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一种带飞跨电容的单相光伏逆变器

电源技术 2024年第1期48卷 156-160页

作者：杨晗露马海啸蒋天健郭晨阳南京邮电大学自动化学院人工智能学院江苏南京210023

非隔离型逆变器存在的漏电流会增大系统损耗、产生安全隐患。研究了一种带飞跨电容的新型单相光伏逆变器,由5个开关管、一个飞跨电容和一个滤波器构成,结构简单,易于实现。逆变器交流侧与直流侧共地,可完全消除漏电流。针对该新型单相... 详细信息

非隔离型逆变器存在的漏电流会增大系统损耗、产生安全隐患。研究了一种带飞跨电容的新型单相光伏逆变器,由5个开关管、一个飞跨电容和一个滤波器构成,结构简单,易于实现。逆变器交流侧与直流侧共地,可完全消除漏电流。针对该新型单相光伏逆变器,采用一种改进的单极性SPWM技术进行控制,优化了各开关管的控制逻辑,所有开关管只在半周期内高频调制,有利于减少开关管损耗。搭建了逆变器的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：光伏发电单相逆变器飞跨电容漏电流 SPWM调制法

基于GaN器件的单相逆变器TCM控制策略研究

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电器与能效管理技术 2024年第2期 39-43页

作者：陈钰周宝鼎武汉羿变电气有限公司湖北武汉430070 中国人民解放军91184部队山东青岛266071

氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管具有开关速度快、器件损耗小的优点,在高频应用场合得到广泛应用。为了进一步提高变换器效率和功率密度,将三角电流模式(TCM)调制用于基于GaN器件的单相逆变器中,通过控制负向电流与死区时间实现了全范围... 详细信息

氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管具有开关速度快、器件损耗小的优点,在高频应用场合得到广泛应用。为了进一步提高变换器效率和功率密度,将三角电流模式(TCM)调制用于基于GaN器件的单相逆变器中,通过控制负向电流与死区时间实现了全范围零电压开关(ZVS),达到提高变换器效率和功率密度的目的。搭建了1台样机进行验证,实验结果表明,TCM调制在不同负载条件下均可实现软开关,最大开关频率可达300 kHz,峰值效率可达98.5%。

关键词：氮化镓高电子迁移率晶体管单相逆变器三角电流模式零电压开关

基于混合坐标系的单相逆变器控制及振荡抑制方法

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高电压技术 2022年第1期48卷 257-268页

作者：董德智吴园园张涛王悦铜陵学院电气工程学院铜陵244000 合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心合肥230009

针对单相逆变器交流跟踪能力不足、谐振峰易导致输出振荡的问题,提出一种基于混合坐标系的双环+Posicast控制策略。首先引入一种基于指令信号的输出电压正交分量无延时构造方法,构建混合坐标系下电压、电流双闭环逆变控制系统,输出电压... 详细信息

针对单相逆变器交流跟踪能力不足、谐振峰易导致输出振荡的问题,提出一种基于混合坐标系的双环+Posicast控制策略。首先引入一种基于指令信号的输出电压正交分量无延时构造方法,构建混合坐标系下电压、电流双闭环逆变控制系统,输出电压外环和电感电流内环分别在旋转坐标系和静止坐标系下实现。建立了静止坐标系下控制系统数学模型,在考虑正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)及数字计算等环节延时的前提下,分析了电流控制环路比例控制器参数的设计方法及约束条件,阐述了电流内环对逆变系统谐振峰的抑制作用,并引入Posicast控制,进一步消除逆变器的残留振荡。其次,以稳定裕度为指标,分别给出电压控制环路PI控制器比例和积分参数的设计方法,采用负载电流前馈解决负载扰动对逆变输出的影响。再从负载适应性和鲁棒性2个方面论证了所构建的逆变控制系统的良好性能。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略及理论分析的正确性和有效性。

关键词：单相逆变器混合坐标系比例控制器 PI控制器 Posicast控制

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单相逆变器双环+时滞的复合控制方法研究

电力电子技术 2022年第8期56卷 32-35,40页

作者：袁绍军郭金智尹兆磊潘立巍国网冀北电力有限公司承德供电公司河北承德067000

为了解决单相逆变器谐振峰引起的残留振荡问题,进一步提升逆变系统的动静态性能,在电压、电流双闭环控制的基础上,引入Posicast时滞控制,构建双环+时滞的复合控制方案。首先建立了单相逆变器的数学模型,推导了双环控制系统中电流控制环... 详细信息

为了解决单相逆变器谐振峰引起的残留振荡问题,进一步提升逆变系统的动静态性能,在电压、电流双闭环控制的基础上,引入Posicast时滞控制,构建双环+时滞的复合控制方案。首先建立了单相逆变器的数学模型,推导了双环控制系统中电流控制环路比例控制器和电压控制环路比例积分谐振(PIR)控制器的参数设计方法。在此基础上,揭示传统双环控制无法消除逆变器LC谐振频率处振荡的机理,并采用Posicast时滞控制方法,抑制逆变器的谐振峰,详细讨论了逆变器双环+时滞的复合控制性能。最后针对15 kW单相逆变器系统,进行实验验证,结果表明控制系统动静态性能良好。

关键词：单相逆变器比例控制器比例积分谐振控制器

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考虑直流偏置抑制的单相逆变器改进控制方法

南方电网技术 2023年第8期17卷 67-76,84页

作者：周超铜陵学院电气工程学院安徽铜陵244000

为了提升逆变器的控制性能,常采用电压、电流双闭环控制策略。首先分析了用比例控制器构建电感电流控制内环的机理及参数设计,详细讨论了基于准比例积分谐振(proportional integral resonant,PIR)控制的电压外环数学模型和控制器设计方... 详细信息

为了提升逆变器的控制性能,常采用电压、电流双闭环控制策略。首先分析了用比例控制器构建电感电流控制内环的机理及参数设计,详细讨论了基于准比例积分谐振(proportional integral resonant,PIR)控制的电压外环数学模型和控制器设计方法,给出了双环控制系统的稳定性分析。其次,分析了双环控制无法抑制逆变输出直流偏置的原因,并设计了直流偏置检测电路和抑制策略,以减弱直流偏置对逆变器负载造成的不良影响。最后以10 kW单相逆变器为例,对提出的控制策略和设计方法进行了仿真和实验验证,结果证明了所提控制方案的正确性。

关键词：单相逆变器比例控制准PIR控制直流偏置检测直流偏置抑制

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有源缓冲型逆变器功率解耦技术研究

电机与控制学报 2024年第6期 98-108页

作者：陈亦文童筱涵吕涛李文博江加辉福州大学福建省新能源发电与电能变换重点实验室中国长江电力股份有限公司青岛大学电气工程学院

为实现单级单相升压逆变并能有效抑制直流侧二次纹波电流，提出一种带有源缓冲的电流型逆变器电路拓扑，研究该逆变器的6种电路模态并提出其两模态调制策略和三模态调制策略，设计2种调制策略下的模型预测控制策略，提供主电路参数设计... 详细信息

为实现单级单相升压逆变并能有效抑制直流侧二次纹波电流，提出一种带有源缓冲的电流型逆变器电路拓扑，研究该逆变器的6种电路模态并提出其两模态调制策略和三模态调制策略，设计2种调制策略下的模型预测控制策略，提供主电路参数设计准则。从储能电感电流的最大脉动量与二次纹波含量两方面对2种调制策略进行对比分析，得出了三模态调制策略具有更好纹波抑制效果的结论。对2种调制策略下的逆变器进行仿真分析，仿真结果表明，三模态调制下电路的输出电压总谐波失真率、电感电流相对脉动量与二倍频含量均低于两模态调制下的数据。设计并搭建500VA 48VDC/220V50HzAC有源缓冲型单级单相升压逆变器实验装置，给出了三模态调制下基于模型预测控制的逆变器实验波形，进一步证实了所提研究方案在实现单级升压逆变的同时具有二次纹波抑制能力。

关键词：单相逆变器单级升压调制策略有源缓冲功率解耦模型预测控制

下一代高铁高频轻量化单相逆变器的设计与开发

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铁道机车车辆 2023年第2期43卷 59-65页

作者：徐双凤张家明中车青岛四方车辆研究所有限公司山东青岛266031

为适应下一代高铁对单相逆变器的扩容与减重需求,论文提出了一种高频轻量化单相逆变器设计方案。前级DC-DC电路采用2路高频移相全桥软开关电路的并联冗余设计,并采用双闭环均流控制算法;后级DC-AC电路为单相全桥电压源型逆变电路,采用... 详细信息

为适应下一代高铁对单相逆变器的扩容与减重需求,论文提出了一种高频轻量化单相逆变器设计方案。前级DC-DC电路采用2路高频移相全桥软开关电路的并联冗余设计,并采用双闭环均流控制算法;后级DC-AC电路为单相全桥电压源型逆变电路,采用基于二阶广义积分器(SOGI,Second Order Generalized Integrator)和一阶低通无限冲击响应(IIR,Infinite Impulse Response)滤波器的前馈—反馈控制算法以提高单相逆变器的闭环响应速度和控制精度。基于上述拓扑和控制算法在Simulink仿真环境下搭建了仿真模型,仿真结果证明了方案的可行性。在一台额定功率为6 kW的单相逆变器上进行试验验证,试验结果证明了所提的硬件架构和软件算法的有效性。

关键词：单相逆变器扩容轻量化高频

单相逆变器随机PWM选择性消谐滞环随机扩频方法

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电工技术学报 2021年第6期36卷 1279-1289页

作者：李国华刘春武汪玉凤辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛125105 辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000

在随机脉冲宽度调制(RPWM)中,要求逆变器的瞬时开关频率分布在较宽的频率范围内,以获得较好的随机性。然而,当开关频率持续偏高时,逆变器的开关损耗将会增加;当开关频率持续较低时,会引起输出电流纹波的增加。现有的RPWM选择性谐波消除... 详细信息

在随机脉冲宽度调制(RPWM)中,要求逆变器的瞬时开关频率分布在较宽的频率范围内,以获得较好的随机性。然而,当开关频率持续偏高时,逆变器的开关损耗将会增加;当开关频率持续较低时,会引起输出电流纹波的增加。现有的RPWM选择性谐波消除方法在随机扩频的过程中不能有效地控制逆变器的开关频率。该文提出一种单相逆变器RPWM选择性消谐滞环随机扩频方法。根据RPWM策略中有效随机数k与开关频率的关系,合理选择随机数k,既可以保证逆变器瞬时开关频率在较宽的范围内随机分布,又可以将平均开关频率控制在预先设定的频率范围内。在RPWM选择性消谐过程中,当开关频率较低而引起电流纹波增加时,该方法可以通过提高平均开关频率来减小纹波。

关键词：滞环随机扩频随机脉宽调制(RPWM) 选择性谐波消除单相逆变器

基于Buck变换器的单相逆变器有源功率解耦控制策略

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水电能源科学 2023年第6期41卷 206-210页

作者：罗晓阳边敦新赵晓英山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255000

单相光伏并网逆变器直流侧与交流侧功率不平衡会导致直流侧产生二倍频功率脉动,附加有源功率解耦(APD)电路虽可以有效抑制二次纹波,但由于附加了额外的元件,必然会导致单相逆变器的系统工作效率降低。对此,提出了一种基于Buck变换器的... 详细信息

单相光伏并网逆变器直流侧与交流侧功率不平衡会导致直流侧产生二倍频功率脉动,附加有源功率解耦(APD)电路虽可以有效抑制二次纹波,但由于附加了额外的元件,必然会导致单相逆变器的系统工作效率降低。对此,提出了一种基于Buck变换器的可以降低解耦电路功率损耗的控制策略,通过对解耦电路功率损耗的计算及其工作约束条件的分析,得到功率损耗与解耦电容平均电压值之间的关系,进而提出一种直接控制解耦电容平均电压的控制策略。仿真验证表明,所提控制策略有效抑制了直流侧电压纹波,并降低了解耦电路的功率损耗。

关键词：单相逆变器二倍频功率脉动有源功率解耦功率损耗