2004年6月电工技术学报Vol.19 No.6 第19卷第6期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Jun. 2004
电流型控制半桥逆变器研究（Ⅱ）
——直流电容电压偏差前馈控制技术
陈东华谢少军
（南京航空航天大学自动化学院南京 210016）
摘要电流型控制半桥逆变器直流分压电容存在偏差，实际电路容易失控，限制了其实用性。
针对电压电流双闭环瞬时值控制半桥逆变器提出了电容电压偏差前馈控制方案，仿真和实验结果验证了采用该技术后，分压电容的直流偏差被消除，半桥逆变电路在各种情况下都可以正常工作。
本文的方法为电流型控制半桥逆变电路的实用创造了条件。
关键词：逆变器半桥电路电流型控制不均压前馈控制
中图分类号：TM464
Research on Current-Mode Control Half-Bridge Inverter（Ⅱ）
——Feed-Forward Control Strategy of Midpoint Voltage
Error on Input Capacitors
Chen Donghua Xie Shaojun
（Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China）Abstract Voltage un-balance issue of input capacitors in the current-mode control half-bridge inverter will easily lead to circuit uncontrollable, so the half-bridge inverter with current-mode control is unpractical. The feed-forward control of midpoint-voltage error on input capacitors is proposed and verified by the simulation and experimental results based on the voltage and current double close-loop instantaneous control half-bridge inverter. Adopting the proposed control strategy, the dc midpoint-voltage error is eliminated and the circuit is working in order. The scheme presented in this paper Provides the application of current-mode control half-bridge inverter.
Keywords：Inverters, half-bridge, current-mode control, voltage un-balance, feed-forward control
1引言
电流型控制半桥逆变器直流分压电容存在偏差，这种偏差会使电压中点漂移，导致输出电压和电流波形的畸变，使电路性能恶化，甚至使系统失控[1]，因而电流型控制半桥逆变电路一直未得到实际应用。文献[2]和[3]分别通过在功率电路中增加元器件基本解决了电流型控制半桥DC/DC变换器和AC/DC变换器中的直流分压电容电压偏差问题。如图1所示，在半桥DC/DC变换器中加入一个辅助变压器和两个高压二极管，利用变压器的二次侧和两个高压二极管实现对分压电容中点电压的调节，从而达到均压目的。图2是在电流型控制半桥AC/DC 变换器加入第三个功率开关和一组功率二极管，通过控制开关VT3而控制流入电容中点的电流i o，从而维持两个电容电压平衡。对于电流型控制半桥逆变器虽然可以通过增大直流分压电容的电容值来减小电压偏差，或者加入功率分压电阻强制形成中点。但是这些方法都是通过在半桥变换器的基础上加入功率元器件，以达到电容电压均压的目的。这些方法增加了变换器的体积重量，成本高，而且没有体现半桥变换器结构简单，采用元器件少的特点，增加了系统的损耗，降低了效率，而且并不能从根本上保证分压电容电压均衡，实用效果不理想。本文
收稿日期 2003－06－13 改稿日期 2003－09－27
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电 工 技 术 学 报
2004年6月
针对电压电流双闭环瞬时值控制半桥逆变器提出了电容电压偏差前馈控制方案。
VD 1
2
VD
图1 DC/DC 变换器电路拓扑[2]
Fig.1 DC/DC converter topology proposed [2]
v 图2 半桥AC/DC 变换器电路拓扑[3] Fig.2 DC/AC converter topology proposed [3]
2 电容中点偏差电压前馈控制原理
通过分析可以知道电容中点电压偏差?u （其中
?u =2
1d C U
u ?）是由于电容电流i C 1和i C 2的周期性
变化引起的，而i C 1和i C 2可以由i L 表示，所以可以在控制电路的电流给定信号中加入反映电容中点电压偏差量的信号，以此来调节电感电流，使其中产生一部分电流用于平衡电容中点电压。图3为电流型控制半桥逆变器控制电路框图，虚线框中是加入的电容中点电压偏差前馈电路。
电容电压偏差前馈的工作原理为：电压反馈与
电压基准比较后经过电压调节器得到信号i g ，电容中点电压的偏差经过PI 调节后的信号i n 与i g 的和作为电感电流的给定信号，与电感电流的反馈比较后得到的误差信号i e 经过迟滞开关产生PWM 波，控制功率器件的开关 。
加入电容中点电压偏差前馈控制后，半桥逆变器中由于电容电压的安秒值不平衡而引起的分压电容中点电压的偏移量通过比例积分后作为了电感电流的一部分给定，使电感电流值产生了一部分直流分量，从而使分压电容电压的安秒值得到平衡，电容中点电压直流偏差被彻底消除。
3 电路实现
图4是电流型控制半桥逆变器采用电容偏差电压前馈控制电路原理图。从电路图可以看出，在控制电路中加入一个差动放大器，通过PI 调节器对电容中点电压进行调节，该PI 调节器的输出和输出电压调节器的输出一起构成电流的给定信号。
本方法不需要改变功率电路，仅在控制回路中增加一个小电路，简便易行，而且由于对电容电压偏差进行了闭环控制，可以实现很好的均压效果。
4 仿真分析
图5、图6、图7、图8分别为额定功率为6kVA 电流型控制逆变器在空载，额定负载（cos ? =1，cos ? =0.75），过载150%，9kVA （cos ? =0.75）以及纯感性负载1kVA （cos ? =0）时仿真得到的分压电容电压和输出电压电流波形。仿真逆变器的参数为：输入电压：360VDC ，输出电压：115V/400Hz ，额定功率：6kVA ，C 1=C 2=1000μF ，滤波电感：L =0.12mH ，滤波电容：C =30μF 。仿真结果显示，在采用电容中点电压偏差前馈后，分压电容的直流偏差值为0，逆变器在各种情况下均能正常工作。
电容中点电压n
＋
第19卷第6期陈东华等电流型控制半桥逆变器研究（Ⅱ）——直流电容电压偏差前馈控制技术
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图4 电容偏差电压前馈控制电路原理图
Fig.4 Feed-forward control circuit of voltage error on DC-link capacitors
（a）分压电容电压仿真波形
（b）输出电压电流仿真波形
图5 空载时逆变器分压电容电压和
输出电压电流仿真波形
Fig.5 Simulation waveforms of the voltage on DC-link capacitor and output voltage and current
under no load condition 5实验结果
图9是在360V直流输入，输出为115V/400Hz，采用电容中点电压偏差前馈控制分压电容分别为940μF和470μF时空载条件下电流型控制半桥逆变器分压电容电压和输出电压波形。
实验结果验证了采用电容电压偏差前馈控制技术后，分压电容电压偏差被有效消除。由于直流分压电容电压没有偏差，可以在保证输出波形质量的条件下减小直流分压电容容量。
6结论
（1）本文提出电容中点电压偏差前馈方案来控制电感电流，使其产生一定直流分量，从而使分压电容两端的平均电压相等，仿真和实验证明了该方案的有效性，该方案不需变化功率电路，简便易行。
（2）采用电容中点电压偏差前馈技术后，在交流脉动电压不影响输出波形的前提下，可以采用较小的直流分压电容，有利于减小变换器的体积和成本。
（3）电容中点电压偏差前馈方案解决了半桥电流型控制逆变器直流分压电容不均压的问题，为半桥电流型控制逆变器的实际应用奠定了基础，具有重要的理论和实用价值。
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第19卷第6期 陈东华等 电流型控制半桥逆变器研究（Ⅱ）——直流电容电压偏差前馈控制技术
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（a ）空载（C 1=C 2=940μF ）
（b ）空载（C 1=C 2=470μF ）
图9 采用电容中点电压偏差前馈后分压
电容电压和输出电压波形
Fig.9 Experimental results of the voltage on DC-link
capacitor and output voltage with the proposed
feed-forward control
参考文献
1 陈东华, 谢少军. 电流型控制半桥逆变器研究（Ⅰ）
——直流分压电容不均压问题. 电工技术学报，2004，19（4）：85～88
2 Roger Adair. Design Review:300W, 300kHz Current-mode
Half-bridge Converter with Current Multiple Outputs Using Coupled Inductors. https://www.doczj.com/doc/086895387.html,/lit/misc/slup083/ slup083.pdf
3 Lin B R ,Hung T L. Single-phase half-bridge converter
topology for power quality compensation. IEE Proceedings Electric Power Applications, 2002,149（5）：351～359
作者简介
陈东华 男，1979年生，博士研究生，主要从事功率变换研究。 谢少军 男，1968年生，副教授，从要从事功率变换和航空电源研究。
2004全国荷电粒子源、粒子束学术会议联合征文通知
《2004全国荷电粒子源、粒子束学术会议》由中国电工技术学会电子束离子束专业委员会、粒子加速器学会离子源专业组、中国电子学会焊接专业委员会和北京电机工程学会加速器专业委员会联合主办，北京机械工业自动化研究所承办，兰州近代物理研究所和北京电子电器协会协办。现将有关征文事项通知如下。
一、征文内容
1. 电子枪、离子源、电子束设备、离子束设备及低能加速器的理论、技术和装置的研究成果。
2. 荷电粒子束的相关技术的研究成果（包括各种气相沉积技术、高能束材料表面改性、等离子体喷涂及激光焊接、切割等）。
3. 上述各类设备的关键部件（包括靶室、镀膜蒸发源、检测、控制、电源和真空技术等）的新成就。
4. 上述各种技术在各领域的应用研究成果（包括在材料表面改性、焊接、熔炼、辐照、镀膜、无损探伤、农业育种、医药、生物、半导体器件、集成电路以及其他方面的应用）。
二、论文要求
1. 会议文集将直接采用您寄来的版面，统一制版胶印，装订成册。请作者将稿件仔细校对，文责自负。
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3. 本次学术会议将评选优秀论文，并将优秀论文推荐给《核技术》杂志，出一辑“粒子源粒子束论文专辑”。
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通用纯正弦波逆变器制作 概述 本逆变器的PCB设计成12V、24V、36V、48V这几种输入电压通用。制作样机是12V输入，输出功率达到1000W功率时，可以连续长时间工作。 该逆变器可应用于光伏等新能源，也可应用于车载供电，作为野外应急电源，还可以作为家用，即停电时使用蓄电池给家用电器供电。使用方便，并且本逆变器空载小，效率高，节能环保。 设计目标 1、PCB板对12V、24V、36V、48V低压直流输入通用； 2、制作样机在12V输入时可长时间带载1000W； 3、12V输入时最高效率大于90%； 4、短路保护灵敏，可长时间短路输出而不损坏机器。 逆变器主要分为设计、制作、调试、总结四部分。下面一部分一部分的展现。 第一部分设计 1.1 前级DC-DC驱动原理图 DC-DC驱动芯片使用SG3525，关于该芯片的具体情况就不多介绍了。其外围电路按照pdf里面的典型应用搭起来就OK。震荡元件Rt=15k，Ct=222时，震荡频率在21.5KHz左右。用20KHz左右的频率较好，开关损耗小，整流管的压力也小些，有利于效率的提高。不过频率低，不利于器件的小型化，高压直流纹波稍大些。 电池欠压保护，过压保护以及过流保护在DC-DC驱动上实现。用比较器搭成自锁电路，比较器输出作用于SG3525的shut_down引脚即可。保护电路均是比较器搭建的常规电路。DC-DC驱动部分使用了准闭环，轻载时，准闭环将高压直流限制在380V左右，一旦负载加重前级立即进入开环模式，以最高效率运行。并且使用了光耦隔离，前级输入和输出在电气上是隔离开的，这样设计也是为了安全。如图1.1所示，是DC-DC驱动电路原理图。
电压型逆变电路[浏览次数：约247次] ?电压型逆变电路是指由电压型直流电源供电的逆变电路。它的直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源，直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。电压型 逆变电路主要应用于各种直流电源。 目录 ?电压型逆变电路种类 ?电压型逆变电路原理 ?电压型逆变电路特点 电压型逆变电路种类 ?1、单相电压型逆变电路 （1）单相半桥电压型逆变电路 优点：简单，使用器件少 缺点：交流电压幅值Ud/2，直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡 （2）单相全桥电压型逆变电路，由两个半桥电路的组合，是单相逆变电路中应用最多的。 （3）带中心抽头变压器的逆变电路 2、三相电压型逆变电路 三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路，应用最广的是三相桥式逆变电路。 电压型逆变电路原理 ?以三相电压型逆变电路为例：图1是一个三相电压型逆变电路的主电路。直流电源采用相控整流电路，由普通晶闸管组成。逆变电路由6个导电臂组成,每个导电臂均由具有自关断能力的全控型器件及反并联二极管组成，所以实际上也是一种全控型逆变电路。负载为感性，星形接法，在整流电路和逆变电路之间并联大电容Cd。由于Cd的作用，逆变入端电压平滑连续，直流电源具有电压源性质。
逆变电路中各全控器件控制极电压信号的时序如图2b所示。信号脉宽为180°，每隔60°有一次脉冲电平的变化，任何时刻有3个脉冲处于高电平。相应地在主电路中也有3个导电臂处于导通状态。 依此类推，可得uAO波形如图2c所示。其他两相uBO和uCO波形分别滞后于uAO120°和240°。根据uAB＝uAO－uBO，可得uAB波形如图2e所示。由图可见，逆变电路输出电压uAB、uBC和uCA是分别互差120°的交变四阶梯波。该波形不随负载而
逆变器电路DIY(图文详解) 电子发烧友网：本文的主要介绍了逆变器电路DIY制作过程，并介绍了逆变器工作原理、逆变器电路图及逆变器的性能测试。本文制作的的逆变器(见图1)主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。 1.逆变器电路图 2.逆变器工作原理 这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。 2.1.方波信号发生器(见图2)
图2 方波信号发生器 这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。其振荡频率为f=1/2.2RC.图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率 fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz.由于元件的误差，实际值会略有差异。其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。 #p#场效应管驱动电路#e# 2.2场效应管驱动电路 图3 场效应管驱动电路 由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V.如图3所示。 4. 逆变器的性能测试 测试电路见图4.这里测试用的输入电源采用内阻低、放电电流大(一般大于100A)的12V汽车电瓶，可为电路提供充足的输入功率。测试用负载为普通的电灯泡。测试的方法是通过改变负载大小，并测量此时的输入电流、电压以及输出电压。输出电压随负荷的增大而下降，灯泡的消耗功率随电压变化而改变。我们也可以通过计算找出输出电压和功率的关系。但实际上由于电灯泡的电阻会随受加在两端电压变化而改变，并且输出电压、电流也不是正弦波，所以这种的计算只能看作是估算。
电容定义式 C=Q/U Q=I*T 电容放电时间计算：C=(Vwork+ Vmin)*l*t/( Vwork2 -Vmin2) 电压（V）= 电流⑴x 电阻（R）电荷量（Q）= 电流⑴x 时间（T）功率（P） = V x I （I=P/U; P=Q*U/T）能量（W） = P x T = Q x V 容量F=库伦（C）/电压（V）将容量、电压转为等效电量电量二电压（V） x 电荷量（C）实例估算：电压5.5V仆（1法拉电容）的电量为5.5C （库伦），电压下限是3.8V，电容放电的有效电压差为5.5-3.8=1.7V ，所以有效电量为1.7C。 1.7C=1.7A*S （安秒）=1700mAS（毫安时）=0.472mAh （安时） 若电流消耗以10mA 计算，1700mAS/10mA=170S=2.83min（维持时间分钟） 电容放电时间的计算 在超级电容的应用中，很多用户都遇到相同的问题，就是怎样计算一定容量的超级电 容在以一定电流放电时的放电时间，或者根据放电电流及放电时间，怎么选择超级电容的容 量，下面我们给出简单的计算公司，用户根据这个公式，就可以简单地进行电容容量、放电电流、放电时间的推算，十分地方便。 C(F):超电容的标称容量； R(Ohms):超电容的标称内阻； ESR(Ohms) 1KZ下等效串联电阻；
Vwork(V):正常工作电压 Vmin(V):截止工作电压； t(s):在电路中要求持续工作时间； Vdrop(V):在放电或大电流脉冲结束时，总的电压降； 1(A):负载电流； 超电容容量的近似计算公式， 保持所需能量=超级电容减少的能量。 保持期间所需能量=1/2l(Vwork+ Vmi n)t ； 超电容减少能量=1/2C(Vwork -Vmin )， 因而，可得其容量(忽略由IR引起的压降) C=(Vwork+ Vmin)*l*t/( Vwork 2 -Vmin 2) 举例如下： 如单片机应用系统中，应用超级电容作为后备电源，在掉电后需要用超级电容维持 100mA的电流，持续时间为10s,单片机系统截止工作电压为4.2V，那么需要多大容量的超级电容能够保证系统正常工作？ 由以上公式可知： 工作起始电压Vwork = 5V 工作截止电压Vmin= 4.2V 工作时间t=10s 工作电源I = 0.1A 那么所需的电容容量为:
光伏并网逆变器控制与仿真设计 为了达到提高光伏逆变器的容量和性能目的，采用并联型注入变换技术。根据逆变器结构以及光伏发电阵电流源输出的特点，选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，并在仿真软件PSCAD中搭建光伏电池和逆变器模型，最后通过仿真与实验验证了理论的正确性和控制策略的可行性。 ?近年来，应用于可再生能源的并网变换技术在电力电子技术领域形成研究热点。并网变换器在太阳能光伏、风力发电等可再生能源分布式能源系统中具有广阔发展前景。太阳能、风能发电的重要应用模式是并网发电，并网逆变技术是太阳能光伏并网发电的关键技术。在光伏并网发电系统中所用到的逆变器主要基于以下技术特点：具有宽的直流输入范围；具有最大功率跟踪（MPPT）功能；并网逆变器输出电流的相位、频率与电网电压同步，波形畸变小，满足电网质量要求；具有孤岛检测保护功能；逆变效率高达92％以上，可并机运行。逆变器的主电路拓扑直接决定其整体性能。因此，开发出简洁、高效、高性价比的电路拓扑至关重要。 ?1 逆变器原理 ?该设计为大型光伏并网发电系统，据文献所述，一般选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，如图1所示。光伏阵列输出的直流电由逆变器逆变为交流电，经过变压器升压和隔离后并入电网。光伏并网发电系统的核心是逆变器，而电力电子器件是逆变器的基础，虽然电力电子器件的工艺水平已经得到很大的发展，但是要生产能够满足尽量高频、高压和低EMI的大功率逆变器时仍有很大困难。所以对大容量逆变器拓扑进行研究是一种具有代表性的解决方案。作为太阳能光伏阵列和交流电网系统之间的能量变换器，其安全性，可靠性，逆变效率，制造成本等因素对于光伏逆变器的发展有着举足轻
逆变器技术要求 1、可靠性指标 逆变器设计正常持续使用寿命应≥12年； 2、外观 逆变器的前后面板、外壳及其他外露部分应具备防护涂层，具备绝缘及三防特性，涂镀层应表面平整光滑、色泽一致和牢固； 3、端口及标志 输入端口正、负极、通信端口、输出端、保护性接地端和告警指示等应有明显的标志；4、产品型号和编码 逆变器产品型号命名和编制方法应遵循YD/T 638.3的规定执行； 5、结构及规格 逆变器应采用立式机柜安装方式，应采用先进工艺制成，体积小、重量轻。 逆变器规格尺寸应不大于：长x宽x高=700(mm)*700(mm)*1200（mm）。 逆变器应能够设置可靠的安装固定装置及减振紧固装置，满足车载要求。 6、环境条件 a）环境温度：-10℃～50℃；相对湿度：≤90%（40℃±2℃）； b）贮存温度：-40℃～70℃；贮存相对湿度：≤90%（40℃±2℃）； c）大气压力：70～106kPa d）工作环境应无导电爆炸尘埃，应无腐蚀金属和破坏绝缘的气体与蒸汽，应通风良好并远离热源； 7、输入电压额定值 逆变器输入直流电压额定值：51.2V；允许变化范围：43.2V～57.6V；
8、输出电压额定值及稳定精度 交流输出电压额定值：～380VAC；稳定精度<±1%； 9、输入电流额定值 逆变器输入直流电流额定值：195.3A/10KVA；允许变化范围：173.6A～231.5A/10KVA； 10、输出频率 逆变器的输出频率变化范围应不超过额定值50Hz的±1%； 11、输出功率额定值 单机输出功率额定值为10KVA； 12、额定输出效率 当输入额定电压，负载率40%～90%时，单机转换效率应≥90%； 13、产品输出要求 同规格单机逆变器应具备高效滤波同步电路，能够并联冗余输出和管理，负载不均衡度<5%； 14、功率模块要求 宜选用IGBT功率模块的PWM逆变器，正弦波输出； 15、负载等级 在允许工作电流下，逆变器连续可靠工作时间应≥12h，在125%额定电流下，逆变器连续可靠工作时间应大于或等于5min；在150%额定电流下，逆变器连续可靠工作时间应大于或等于60s； 16、空载损耗 在输入电压为额定值，负载为零时，逆变器空载损耗应不超过额定容量的3%,并具备休眠功能； 17、保护功能
电容电流的计算书 电网的电容电流，应包括有电气连接的所有架空线路、电缆线路、发电机、变压器以及母线和电器的电容电流，并应考虑电网5～10年的发展。 1．架空线路的电容电流可按下式估算： I C =（2.7～3.3）U e L×10-3 (F-1) 式中：L——线路的长度（㎞）； U e——线路系统电压（线电压KV） I C ——架空线路的电容电流（A）； 2.7 ——系数，适用于无架空地线的线路； 3.3 ——系数，适用于有架空地线的线路； 同杆双回线路的电容电流为单回路的1.3～1.6倍。 亦可按附表1所列经验数据查阅。 附表1 架空线路单相接地电容电流（A/km） 2.电缆线路的电容电流可按（F-2）式估算，亦可进行计算 I C=0.1U e L （F-2） 按电容计算电容电流 具有金属保护层的三芯电缆的电容值见附表2。 附表2 具有金属保护层的三芯电缆每相对地电容值（μF/㎞）
将求得的电缆总电容值乘以1.25即为全系统总的电容近似值（即包括变压器绕组、电 动机以及配电装置等的电容）。单相接地电容电流可由下式求出： I C = 3 U e ωC ×10-3 （F-3） 其中 ω=2πf e 式中 I C —— 单相接地电容电流（A ）； U e —— 厂用电系统额定线电压（kV ）； ω —— 角频率； f e —— 额定功率（Hz ）； C —— 厂用电系统每相对地电容（μF ）； 2.2、6～10 kV 电缆和架空线的单相接地电容电流I C 也可通过下式求出近似值。 6kV 电缆线路 = I C 6S 22002.84S 95++U e （A ） （F-4） 10kV 电缆线路 =I C 0.23S 22001.44S 95++U e （A ） （F-5） 式中 S —— 电缆截面 （㎜2） U e —— 厂用电系统额定电压（kV ） 2.3 电容电流的经验值见附表3。 附表3 6～35kV 电缆线路单位长度的电容电流（A/㎞） 2.4 6～10 kV 交联聚乙烯绝缘电力电缆的接地电容电流。 前述各公式主要用于油浸纸绝缘电力电缆，而目前广泛采用的交联聚乙烯绝缘电力电 缆，由于其结构特点，其单独接地电容电流比同截面的纸绝缘电缆的电容电流大，根据厂家提供的参数和现场实测数据，大约增大20%左右，其值见附表4。 附表4 6～10 kV 交联聚乙烯绝缘电缆的接地电容电流
逆变器主要技术指标有:额定容量;输出功率因数;额定输入电压、电流 电压调整率;负载调整率;谐波因数;总谐波畸变率;畸变因数;峰值子数等 通过对逆变器产品的考察,现对250kW、500kW逆变器产品及1000kW逆变器做技术参数比较: 本工程装机容量，10MWp，若选用单台容量大的逆变器，逆变器发生故障时，发电系统损失发电量较大；选用单台容量小的逆变设备，则设备数量较多，会增加投资后期的维护工作量；在投资相同的条件下，应尽量选用容量大的逆变设备，可在一定程度上降低投资，并提高系统可靠性，因此，从工程运行及维护考虑,本工程拟采用高效率、大功率逆变器，选用容量为 500kW，逆变器参数暂按如下参数进行设计
集中型逆变器 主要特点是单机功率大、最大功率跟踪（MPPT）数量少、每瓦成本低。目前国内的主流机型以 500kW、630kW 为主，欧洲及北美等地区主流机型单机功率 800kW 甚至更高，功率等级和集成度还在不断提高，德国 SMA 公司今年推出了单机功率 2.5MW 的逆变器。按照逆变器主电路结构，集中型逆变器又可以分为以下 2 种类型 集中型逆变器是目前大部分中大型光伏电站的首选，在全球 5MW 以上的光伏电站中，其选用比例超过 98% 通过对比集中型和组串型主流机型方案在 100MW 电站的运维数据（见表 5），发电量损失二者相当；由于组串型设备是整机维护，而集中型设备是器件维护，设备维护成本上，集中型优势非常明显。同时，在占地几千亩的百 MW 级大规模电站中，对完全分散布置的组串逆变器进行更换，维护人员花在路途上的时间将远高于进行设备更换的时间，这也是组串型的大型电站应用不利因素之一
电压控制逆变器 The voltage control inverter 为了获得高性能的逆变器，设计控制器的控制目标包括提高输出电压稳态和动态性能2个方面。目前，有关逆变器的控制方法除了工程应用成熟的PID控制［1-2］外，主要还有重复控制［3-4］、滑模控制［5-6］、无差拍控制［7-8］、模糊控制［9-10］及各种复合控制［11-14］等，这些控制方法在提高输出电压的稳态精度和负载变化时的动态响应方面，取得了一定的研究成果。然而以上控制方法主要从输出端考虑，很少考虑输入端对输出的影响，以电压源逆变器为例，以上控制方法在设计时一般都把直流输入电压看作恒定不变的。实际情况是，直流输入电压由于前级不可控整流或本身输入电压不稳定的影响并 不是恒定直流，另外负载电流中若含有谐波也会在直流输入电压上产生谐波电压［15］。此外，以上控制方法中除了PID控制，大部分 控制方法由于其复杂控制算法只能用数字控制来实现，且因条件限制不能很好地广泛应用于实践。为此，本文以常见的单相全桥逆变器为例，在传统电压模式基础上，提出了一种前馈型电压模式控制方案，控制原理上利用开关变换器稳态输入／输出占空比关系构造变换器 的控制方程，引入输入电压前馈使得其波动不会对输出电压产生影响，同时在无积分反馈环节下输出电压就能稳定跟踪参考信号，避免了PID控制中为提高稳态精度而引入积分环节造成系统稳定性下降和 动态性能滞后的影响。控制实现上采用输入电压积分电路来求解方程中的开关占空比，控制电路结构简单，便于用模拟电路实现。进行了
性能分析并与采用传统PID控制的逆变器模型进行比较，理论分析 表明前馈型电压模式控制逆变器具有稳态跟踪性能好、抗输入电压扰动以及对负载跳变动态响应好的优点。进行了仿真对比并设计了2种控制方法的模拟电路进行实验验证，结果表明理论分析的正确性和前馈型电压模式控制的有效性。 1前馈型电压模式控制逆变器原理 本文研究的对象为单相全桥电压源逆变器，如图1所示。4只功率开关管分为2组，其中VT1和VT4为一组，VT2和VT3为一组，输入直流电压ui经2组开关交替导通和关断，得到输出交流方波电压ud，再经LC低通滤波器后得到交流正弦输出电压uo。假设负载为纯电阻负载，同时忽略电感和电容的串联等效电阻。要使输出电压uo跟踪参考电压信号uref，最基本的控制方法是电压模式闭环反馈PID控制，一般需要引入积分环节来提高稳态精度，仅有比例环节很难实现输出电压稳定跟踪，但是引入积分环节又会带来一些问题，如降低系统稳定性和影响动态性能。此外，在输入端由于实际逆变器中直流输入电压并不是恒定不变的，在仅有反馈的情况下输出电压受输入电压波动的影响。为此，在传统电压模式结构基础上，考虑在无积分环节时仍能保证输出电压的稳态精度，同时引入输入电压前馈来消除其波动对输出电压的影响。本文所提前馈型电压模式控制原理如图2所示，在PWM时引入输入电压前馈，由于稳态时输入／输出电压在一个开关周期存在固有的占空比关系，因此由输入／输出电压可以利用PWM 比较器和积分复位电路得到稳态占空比，即稳态时可得d=g（ui，uo），
配电网电容电流计算 一、概述 随着城市电网的扩大，电缆出线的增多，系统电容电流大大增大。当系统发生单相接地故障，其接地电弧不能自熄，极易产生间隙性弧光接地过电压，持续时间一长，在线路绝缘弱点还会发展成两相短路事故。因此，当网络足够大时，就需要采用消弧线圈补偿电容电流，这是保证电力系统安全运行的重要技术措施之一。为避免不适当的补偿给电力系统安全运行带来威胁，首先必须正确测定系统的电容电流值，并据此合理调整消弧线圈电流值，才能做到正确调谐，既可以很好地躲过单相接地的弧光过电流，又不影响继电保护的选择性和可靠性。 目前，电容电流的测定方法很多，通常采用附加电容法和金属接地法进行测量和计算，但前者测量方法复杂，附加电容对测量结果影响较大，后者试验中具有一定危险性。目前，根据各种消弧线圈不同的调谐原理，有多种间接测量电网电容电流的方法。其根本思想都是利用电网正常运行时的中性点位移电压、中性点电流以及消弧线圈电感值等参数，计算得到电网的对地总容抗，然后由单相故障时的零序回路，计算当前运行方式下的电容电流。 在实际运行中，对于出线数较多、线路较长或包含大量电缆线路的配电系统，当其发生单相接地故障时，对地电容电流会相当大，接地电弧如果不能自熄灭，极易产生间隙性弧光接地过电压或激发铁磁谐振，持续时间长，影响面大，线路绝缘薄弱点往往还会发展成两相短路事故。因此，DＬ/Ｔ620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定：3～10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统，当单相接地故障电流大于10Ａ时应装设消弧线圈；3～10kV电缆线路构成的系统，当单相接地故障电流大于30Ａ，又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式。消弧线圈一般为过补偿运行（即流过消弧线圈的电感电流大于电容电流），也就是说装设的消弧线圈的电感必须根据对地电容电流的大小来确定，以防止中性点不接地系统发生单相接地而引起弧光过电压。 故障后，消弧线圈必须快速合理地补偿电容电流，以使接地电弧快速自熄，所以消弧线圈应实时跟踪电网运行方式的变化，在电网正常运行时，测量计算当前运行方式下的电容电流，以合理调节消弧线圈的出力。显然，电网电容电流的
4.1.4逆变器主要性能指标 逆变器的主要性能指标主要有: (1)额定输出电压 逆变器输入的直流电压允许在允许的波动范围内,逆变器应能稳定的输出 额定电压值,其精度要求如下: ①在系统稳定运行时,允许输出电压在一定的范围内波动,比如波动范围 不超过额定值的±3 %或者±5 %。 ②在系统的负载发生突变或存在严重干扰时,输出的电压偏差应小于额定 值的±8%或者±10%。 (2)额定输出容量 光伏并网逆变器的额定输出容量代表着逆变器向负载提供电力的能力,该 值越高,表明逆变器带载能力越强;当逆变器的负载是非阻性时,这时功率因 数小于1,逆变器的负荷能力将小于系统的输出额定容量,因此完善的逆变器需要有足够的额定输出容量以及承受过载能力。 (3)逆变输出交流电压的稳定度 它反映了逆变器输出交流电fE的稳定性,许多逆变装置会提供直流输入电 ffi发生波动与该逆变装置输出电JE的比值,即电应的调整率。同时逆变器还应具有负荷从0%增大到100%时的输出电压偏差百分比,即负载调整率。一个性能良好的逆变器,其电压调整率应不大于±3%,负载调整率应不大于±6%。(4)输出电压失真度 由于系统逆变输出的电压波形是正弦波,一般的会要求小于波形的最大失 真度(或称谐波含量),一般釆用波形总失真度表示。其中,单相并网逆变器的 输出电压失真度应小于10%。 (5)输出的额定频率 通常光伏并网逆变系统输出的交流电额定频率为50Hz的工频,在系统正常 运行时,频率偏差应小于±1%。 (6)负载功率因数 它反映了并网逆变器带非阻性负载的能力,当系统输出电压波形为正弦波 时,该值为0.7-0.9 (滞后),其中0.9为额定值。 (7)额定输出电流 它表示逆变器在规定的负载功率因数变化范围内输出的额定电流。 (8)额定输出效率 额定输出效率反映了逆变器对光伏电池输出功率的利用率,是光伏发电系 统的一项重要技术经济指标。实际中,光伏发电系统采用专门设计的逆变器来减少自身的功率耗损,从而达到提高整机效率的目的。 (9)保护功能 由于过电流或短路故障很容易打断逆变器的正常运行,因此逆变器必须具 有良好的自我保护功能,这是光伏发电系统正常、可靠运行保障。 (10)起动特性 它映了逆变器带载情况下起动的能力以及JH常运行工作状态下的动态性 能,逆变器应保证能够在额定负载下可靠起动。一般的,小型逆变器可采用软 起动的方式或限流起动的方法,这样可以保证逆变器的安全。 (11)噪声容限
1.1.1 电容电流估算方法 1.1.1.1 6～10kV 电网单相接地电流的计算 在中性点不接地的6～10kV 电网中，电网每相对地存在着分布电容和分布绝缘电阻，在计算接地电流时，可以把它们用集中参数来表示，如图8所示。当电网某相发生单相经电阻接地时（电阻为零便为直接接地），在接地点有一接地电流流过，下面分析一下接地电流的计算。 图8 6～10kV 供电系统 A U 、B U 、C U ——电网各相电源电压；A U ' 、B U ' 、C U ' ——电网各相对地电压； C ——电网每相对地电容；R ——电网每相对地绝缘电阻；E R ——接地电阻 当电网某相(如图8中的A 相)经电阻E R 接地时，按照对称分量法的原理， 可以将故障点处的三相电流、电压分解成正序电流（1A I 、1B I 、1C I ）、电压(1A U 、1 B U 、1 C U )；负序电流（2A I 、2B I 、2C I ）、电压(2A U 、2B U 、2C U )和零序电流0I 、零序电压0U 。可以求出流过电阻E R 的电流E I 和各序电流之间]的关系为： E A A I I I I 3 1021=== (31) 由（31）式得出复合序网如图9所示。 C U
图 9 单相接地故障的复合序网 图9中1Z 、2Z 、0Z 分别表示电网的正序阻抗、负序阻抗、零序阻抗，由于1Z 、2Z 是电网线路和变压器的漏抗与电网对地阻抗的并联，很小，均可忽略，0Z 是电网线路阻抗与电网对地阻抗的串联，有：1Z =2Z ≈0，0Z ≈Z = C j R ω+1 1。 根据对称分量的原理，故障点处的对地电压： ?????++='++='++='0 21021021U U U U U U U U U U U U C C C B B B A A A (32) 可以得出： ???????======0 22211 1C B A C C B B A A U U U U U U U U U (33) 所以在故障点存在有正序电压和零序电压，负序电压接近于零。 下面分析计算一下零序电压和零序电流以及接地电流。根据前面的分析我们知道：流过每相对地电容和对地绝缘电阻及流过接地电阻的电流分别为： E R 3
并网逆变器的电流控制方法敬德，1140319060；凯，1140319070；指导老师：王志新（交通大学电气工程系，，200240） 摘要：并网逆变器是光伏发电系统的一个核心部件，其控制技术一直是研究的热点。其使用的功率器件属于电力电子设备，它们固有特性会对系统产生不利的影响，为了防止逆变器中的功率开关器件处于直通状态，通常要在控制开关管的驱动信号中加入死区，这给逆变器输出电压带来了谐波，对电网的电能产生污染。本文对传统的控制方法重复控制、传统的PI控制、dq轴旋转坐标控制、比例谐振控制进行了总结分析，并比较了它们的优缺点。 关键词：并网逆变器，重复控制，传统的PI控制，dq轴旋转坐标控制，比例谐振控制 0引言 随着现代工业的迅速发展，近年来全球围包括煤、石油、天然气等能源日益紧缺，全球将再一次面临能源危机，同时，这些燃料能源的应用对我们所生活的周围环境产生了严重的影响。环境问题受到了人们的广泛关注，为了解决能源紧缺以及环境污染问题，寻找可再生能源是解决这一问题的有效方式。太阳能因其清洁，无污染的优势受到了人们的青睐，太阳能光伏发电是目前充分利用太阳能资源的主要方式之一。太阳能发电主要有单独运行和并网运行两种模式，其中并网运行发展速度越来越快，应用的规模也愈来愈大[1]。逆变器是光伏发电系统中的关键部件，逆变器的工作原理是通过IGBT、GTO、GTR等功率开关管的导通和关断，把直流蓄电池电能、太阳能电池能量等变换为电能质量较高的交流电能，可以把它看成是一种电能转换设备。功率开关管的开关频率一般都比较高，因此利用它们进行电能转换的效率也比较高，但有一个很大的缺点是由它们组成的逆变系统的输出电能却不理想，其输出的波形中包含了很多对电能质量产生不利的方波，而很多场合都要求其输出的是一定幅值和频率的正弦波，所以要寻找更好的控制策略来提高逆变器的电能质量，让
论文摘要：在电机漏感上减小的情况下，可以相应地降低功率半导体器件的耐压要求，为了减小换流时间以提高逆变器的运行频率，也要求降低电动机的总漏感上。 下述问题涉及电流型逆变器内部结构，以串联二极管式电流型逆变器为讨论对象。对异步电动机的从逆变器元件的选择对电机参数的要求。 串联二极管式电流型逆变器的品闸管和隔离二极管可以确定耐压值。可以看到，在电机漏感上减小的情况下，可以相应地降低功率半导体器件的耐压要求。另外，二极管换流阶段的持续时间可确定。为了减小换流时间以提高逆变器的运行频率，也要求降低电动机的总漏感上。因而，电流型逆变器要求异步电动机有尽可能小的漏感上。这一点正好与电压型逆变器对异步电动机的要求相反。在功率半导体器件耐压已知的情况下，应合理地选择电动机，以减小换流电容器的电容量。 从电动机运行的安全可靠性对电动机材料的要求，电动机在电流型逆变器供电的运行过程中，由干每次换流在电压波形中产生尖峰。这个尖峰在数值上等于I,差加千正线电势波形之上。因此，电动机在运行过程中实际承受的最高电压，于电动机额定线电压的峰值。为了电动机安全地运行，应适当加强其绝缘。由于电流矩形波对电动机供电在电动机内造成谐波损耗，逆变器在高于50赫的情况下运行时，电动机的损坏也有所增加。为了不致因电机效率过低和温升过高造电动机过热而损坏，应适当降低电动机铜铁材料的电负荷。在运行频率较高的情况下，应注意降低电动机的机械损耗和铁耗。 起动转矩和避免机振对电动机结构的要求。电动机低频起动时，起动转矩的平均值和转矩的波动率。起动转矩在某频率时具有最大值。它取决于电动机参数。当频率低于出现最大起动转矩的数值时，转矩的波动率急剧增加。因此，应根据运行要求和特性等决定最佳起动频率或电动机参数。此外，即使在逆变器对电动机供电的正常运行情况下，转矩波形中也含有六倍于逆变器输出频率的脉动转矩。为了避免这种脉动转矩造成的机械系统谐振，应使机械系统的谐振频率与逆变器运行频率范围的六倍相互错开。 对于功率半导体器件的要求。在串联二极管式电流型逆变器中，在触发一个晶闸管，用电容电压关断另一晶闸管以后争由恒流对电容器反向充电。由于电容电压过零需要一段时间，这就保证被关断晶闸管有较长的承受反压的时间。如果说，电压型逆变器对于晶闸管元件的关断时间有较高的要求(郎要求使用快速晶闸管)，那末电流型逆变器由于承受反压的时间较长，因而可以使用普通晶闸管元件。在换流过程中以谐振造成了电压尖峰，因此要求晶闸管元件和隔离二雌有较高的耐压值。 换流浪涌电压吸收回路。在正弦电势波形上迭加的尖峰电压，是由于换流过程中电动机释放漏感贮能所产生的。特别是在运行频率较高的场合，在为了缩短换流时间而选择较小的换流电容值的情况下，换流浪涌过电压就更加严重。浪涌电压将直接威胁功率半导体器件和电动机的安全运行。为了减小这种影响，可以在逆变器输出端，与负载电动机并联一个换流浪涌电压吸收回路(也称为电压箝位器)，如采用电压箝位器以后，逆变器的输出电压和输出电流波形如逆变器输出电压的尖峰可以限制在正弦电势峰值的(11~12)倍以内。有源逆变器型式，可以使箝位电压保持一定。 逆变器运行的可靠性问题。在逆变器的直流侧设有乎波大电感上，在电流闭环的作用下，可以有效地限制故障电流，即使在逆变器换流失败或短路的情况下，也不会造成大电流而损坏元件，因此，电流型逆变器的卫作是可靠的。 能够实现电能再生。在电动机降频减速时，系统能自动地运行于再生状态，可把机械能有效地转变为电能，并缩短电动机的减速时间。此时，逆变器与整流器直流侧电压的极性反号，而电流的流向保持不变，功率由电动机经逆变器和整流器流向交流电源，实现再生制动。因此，电流型逆变器能够方便地实现四象限运行，其动态特性好，容易满足快速及可逆系统的要求。 使用电流型逆变器除了用于要求电变频调速的系统以外，近年来在下述两个方面受到较大的关注。(1)用于泵、风机、增压机等机械的节能。过去这些机械常用恒频的交流电机拖动，在流量、压力要求变化时，用调节阀门的蘐芸方法以满足要求。这样，就白白地浪费了大量的电能。电流型逆变器因有许
标 签：电容充放电公式 电容充电放电时间计算公式设，V0 为电容上的初始电压值； V1 为电容最终可充到或放到的电压值； Vt 为t时刻电容上的电压值。 则， Vt="V0"+（V1-V0）* [1-exp(-t/RC)] 或， t = RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)] 例如，电压为E的电池通过R向初值为0的电容C充电 V0=0，V1=E，故充到t时刻电容上的电压为： Vt="E"*[1-exp(-t/RC)]
再如，初始电压为E的电容C通过R放电 V0=E，V1=0，故放到t时刻电容上的电压为： Vt="E"*exp(-t/RC) 又如，初值为1/3Vcc的电容C通过R充电，充电终值为 Vcc，问充到2/3Vcc需要的时间是多少？ V0=Vcc/3，V1=Vcc,Vt=2*Vcc/3，故 t="RC"*Ln[(1-1/3)/(1-2/3)]=RC*Ln2 = 注：以上exp()表示以e为底的指数函数；Ln()是e为底的对数函 解读电感和电容在交流电路中的作用 山东司友毓 一、电感 1．电感对交变电流的阻碍作用 交变电流通过电感线圈时，由于电流时刻都在变化，因此在线圈中就会产生自感电动势，而自感电动势总是阻碍原电流的变化，故电感线圈对交变电流会起阻碍作用，前面我们已经学习过，自感电动势的大小与线圈的自感系数及电流变化的快慢有关，自感系数越大，交变电流的频率越高，产生的自感电动势就越大，对交变电流的阻碍作用就越大，电感对交流的阻碍作用大小的物理量叫做感抗，用X L表示，且X L=2πfL。感抗的大小由线圈的自感系数L和交变电流的频率f共同决定。 2．电感线圈在电路中的作用 （1）通直流、阻交流，这是对两种不同类型的电流而言的，因为恒定电流的电流不变化，不能引起自感现象，所以对恒定电流没有阻碍作用，交流电的电流时刻改变，必有自感
第5章单相并网逆变器 后级的DC- AC部分，采用单相全桥逆变电路，将前级 DC- DC输出的400V 直流电转换成220V/50Hz 正弦交流电，完成逆变向电网输送功率。光伏并网逆变器实现并网运行必须满足要求：输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相（单位功率因数），而且其输出还应满足电网的电能质量要求，这些都依赖于逆变器的有效并网控制策略。 光伏并网逆变器拓扑结构 按逆变器主电路的拓扑结构分类，主要有推挽逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器。 5.1.1推挽式逆变电路 推挽式逆变电路由两只共负极的功率开关元件和一个原边带有中心抽头的升压变压器组成。它结构简单，两个功率管可共同驱动，两个开关元件的驱动电路具有公共地，这将简化驱动电路的设计。 U 图5-1 推挽式逆变器电路拓扑 推挽式电路的主要缺点是很难防止输出变压器的直流饱和，另外和单电压极性切换的全桥逆变电路相比，它对开关器件的耐压值也高出一倍。因此适合应用于直流母线电压较低的场合。此外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困难。推挽式逆变器拓扑结构如图5-1 所示。 5.1.2半桥式逆变电路 } 半桥式逆变电路使用的功率开关器件较少，电路结构较为简单，但主电路的交流输出电压幅值仅为输入电压的一半，所以在同等容量条件下，其功率开关的额定电流要大于全桥逆变电路中功率元件额定电流，数值为全桥电路的2 倍。由于分压电容的作用，该电路具有较强的抗电压输出不平衡能力，同时由于半桥
式逆变电路控制较为简单，且使用元件少、成本低，因此在小功率等级的逆变电源中常被采用。其主要缺点是直流侧电压利用率低，在同样的开关频率下电网电流的谐波较大。 图5-2 半桥式逆变器电路拓扑 5.1.3全桥式逆变电路 全桥逆变电路可以认为是由2 个半桥逆变电路组成的，在单相电压型逆变电路中是应用最多的电路，主要用于大容量场合。在相同的直流输入电压下，全桥逆变电路的最大输出电压是半桥式逆变电路的2 倍。这意味着输出功率相同时，全桥逆变器的输出电流和通过开关元件的电流均为半桥式逆变电路的一半。 本文采用的是单相全桥式逆变器，其拓扑结构如图5-3 所示，它结构简单且易于控制，在大功率场合中广为应用，可以减少所需并联的元件数。其不足是要求较高的直流侧电压值。 图5-3 单相全桥逆变器电路拓扑 光伏并网逆变器的控制 光伏并网逆变器按控制方式分类，可分为电压源电压控制、电压源电流控制、电流源电压控制和电流源电流控制四种方法。以电流源为输入的逆变器，其直流侧需要串联大电感提供稳定的直流电流输入，但由于此大电感往往会导致系统动态响应差，因此当前大部分并网逆变器均采用以电压源输入为主的方式，即电压型逆变器。采用电压型逆变主电路，可以实现有源滤波和无功补偿的控制，在实际中已经得到了广泛的研究和应用，同时可以有效地进行光伏发电、提高供电质
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/086895387.html, 重复控制逆变器并网电流控制技术研究 作者：陈凯张杰 来源：《中国测试》2015年第03期 摘要：针对在逆变电源系统中因模型的不精确及系统负载的非线性、以及常规方法中基于完美对消思想设计的重复控制器无法满足逆变电源的控制需求且设计复杂等问题，提出一种新的重复控制器设计方法，利用数字滤波器代替重复控制补偿器，并将内模系数和补偿器等效为同一个低通滤波器。将改进后的重复控制器与PI控制相结合，形成复合式控制系统，进一步提高电流跟踪速度，减小电流谐波含量。并通过运行Matlah仿真模型和具体实验平台测试，验证该方法的可行性和良好性能。 关键词：比例积分控制；重复控制；总谐波失真（THD）；并网逆变器 文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2015）03-0091-05 0 引言 并网逆变器是分布式并网发电系统的关键部分，它将直流电能变换成交流电能并传输到公共电网，供电网负载使用。为减小对电网的污染，分布式并网发电系统必须具有高功率因数和低并网电流谐波含量。根据IEEE的相关标准，对于太阳能光伏发电系统和风力发电系统，允许的最大电流谐波含量为5%。 应用最为广泛的并网控制算法是比例积分（PI）控制、谐振控制（PR）和重复控制。PI 控制具有简单、易离散、参数整定确定和鲁棒性强等特点，但是其难以精确跟踪时变的交流正弦信号，系统将存在稳态误差；PR控制具有良好的稳态性能，可以提高输出电流质量，但前提是每一个谐波频率都对应一个谐振控制器；重复控制是一种基于内模原理的控制方法。重复控制能够消除周期性误差信号和最小化电流谐波含量，已广泛用于逆变系统中。但是由于重复控制器中周期延时的存在，使得重复控制器不能立即输出，而是延迟到下一个周期才会输出，而对于当前周期的误差信号没有任何调节作用，因此系统动态性能较差。 本文首先分析光伏并网逆变器系统模型和重复控制理论，提出一种改进的重复控制器设计方法，并将改进后的方法用于与PI控制相结合的复合式控制系统。 1 并网电流控制系统建模 并网光伏发电系统一般由光伏电池板、并网逆变器和电网组成。单相并网逆变器的核心部分一般包括逆变电桥和LC滤波器。逆变电桥完成高频调制，实现直流变换为交流，再经LC 滤波器后得到并网电流。并网环节核心电路如图l（a）所示。
逆变器主要性能参数 描述逆变器性能的参量和技术条件很多，这里仅就评价逆变器时常用的技术参数做一扼要说明。 a．使用环境条件 逆变器正常使用条件：海拔高度不超过1000m，空气温度0～+40℃。 b．直流输入电源条件 输入直流电压波动范围：蓄电池组额定电压值的±15%。 c．额定输出电压 在规定的输入电源条件下，输出额定电流时，逆变器应输出的额定电压值。 电压波动范围：单相220V±5%，三相380±5%。 d．额定输出电流 在规定的输出频率和负载功率因数下，逆变器应输出的额定电流值。 e．额定输出频率 在规定的条件下，固定频率逆变器的额定输出频率为50Hz： 频率波动范围：50Hz±2%。 f．最大谐波含量 正弦波逆变器，在阻性负载下，输出电压的最大谐波含量应≤10%。 g．过载能力 在规定的条件下，在较短时间内，逆变器输出超过额定电流值的能力。逆变器的过载能力应在规定的负载功率因数下，满足一定的要求。 h．效率 在额定输出电压、输出，电流和规定的负载功率因数下，逆变器输出有功功率与输入有功功率(或直流功率)之比。 i．负载功率因数 逆变器负载功率因数的允许变化范围，推荐值0.7—1.0。 j．负载的非对称性 在10%的非对称负载下，固定频率的三相逆变器输出电压的非对称性应≤10%。 k．输出电压的不对称度 在正常工作条件下，各相负载对称，输出电压的不对称度应≤5%。 l．起动特性
在正常工作条件下，逆变器在满载负载和空载运行条件下，应能连续5次正常起动。 m．保护功能 逆变器应设置：短路保护、过电流保护、过电压保护、欠电压保护及缺相保护。 n．干扰与抗干扰 逆变器应在规定的正常工作条件下，能承受一般环境下的电磁干扰。逆变器的抗干扰性能和电磁兼容性应符合有关标准的规定。 o．噪声 不经常操作、监视和维护的逆变器，应≤95db； 经常操作、监视和维护的逆变器，应≤80db。 p．显示 逆变器应设有交流输出电压、输出电流和输出频率等参数的数据显示，并有输入带电、通电和故障状态的信号显示。 确定逆变器技术条件： 在光伏/风力互补系统选用逆变器时，首要的是确定逆变器如下几个最主要的技术参数：输入直流电压范围，如DC24V、48V、110V、220V等； 额定输出电压，如三相380V，还是单相220V； 输出电压波形，如正弦波、梯形波或方波。
Y型时的电流： I相＝Qc/(1.732×U相) △型时的电流： I线＝Qc/(1.732×U线) (Qc＝三相电容额定总量，单位：KVAR，U＝电容额定电压，单位：KV) 公式：I＝P/（根3×U），I表示电流，单位“安培”（A）；P表示功率，单位：无功“千乏”（Kvar），有功“千瓦”（KW）；根3约等于1.732；U表示电压，单位“千伏”（KV）。 I＝40/（1.732×10）…………（10KV的电容） I＝2.3（A） I＝40/（1.732*0.4）…………（0.4KV的电容） I＝57.7（A）。 回答人的补充 2009-11-30 16:54 计算单台电容器额定电流注意要点 一、当单台电容器为三相时，其标注的额定电压如6.6KV/√3和6.6KV。这两种标注方式主要区别在于说明此三相电容内部接线方式分为星型Y和三角型Δ两种。而加在三相电容器三个接线端电压均为线电压6.6KV。计算其额定电流时和标注中6.6KV/√3分母上的√3无关，不管是Y接法Δ接法， U均为6.6KV。而不是6.6KV/√3。根据三相电功率P=√3IU得出I=P/√3U(不论星型Y和三角型Δ接法。不考虑COSΦ。)。P为电容器额定容量Karv ，U为电网线电压。 二、当单台电容器为单相时，其标注的额定电压如6.6KV/√3和6.6KV，这两种标注方式主要区别在于说明： 1、标称6.6KV /√3的单台电容当组成电容器组接在三相电网时只能接成Y，电网线电压为6.6KV时，此时电容两个接线柱实际电压为6.6KV/√3即3.8KV。
否则当接成Δ时电容器就会过电压，当单只电容接电源时只能接在3.8KV电网中而不是6.6KV电网。这时计算单台电容器电流时I=P/U, P为电容器额定容量Karv ， U为6.6KV/√3即3.8KV也就是电网电压的相电压而不是线电压6.6KV。 2、标称6.6KV的单台电容当组成电容器组接在三相电网时只能接成Δ，如果接成Y时，由于电容器两端实际电压降成相电压6.6KV/√3即3.8KV，他就达不到它的标称 Karv 值。如果三只这样的电容器组成电容器组按Δ型可直接接在线电压为6.6KV的三相电网中。单只电容可直接接在三相6.6KV其中两相上。计算电流时I=P/U，P为电容器额定容量Karv ，U为电网线电压。 信息来源: https://www.doczj.com/doc/086895387.html, 三、综上所述单台电容器计算电流时分以下三种情况： 1、电容器为三相电容时：（不论星型Y和三角型Δ接法，不考虑COSΦ）。 I=P/√3U P为电容器额定容量Karv ，U为电网线电压KV。 2、电容器为单相时： a、当标称电压为U/√3时 I=P/（U／√3）即I＝√3（P／U） P为电容器额定容量Karv ，U为电网线电压KV。 b、当标称电压为U时 I=P/U P为电容器额定容量Karv ，U为电网线电压KV。