最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究

光伏并网发电系统是光伏系统发展的趋势．根据光伏阵列的特性，设计了一套新型的能实现最大功率跟踪的光伏并网逆变器．逆变器由DDDC和DDAC两个部分组成并通过Dclink相连接，控制部分采用基于DSP(TMS320F240)控制的最大功率跟踪和电流跟踪控制策略，实现了与网压同步的正弦电流输出，逆变器效率为0.78，功率因数为0.97，输出电流的基波分量占电流总量的99．6％．     

三相级联H桥光伏并网控制研究

级联H桥多电平逆变器由于开关管承受应力较小,且并网电流谐波含量低等优点,使得其在高压大容量光伏并网发电系统中,具有广阔的应用前景。级联H桥多电平逆变器光伏并网发电存在光照强度和温度不均匀、光伏板老化或被遮光等问题,会造成级联H桥逆变器各相输出功率不平衡,从而导致并网电流不对称。文章以基于DC/DC变换器的三相级联H桥光伏并网系统为研究对象,提出了一种零序注入法,通过特定方波减去正序外包络电压得到所需零序分量,使得在各相输入功率不相等的情况下,并网电流仍能与电网电压同相。在MATLAB/Simulink环境下进行仿真研究,结果表明,并网电流谐波含量满足IEEE Std.929-2000标准,能够实现单位功率因数运行。     

宽输入电压范围单相光伏并网变换器的控制策略

双级型光伏并网变换器中,如果光伏阵列电压接近或高于直流母线电压,升压斩波器将不能正常工作．为了扩大变换器对输入电压的适应范围,本文为双级型变换器增加了单级式工作模式：当光伏阵列电压高于逆变所需的直流母线电压时,切除升压斩波器,由并网逆变器实现最大功率点跟踪．在临界电压附近设置滞环,以免升压斩波器频繁投切．通过上述方法,当光伏阵列的电压在150V到550V的宽范围内变化时,变换器都能良好工作．实验结果验证了本文方法的可行性．     

一种新型单相三开关光伏并网逆变器研究

光伏逆变器由于受外界因素以及逆变器的一些内在因素的影响,导致逆变器对输入电压的要求很严格。传统的逆变器加变压器的方法和多级级联的方法不能够妥善解决输入电压适应性的问题。为满足对大范围直流电压输入变化的适应性要求,同时实现光伏并网逆变器逆变与升压两个功能,提出了一种新型的单相三开关光伏并网逆变器拓扑。采用高频开关器件和反激变换器,替换了传统笨重的工频升压变压器,使得逆变器的体积、重量及成本降低,易于集成,且提高了变换效率。实时波形反馈技术的闭环SPWM（sinusoidal pulse width modulation）控制方法,可提供快速响应。通过一个小的交流滤波器可获得低谐波失真的正弦输出。对理论分析结果进行仿真验证,结果表明该新型单相三开关光伏并网逆变器具有拓扑简单,适应大范围直流输入电压变化,可靠性高等优点。     

直接功率控制在三相光伏并网系统中的研究

逆变器的控制在光伏并网系统中起着核心的作用,在三相光伏并网系统的基础上对并网逆变器提出了一种直接功率控制的方案。直接功率控制(DPC)仅需要测量交流侧的电压与电流,通过坐标转换,计算出瞬时有功功率与无功功率,得到的结果分别与PI调节得到的参考有功功率以及给定无功功率进行比较,经过滞环比较器,开关表等环节来控制并网变流器。Matlab/Simulink仿真结果表明,并网逆变器直接功率控制方法简单,并网功率因数接近于1,电流谐波小,具有良好的动态和稳态性能。     

基于QPR调节器谐波补偿的并网逆变器控制研究

为改善微电网系统中的输出电能质量,针对并网逆变器输出电流中存在的谐波问题,设计了一种附加谐波补偿器的QPR控制器.首先,建立三相并网逆变器系统的数学模型;然后针对QPR控制方法无法消除逆变器输出电流中谐波的问题,构造了QPR调节器与谐波补偿器并联的电流控制器,以实现对逆变器输出电流中谐波的抑制;最后建立基于QPR调节器谐波补偿的并网逆变器仿真模型.仿真结果表明,所构建的电流控制器系统具有谐波补偿能力,采用该控制策略的并网逆变器系统具有高质量的输出电流和较小的功率及频率波动.     

PEMFC并网发电系统主动电流控制方法

负载功率变化时,由于传统PQ控制方法未充分考虑质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的实际运行特性,不能有效响应负载需求.为了使PEMFC发电系统在负载变化时准确、快速响应,根据PEMFC发电系统的运行特性和PEMFC并网PQ控制原理,建立了包含150 k W PEMFC电堆、DC/DC变换器、并网逆变器、滤波器等的PEMFC并网系统模型,并在此基础上,提出了基于PQ控制的主动电流控制方法.MATLAB仿真测试结果表明,该方法在额定和非额定输出功率条件下,均能够根据PEMFC输出特性使并网系统有效地响应负载变化,实现从电源到并网的大闭环控制,保证并网系统的稳定、可靠运行,且网侧电流谐波分别为1.76%和2.89%,满足并网要求.     

一种新型LCL谐振软开关推挽式直流变换器

提出了一种新型LCL谐振式DC／DC变换器拓扑,它的谐振元件LCL位于Push—Pull电路的输入侧．该Push-Pull变换器的功率开关管工作在占空比固定接近于0．5的非调制模式下,谐振电路频率至少为开关频率的两倍．利用变压器副边励磁电流的续流,变压器原边开关管mosfet工作在接近零电压（ZVS）的条件下．该变换器适用于蓄电池供电的低压大电流输入系统场合．在一台12VDC输入,360VDC输出的直流变换器中的应用试验表明,电路效率达到了92％,试验波形也证明了电路原理分析是正确的．     

基于单相Heric并网逆变器的模型预测电流控制

针对单相Heric并网逆变器,为了提高并网电流的电能质量,提出一种基于虚拟电压的模型预测电流控制系统策略.首先,通过分析单相Heric逆变器的工作模态,建立了单相并网系统的数学模型;其次,由于常规Heric逆变器在开关转换过程中只能输出V_(dc)、0、-V_(dc)三种基本电压值,使其输出电压跳变幅度较大,从而导致并网电流谐波含量高,因此,提出了基于伏秒平衡原理增加Heric逆变器输出虚拟电压的解决方法;最后,仿真实验验证了该控制策略的正确性和有效性.仿真实验结果表明:所提出的基于虚拟电压的MPCC策略能够改善单相Heric并网逆变器的输出电压波形,能够保证并网电流快速、准确地跟踪其电流参考值,降低了并网电流的总谐波失真率.     

单级光伏并网多逆变器系统并联交互影响分析

在弱电网条件下，多逆变器间、多逆变器与电网间的动态交互作用影响着电力系统的电能质量和稳定性，易引发谐波谐振等问题. 为了研究单级光伏并网多逆变器系统的谐波谐振特性，考虑光伏源与系统之间的交互作用，采用模态分析法对谐振问题进行了系统的分析与讨论. 首先，根据三相单级式光伏并网系统结构及控制策略，建立了多逆变器戴维南等效模型；其次，通过构建多逆变器系统节点导纳矩阵，应用了一种能够确定系统谐振频率、谐振中心以及各节点参与程度的模态分析方法，从逆变器台数、外界环境、输电距离3个方面研究了系统谐振特性与变化规律；最后，基于MATLAB/Simulink仿真平台，通过搭建三相单级式光伏并网多逆变器系统仿真模型，验证了模态分析法的正确性与有效性. 研究结果表明:当逆变器台数增加时，低频谐振频率呈降低趋势，依次为30、27、25次谐波，高频谐振频率为2 230 Hz保持不变；当外界环境温度降低时，低频谐振频率逐渐升高，依次为22、23、24次谐波，高频谐振频率固定约为2 225 Hz；当输电距离增长时，低频与高频谐振频率均逐渐降低且变得接近.      

用脉冲整流器实现的电子模拟功率负载

对采用电压型脉冲整流器实现的电能反馈型电子模拟功率负载进行了设计研究,控制系统采用了性能优良的专门应用于实时控制领域的数字信号处理器TMS320F240,优良的控制方法使得所研制的功率负载在实现电能的再生并网时功率因数趋近于1．0,且电压和电流谐波满足1EEE－519标准。实验结果证实该方案能很好地解决直流电源出厂试验问题。     

双端脉冲式变压变频电镀电源研制

概括了传统电镀电源应用时存在的主要问题，研制了双端脉冲式变压变频电镀电源。该装置主回路由可控硅调压和IGBT斩波变换器组成，控制回路采用了性能优良的专门应用于实时控制领域的数字信号处理器TMS320F240。实验结果表明，在金属及其合金表面生成陶瓷层的阳极氧化方法中，该系统能很好的实现电压波形变换和宽范围的脉冲参数调节。     

基于改进双闭环控制的光伏并网系统研究

光伏并网系统在光照太强的情况下往往出现输入功率与输出功率不匹配,导致直流母线电容上电压过高的危害.针对这一现象提出一种新型的控制策略,对Boost电路采用三环控制的方案,即传统的电压外环和电流内环再加上直流母线电压保护环,使电路在直流母线电容电压上升时,能自动调节输入功率以匹配输出功率,保证系统额定功率输出,避免系统因直流母线过电压故障导致的系统功率丢失,以提高光伏并网系统工作的可靠性.文中采用两级式结构的单相光伏并网系统,对其控制系统进行了详细地分析设计,并通过PSIM软件进行仿真,验证了该控制策略的有效性.     

大功率并网逆变器多采样控制研究

分析了大功率光伏逆变器控制策略中开关频率和采样频率的矛盾,指出计算延时和PWM控制延时对系统性能的危害.分析并指出多采样PWM控制策略及其优势,指出该策略在PWM调制过程中的脉冲丢失和多次比较问题,给出多采样无阻尼控制解决方案.利用Matlab建立实验平台,并进行了仿真和实验验证.仿真和实验结果表明,该控制策略可有效减小PWM控制延时从而解决大功率并网逆变器低开关频率与采样频率的矛盾,提高系统的稳定域度和动态响应特性,实现无阻尼高性能控制.     

基于预测控制的光伏阵列最大功率点跟踪方法

针对传统PI控制的光伏系统在外界环境变化剧烈时无法及时跟踪最大功率点的问题,提出基于预测控制的光伏阵列MPPT跟踪方法.选取两级并网逆变器为研究对象,在分析光伏电池发电原理和数学模型的基础上,基于改进传统电导增量MPPT算法,建立BOOST电路离散数学模型来预测目标时段的变化,以评价函数表示期望的控制结果,利用评价函数最小化确定最优开关状态,最终实现MPPT.以Matlab/Simulink为平台,进行的光伏系统在外界环境短时多次突变下功率响应的仿真实验表明:基于预测控制的MPPT方法输出功率稳定,且具有较高的灵敏性和准确性.     

一种单级的高功率因数开关变换器

提出一种新的高功率因数的开关变换器,该变换器采用单级结构,单一占空比ＰＷＭ控制模式,完成功率因校正和输出电压调节双重功能;并对该变换器的工作过程进行了详细分析;最后给出该变换器在电子镇流器电路中的应用。     

船舶并网光伏电力系统稳定性

为分析高渗透率光伏并网导致船舶电力系统等效转动惯量降低，静态和暂态稳定性恶化的问题，以中国首艘集成并网光伏电力系统的“中远腾飞”轮汽车滚装运输船为研究对象，根据船舶电力负荷计算书和电气系统图建立了船舶并网光伏电力系统仿真模型；光伏并网逆变器采用恒功率控制策略，对比了牛顿-拉夫逊、XB快速解耦、BX快速解耦、龙格-库塔、Iwanoto和简单鲁棒算法在系统潮流分析中的效果差异；对比了8组仿真算例，研究了不同光伏渗透率下系统的静态稳定性，分析了光伏并网运行中连续负载和艏侧推器顺次启动过程对系统暂态稳定性的影响。分析结果表明:牛顿-拉夫逊法的迭代次数仅为4次，动态仿真时长仅为Iwanoto算法的10.4%，其他6项评估参数与多种算法结果均值一致，在6种方法中最适于计算强耦合刚性电力系统潮流；随着光伏渗透率的提升，其系统的总有功和无功功率损失呈增长趋势，尤其当渗透率超过33.36%时，无功功率损失是有功功率损失的10倍；21.32%渗透率下，与同步发电机组相同功率等级的动力负载启动将导致船舶电力系统同时出现暂态功角和电压失稳；并网型光伏系统能够快速补偿船舶电力系统的低频振荡，但不能在维持或恢复船舶电力系统暂态稳定过程中起到有效作用。      

光伏并网发电系统参数协调优化方法研究

光伏并网发电系统的参数设计对其稳定运行具有重要意义,为此,提出了一种光伏并网发电系统参数的协调优化方法。该方法通过建立包含光伏电池、并网逆变器、变压器和电网的光伏发电系统小信号数学模型,利用特征值分析（根轨迹图）得到各个特征值稳定情况下的系统参数边界值;在此基础上,建立了计及小干扰稳定性、阻尼比和稳定裕度的协调优化目标函数,并采用回溯搜索算法（backtracking search algorithm,BSA）对系统参数进行优化;通过仿真测试,对比分析了参数优化前后系统的动态响应。研究结果表明,在系统遭受到小扰动后,经过参数优化的光伏并网系统能够在0.1s内达到新的平衡点稳定运行,比未优化参数的系统动态响应提高了50%。      

变脉宽脉冲序列控制DCM Buck变换器

为解决脉冲序列（pulse train,PT）控制开关DC-DC变换器稳态输出电压纹波较大的问题,通过研究较大输出电压纹波的产生机理,提出了一种变脉冲宽度脉冲序列（variable width pulse train,VWPT）控制方法.该方法基于电感电流断续导电模式（discontinuous conduction mode,DCM）Buck变换器,根据负载功率的变化,采用数字控制方式动态调节高、低功率脉冲占空比,得到两个能量差异较小的驱动脉冲,实现对变换器的控制,以获得明显优于PT控制的输出电压纹波特性.实验结果表明,相比于PT控制,VWPT控制可以有效降低变换器的稳态输出电压纹波50%左右.      

用于单电感双输出Buck变换器的PCPV控制方案

为减小工作于连续导电模式（continue conduction mode,CCM）的单电感双输出（single-inductor dual-output,SIDO） Buck变换器的输出交叉影响,提出了峰值电流-峰值电压（peak-current and peak-voltage,PCPV）控制方法. 分析了PCPV控制SIDO Buck变换器的电路结构和工作原理,利用电感伏秒平衡和电容安秒平衡原理推导了输出电压与输入电压的增益表达式,并采用状态空间平均方法,建立了PCPV控制SIDO Buck变换器的状态空间平均模型;在此基础上,建立了PCPV控制SIDO Buck变换器的小信号模型,并与传统峰值电流（peak-current-mode,PCM）控制SIDO Buck变换器对比分析交叉影响. 研究结果表明:PCM控制SIDO Buck变换器输出电压较大的输出支路对输出电压较小的输出支路的交叉影响为300 mV,而PCPV控制SIDO Buck变换器输出电压较大的输出支路对输出电压较小的输出支路几乎无交叉影响;PCM控制SIDO Buck变换器的负载瞬态调节时间为12.5 ms,而PCPV控制SIDO Buck变换器的负载瞬态调节时间最大为10 ms. 相比PCM控制SIDO Buck变换器,PCPV控制SIDO Buck变换器有效地减小了交叉影响,且提高了瞬态性能. 最后通过实验结果验证了理论分析的正确性.