剪和塔影效应,导致风轮捕获的气动转矩中含有3P谐波分量。该谐波分量沿着传动链向下传播,不仅使传动链承受更大的气动载荷,而且会激发机组固有谐振频率,使机组振荡,严重影响了机组的可靠性。该文首先对永磁直驱风力发电机组进行了两质量块模型建模,通过模型分析得出了机组固有谐振频率和阻尼的大小。发现导致机组承受较大的气动载荷的原因为机组自身阻尼较小。为了增大机组的阻尼从而降低机组承受的气动载荷以及抑制机组谐振,提出一种注入阻尼的功率控制策略。该策略通过在机组的转矩控制环中加入与机组转速小信号量成正比的补偿转矩,大大增加了机组的阻尼。为了解决转速小信号量无法直接测量的问题,该文从机组的功率流中分析出了间接测量转速小信号量的方法。最后,在实验室建立了一台10kW变速风力发电机组实验系统,实验结果验证了所提出方法的正确性。     

并网逆变器的补偿控制技术

为了保证并网逆变器的馈网电流与电网电压的相位完全一致,减小电流总谐波畸变率(THD),向电网输送符合IEEE 929—2003标准的电能,在详细分析三相并网逆变电源系统馈网电流谐波产生原因的基础上,提出了并网逆变器的三重补偿控制策略。仿真和实验结果表明,将该控制策略应用于新能源并网发电中可以实现逆变器单位功率因数运行,降低馈网电流的谐波含量,减小对电网的谐波污染,且系统具有良好的稳态和动态性能。     

直流变换器虚拟电容电流前馈控制策略

建立了Boost变换器带恒功率负载时控制系统的小信号模型,分析了影响母线电压稳定的相关因素,证明了增加直流母线电容有利于提高直流母线电压稳定性,针对该结论对Boost变换器提出一种虚拟电容电流前馈控制策略。小信号模型分析、仿真和实验结果均表明这种控制策略能有效抵消恒功率负载负阻抗特性对母线电压稳定性的影响,有利于提高驱动系统功率稳定输出范围。     

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。     

LCL滤波并网逆变器的控制策略

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比,利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果,特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势,但是仅采用直接入网电流控制时,LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素,且可以直接控制入网电流的单位功率因数,采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对该方案进行系统建模,并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明,该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。     

高频LLC谐振变换器的效率优化

随着电力电子功率器件的发展,功率变换器向着高频、模块化发展。LLC谐振变换器由于拓扑结构简单且能在全负载范围内实现开关管的零电压开通和副边二极管的零电流关断,损耗小、效率高,可逐渐应用于高频场合,从而成为业界的研究热点。随着工作频率的提高,原先在传统LLC中被忽略的寄生电容不仅会影响原边开关管的软开关过程而且还会使得谐振电流发生畸变。分析了寄生电容对变换器软开关的影响且对死区时间进行优化设计,以提高变换器的效率。研制了一台功率为250 W,工作频率为400 kHz的LLC谐振变换器原理样机,并进行了实验验证。