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并网独立双模式控制高性能逆变器设计与实现

中国电机工程学报 2007年第1期27卷 54-59页

作者：王赞肖岚姚志垒严仰光南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市210016

设计并实现了一种小型的用于分布式发电系统的功率调节系统。主电路采用推挽正激变换器和双降压式逆变器。传统的并网逆变器输出端采用工频变压器,体积重量大,成本高。该文采用高频隔离的逆变器,消除了输出端的工频变压器。传统的桥式... 详细信息

设计并实现了一种小型的用于分布式发电系统的功率调节系统。主电路采用推挽正激变换器和双降压式逆变器。传统的并网逆变器输出端采用工频变压器,体积重量大,成本高。该文采用高频隔离的逆变器,消除了输出端的工频变压器。传统的桥式逆变电路存在桥臂直通问题,该文将双降压式逆变器用于并网发电场合,提高了可靠性及效率。半周期调制方式减小了器件的开关损耗,以及功率场效应管的导通损耗。以往的文献对并网逆变器的分析侧重于单独工作模式或者并网模式,较少涉及到独立工作和并网工作切换过程的分析。该文分析了双模式运行的逆变器的切换过程。采用TMS320F240DSP芯片实现数字锁相同步,实现并网和独立控制的逻辑和基准切换。一个500VA的实验样机证明了方案的可行性。

关键词：并网模式独立模式双降压式逆变器推挽正激变换器分布式发电

无漏电流高效可靠三电平双Buck并网逆变器

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中国电机工程学报 2014年第9期34卷 1327-1336页

作者：洪峰刘周成万运强尹培培赵鑫王成华南京航空航天大学电子信息工程学院江苏省南京市210016

漏电流降低了非隔离型并网逆变装置的安全性和可靠性。已有研究通过将双极性调制全桥逆变器或半桥逆变器三电平化解决该问题。提出基于三电平双Buck逆变器的新思路,并重点研究其中的三电平双Buck全桥电路。该拓扑是将双Buck半桥逆变器... 详细信息

漏电流降低了非隔离型并网逆变装置的安全性和可靠性。已有研究通过将双极性调制全桥逆变器或半桥逆变器三电平化解决该问题。提出基于三电平双Buck逆变器的新思路,并重点研究其中的三电平双Buck全桥电路。该拓扑是将双Buck半桥逆变器中的输入均压电容用一个工频开关的桥臂取代得到,使得对地寄生电容电压在半周期内保持不变,有效地抑制漏电流至几乎可以忽略的程度。同时,该拓扑保持了双Buck电路无桥臂直通、体二极管不工作等特点,又降低了器件电压应力,使得桥臂输出变为单极性调制波。通过与各种无漏电流结构的综合比较可知,该拓扑除在器件总量上比H5结构多一个功率管外,在有源器件数量、通态电流经过器件数量、高频开关器件数量、是否需要均压控制等方面,均有一定优势,有助于降低系统复杂度,提高可靠性与变换效率。仿真与实验验证了上述分析。

关键词：并网逆变器漏电流多电平双降压式逆变器

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负载电流前馈双闭环控制逆变器的研究

南京邮电大学学报（自然科学版） 2012年第3期32卷 30-35页

作者：马海啸龚春英南京邮电大学自动化学院江苏南京210046 南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

电压环为PI调节器、电流环为滞环控制的瞬时电压电流双闭环控制策略以其易于实现,动态响应速度快等优点,在逆变器中得到了广泛应用。但在大功率的逆变场合,这种双闭环的控制策略无法提高逆变器的外特性。文中基于双降压式逆变器这种拓... 详细信息

电压环为PI调节器、电流环为滞环控制的瞬时电压电流双闭环控制策略以其易于实现,动态响应速度快等优点,在逆变器中得到了广泛应用。但在大功率的逆变场合,这种双闭环的控制策略无法提高逆变器的外特性。文中基于双降压式逆变器这种拓扑结构,分析了采用双闭环控制策略无法提高逆变器外特性的原因。研究了一种负载电流前馈双闭环控制策略,该控制策略在双闭环控制策略的基础上增加了负载电流补偿,提高了逆变器的外特性。研制了一台单相6kVA双降压式逆变器的原理样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：瞬时电压电流负载电流反馈双降压式逆变器外特性传递函数

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基于双Buck逆变器的研究

基于双Buck逆变器的研究

作者：单任仲南京航空航天大学

学位级别：硕士

数字控制已经成为电力电子技术发展的一个重要方向,数字控制与模拟控制相比具有许多优点:数字器件克服了模拟器件的参数不一致、参数的温漂等缺陷;数字控制主要是通过软件实现的,具有可移植性,便于二次开发;同时可以应用先进的控制算法... 详细信息

数字控制已经成为电力电子技术发展的一个重要方向,数字控制与模拟控制相比具有许多优点:数字器件克服了模拟器件的参数不一致、参数的温漂等缺陷;数字控制主要是通过软件实现的,具有可移植性,便于二次开发;同时可以应用先进的控制算法,除了传统的数字PID控制之外,还可以应用一些非线性控制的方法,以提高整个系统的性能。本文以逆变器为研究对象,选取结构简单、可靠性高的双降压式半桥逆变器(Dual Buck Inverter——DBI)为主电路拓扑。分析了两态滞环电流控制DBI的控制原理,利用Saber电路仿真软件对逆变器系统进行了仿真,并对系统的动态性能以及外特性进行了研究,得出影响系统动态性能及外特性的主要因素。鉴于数字控制器的运算速度,本文最终确定采用数模混合控制的方案,电压环采用数字PI控制,具有良好的稳态性能;电流环采用模拟滞环控制,具有良好的动态性能。设计了2kVA实验样机,进行实验研究,实验结果表明该控制方案可以达到和模拟双闭环控制基本一样效果。结合数字控制灵活的技术特点,使本系统具有变频输出的功能,进行了360～800Hz宽变频实验,并取得了良好的实验结果。本文还对DBI的两个独立输出滤波电感进行了磁集成分析研究,指出直接耦合不能实现无偏置电流运行,通过间接耦合实现无偏置电流运行,减小了输出滤波器中磁性元件的体积和重量,系统效率有一定的提高。

关键词：数字PID控制双降压式逆变器滞环电流控制宽变频磁集成耦合电感

可再生能源发电系统并网逆变器的单周控制方法研究

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可再生能源发电系统并网逆变器的单周控制方法研究

作者：庹元科重庆大学

学位级别：硕士

世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭,促使了新能源的开发和利用。可再生能源作为一种新型能源越来越受到各国的关注,目前,全世界很多国家都采取了风力发电、光伏发电等可再生能源发电系统并网运行的措施。风力发电需要用整流器把... 详细信息

世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭,促使了新能源的开发和利用。可再生能源作为一种新型能源越来越受到各国的关注,目前,全世界很多国家都采取了风力发电、光伏发电等可再生能源发电系统并网运行的措施。风力发电需要用整流器把风力发电机输出的交流电整流成直流,再把直流逆变成交流,光伏发电需要利用逆变器把直流转换成交流再并入电网,并网逆变器是连接发电系统与电网的接口单元,也是研究热点之一。其中研究新型拓扑与控制方法,使输出电能质量高而同时又提高系统效率便成为了研究重点。本文在分析提高并网逆变器效率的传统方法的基础上,指出了逆变器软开关技术与多电平技术的不足。单周控制的双频并网逆变器在可再生能源发电并网系统中的运用,为并网系统提高效率的方法提供了一条新的途径。同时,针对桥式逆变存在着桥臂上下功率管直通的问题,分析了双降压式逆变器,并把单周控制的双降压式逆变器运用到并网系统,以求在提高输出电能质量同时减少开关损耗。论文首先阐述了单周控制的基本原理,总结了单周控制技术的特点。建立了单周控制Buck电路的模型,通过计算机仿真验证分析单周控制技术抗扰动能力,得到了很好的仿真结果。分析了双频Buck变换器电路原理,尝试把双频逆变器运用到可再生能源发电并网系统,建立了单相双频半桥并网逆变器与单相双频全桥并网逆变器的模型,阐述了其工作原理。并以单相双频半桥并网逆变器为例,分析了其工作模式,推导了单周控制方程,并进行了仿真分析。结果表明:单相双频并网系统的动、稳态性能好。单相双频并网逆变器输出电流波形性能几乎与单个高频并网逆变器性能相同,低频开关很好的对高频开关进行了分流,高频开关处理的电流大大减小,减小了开关损耗,在保证系统性能的前提下提高了系统的效率,可以在现有功率器件水平下提高并网系统的功率等级、增大其容量。在理论分析的基础上,本文设计出了双频半桥并网逆变器的硬件电路,并进行了部分实验分析。随后,论文把单周控制的三相双频并网逆变器引入到大中功率场合的三相并网系统。分析了其工作原理,在推导传统三相并网逆变器的平均电路模型的基础上,建立了三相双频并网逆变器的平均模型。建立了其单周控制模型,并与传统的三相并网逆变器进行了仿真比较分析,与单个高频并网逆变器相比,效率大大提高。全面分析双降压式并网逆变器结构原理与工作模态,提出了其单周控制思想,建立了单周控制模型。对于三相双降压式并网逆变器,建立了矢量模式单周控制的模型,进行了仿真研究,验证了理论分析的正确性,并与传统的滞环控制进行了比较分析。

关键词：双频并网逆变器单周控制双降压式逆变器矢量模式高效率

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高效率并网逆变器研究

高效率并网逆变器研究

作者：孙农南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着我国现代化进程的高速发展，可再生能源代替传统化石能源已成为一种必然的趋势。可再生能源发电系统初期投资大、发电成本高，而并网逆变器又是可再生能源并网发电中必不可少的一种功率变换装置，故提高并网逆变器效率对于缩短成本... 详细信息

随着我国现代化进程的高速发展，可再生能源代替传统化石能源已成为一种必然的趋势。可再生能源发电系统初期投资大、发电成本高，而并网逆变器又是可再生能源并网发电中必不可少的一种功率变换装置，故提高并网逆变器效率对于缩短成本回收周期，更快创造经济效益具有重要意义。本文研究五电平双降压式全桥逆变器(Five Level Dual-Buck Full Bridge Inverter—FLDBFBI)。首先对五电平全桥逆变器拓扑进行了深入分析，总结了FLDBFBI拓扑的特点和生成方式，并对三种新型FLDBFBI拓扑展开研究。新拓扑将多电平技术与双降压式逆变器相结合，同时继承了多电平技术开关管和滤波电感的电压阶梯小，输出波形质量高以及双降压式逆变器无开关管体二极管反向恢复问题的优点，并网效率高;详细分析研究了三种新型FLDBFBI拓扑的工作方式、控制方法和调制策略;详细分析了新拓扑的工作模态、开关器件电压应力和损耗分布，给出了新型拓扑开关器件损耗的计算方法和实例。分析和理论计算表明，新型FLDBFBI拓扑效率高，输出电能质量高，适合并网运行。对上述三种新型FLDBFBI拓扑，分别设计了1kW实验样机，以TMS320F2808型DSP作为主控器实现全数字控制。实验验证了所研究FLDBFBI的拓扑、控制和调制策略的正确性和可行性，样机实测欧洲效率均不低于98.5%。

关键词：新能源发电逆变器并网逆变器多电平逆变器双降压式逆变器

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高效率模块化航空静止变流器的研制

航空学报 2009年第6期30卷 1119-1125页

作者：张方华龚春英南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

基于通用化、系列化和模块化的研制思想,致力于研究提高航空静止变流器(ASI)的变换效率、减轻系统重量、提高可靠性和维护性等核心技术问题。从总体研制方案、核心技术和系列化基础模块3个层面出发,采用功率扩展性能好、变换效率高、可... 详细信息

基于通用化、系列化和模块化的研制思想,致力于研究提高航空静止变流器(ASI)的变换效率、减轻系统重量、提高可靠性和维护性等核心技术问题。从总体研制方案、核心技术和系列化基础模块3个层面出发,采用功率扩展性能好、变换效率高、可靠性高的推挽正激电路和双降压式逆变器研制了DC-DC变换模块、DC-AC变换模块等单元模块,组合成4种航空静止变流器基础模块。研制的系列化基础模块,整机变换效率均比国外同类产品提高4.5%以上,并且在体积、重量、可靠性和可维护性等方面均具有明显优势。

关键词：逆变器标准化模块化推挽正激变换器双降压式逆变器

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500VA高效率单相航空静止变流器研制

500VA高效率单相航空静止变流器研制