功率源型分布式电源同步并网控制器的设计

电力电子技术概述PPT课件•电力电子技术基本概念•电力电子器件•电力电子变换技术•电力电子系统分析与设计•典型应用案例剖析•发展趋势与挑战01电力电子技术基本概念它涉及到电力、电子、控制等多个领域，是现代电力工业的重要组成部分。

电力电子技术的核心是对电能进行高效、可靠、可控的转换，以满足各种用电设备的需求。

电力电子技术是一门研究利用半导体器件对电能进行转换和控制的学科。

电力电子技术定义从早期的整流器、逆变器到现在的高频开关电源、智能电网等，电力电子技术经历了多个发展阶段。

发展历程目前，电力电子技术已经广泛应用于工业、交通、通信、家电等各个领域，成为现代社会不可或缺的一部分。

现状随着新能源、智能电网等技术的不断发展，电力电子技术的应用前景将更加广阔。

未来趋势发展历程及现状工业领域电机驱动、电力系统自动化、工业加热等。

电动汽车、高速铁路、航空航天等。

通信电源、数据中心、云计算等。

变频空调、LED照明、智能家居等。

随着新能源技术的不断发展，电力电子技术在太阳能、风能等领域的应用将更加广泛；同时，智能电网的建设也将为电力电子技术的发展提供新的机遇。

交通领域家电领域前景展望通信领域应用领域与前景02电力电子器件电力二极管（Power Diode）结构简单，工作可靠导通和关断不可控主要用于整流电路晶闸管（Thyristor）四层半导体结构，三个电极导通可控，关断不可控主要用于相控整流电路可关断晶闸管（GTO）通过门极负脉冲可使其关断关断时间较长，需要较大的关断电流主要用于大容量场合电力晶体管（GTR）电流驱动的双极型晶体管导通和关断可控，但驱动电路复杂主要用于中等容量场合电力场效应晶体管（Power MOSFET ）电压驱动的单极型晶体管导通电阻小，开关速度快01主要用于中小容量场合02绝缘栅双极型晶体管（IGBT）03结合了MOSFET和GTR的优点01电压驱动，大电流容量，快速开关02目前应用最广泛的电力电子器件之一03电力电子变换技术整流电路的作用整流电路的分类整流电路的工作原理整流电路的应用将交流电转换为直流电。

同步boost电路控制方法【原创实用版3篇】目录（篇1）一、同步 boost 电路的概念与基本原理二、同步 boost 电路的控制方法1.开关频率固定控制2.开关频率可调控制3.PFC 控制三、同步 boost 电路的应用领域四、同步 boost 电路的优缺点正文（篇1）一、同步 boost 电路的概念与基本原理同步 boost 电路，又称为同步升压电路，是一种基于开关管工作的直流 - 直流变换器。

它的主要作用是将输入的直流电压转换为输出的直流电压，并且输出电压可以高于输入电压。

同步 boost 电路的英文名称为“synchronized boost converter”，或者叫“synchronized step-up converter”。

在同步 boost 电路中，开关管通过控制占空比，将输入电压断续地加到负载上，从而实现输出电压的升高。

二、同步 boost 电路的控制方法1.开关频率固定控制开关频率固定控制是一种简单的同步 boost 电路控制方法。

在这种方法中，开关管的频率是固定的，无法根据负载或输入电压的变化进行调整。

因此，当负载或输入电压发生变化时，输出电压也会相应发生变化。

这种控制方法适用于对输出电压精度要求不高的场合。

2.开关频率可调控制开关频率可调控制是一种较为复杂的同步 boost 电路控制方法。

在这种方法中，可以通过调整开关管的频率来实现输出电压的恒定。

通常采用 PWM（脉宽调制）技术来实现开关频率的可调，通过改变占空比来调整输出电压。

这种控制方法适用于对输出电压精度要求较高的场合。

3.PFC 控制PFC（Power Factor Correction）控制是一种用于提高同步 boost 电路效率的控制方法。

在这种方法中，通过引入一个功率因数校正电路，可以有效地减小开关管的导通损耗，从而提高整个电路的效率。

PFC 控制通常需要使用专门的控制器，如 LM2577 等，来实现对电路的精确控制。

• 153•大功率变频器IGBT并联驱动电路设计泰安众诚自动化设备股份有限公司 闫晓兵【摘要】在大功率变频器中，IGBT模块常因主控系统的延滞而影响其故障保护的时效性，甚至导致其工作电流超出安全工作区而损坏。

针对这种情况，本文设计了基于HCPL-316J的低成本、高可靠性驱动电路，详细讨论了IGBT并联中的稳态均流问题，重点分析了过流保护时驱动电路的工作过程。

并试制样机进行了测量验证。

【关键词】大功率变频器；IGBT驱动电路；HCPL-316J；过流保护；稳态均流1 引言绝缘栅型双极性晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor-IG-BT）是一种电压控制型功率器件，所需驱动功率小、控制电路简单、导通压降低，且具有较大的安全工作区和短路承受能力，在中功率及以上的逆变回路中得到广泛应用。

大功率变频器功率等级通常为几百甚至上千kW，主电路瞬时电流可达到数百安培以上，浪涌电压超几千伏，靠单个主开关器件来满足要求非常困难。

通常，电流越大的IGBT价格越高，可供选择的供应商越少，价格也居高不下。

这也加大了电源成本和驱动电路的复杂性，在试验阶段运行风险很大，可靠性不高。

而低电流的IGBT厂商较多量产时间久价格较低，采用多管并联提高电流定额以满足输出功率等级要求，具有很高的实际应用价值。

IGBT作为核心功率器件，其驱动电路对于功率变换器至关重要，直接决定了系统的可靠性和安全性。

如何有效地驱动和保护多个并联使用的IGBT，使其安全高效地工作，已成为当前电力电子领域的一个重要课题。

本文以HCPL-316J芯片为核心，设计了具有过流保护功能的驱动电路，详细分析了驱动电路的工作过程及过流保护过程，并进行了相应的实验验证。

2 IGBT的并联特性和通断过程并联的IGBT自身参数的不一致及电路布局的不对称性，会引起器件电流分配的不均衡，严重时会使器件失效甚至损坏主电路。

IGBT并联应用时，电流分配不均衡主要有两种：稳态电流不均衡和瞬态电流不均衡。

多电机同步控制系统的设计
电机同步控制系统是一种电机控制系统，可同时控制多架电机。

该系统可实现多电机同步驱动，从而更好地控制输出动力。

在这里，我们讨论的是如何设计一个可以控制多架电机的同步控制系统。

1. 首先，需要分析多架电机之间的联系，确定要控制的每个电机的位置信息，以及动力控制精度。

2. 然后，完成电路设计，构建一个适应每个电机的控制系统，同时确定每个电机的输入和输出参数。

3. 接下来需要编写调试电机控制程序，以保证每个电机保持同步处于正确位置，同时控制输出动力。

4. 最后，需要进行测试，确保设计的电机同步控制系统满足用户的要求，以及能够正常运行。

基于FOC算法的永磁同步电机控制器设计永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM）是一种高效、高功率密度的电机，被广泛应用于电力驱动和电动汽车等领域。

对于永磁同步电机的控制，Field Oriented Control（FOC）算法是一种常用的控制策略，可以实现快速、精确的电流和转矩控制。

首先，需要进行电机的模型建立和参数识别。

电机模型包括电气模型和机械模型，其中电气模型描述电机的电流和电压动态特性，机械模型描述电机的转速和转矩特性。

通过实验或仿真方法，可以获取电机的参数，如电阻、电感、永磁体磁链等。

其次，需要进行电机的磁链定向。

FOC算法中的关键步骤是将电机的磁链定向为直流分量和正交分量。

这可以通过电流反馈和转速信息来实现。

通过测量电机的三相电流和转子位置编码器等信号，可以计算得到电机的直流分量和正交分量。

然后，需要进行电机的电流和转矩控制。

在FOC算法中，通过控制电机的直流分量和正交分量，可以实现对电机的电流和转矩的精确控制。

其中，电机的直流分量控制可以通过电流环和比例积分控制实现，而电机的正交分量控制可以通过电流环、速度环和转矩环等控制实现。

最后，需要进行控制器的实现和优化。

控制器可以通过数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）或嵌入式控制器等进行实现。

控制器可以采用PI控制、模型预测控制等算法，在保证系统稳定性和响应速度的前提下，优化电机的性能指标，如动态响应性能、能耗、抗扰性等。

总结来说，基于FOC算法的永磁同步电机控制器设计是一个涉及多个方面的综合问题。

通过对电机的模型建立和参数识别，磁链定向、电流和转矩控制，以及控制器的实现和优化等步骤，可以实现对永磁同步电机的精确控制。

这种控制方法具有高效、高性能的特点，在电力驱动和电动汽车等领域有着广泛的应用前景。

100kW光伏并网逆变器设计方案目录1. 百千瓦级光伏并网特点 (2)2 光伏并网逆变器原理 (3)3 光伏并网逆变器硬件设计 (3)3.1主电路 (6)3.2 主电路参数 (7)3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。

3.2.3 电抗器设计 (7)3.3 硬件框图 (10)3.3.1 DSP控制单元 (11)3.3.2 光纤驱动单元 (11)3.3.2键盘及液晶显示单元 (13)3 光伏并网逆变器软件 (13)1. 百千瓦级光伏并网特点2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。

百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。

百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。

在技术指标上，主要会影响：1.并网电流畸变率在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。

该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。

2.电磁噪声由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。

PLC分布式光伏发电控制系统的设计与应用摘要：随着我国经济不断地快速发展，各行各业都稳步的向前发展，对于电的需求也与日俱增，对于电力行业而言，是机遇也是挑战。

由此背景下，我国的国家电网开始了大规模的布局分布式光伏发电设备。

在可持续发展的要求下，太阳能已成为重要的清洁能源，一方面节约了电力资源，另一方面也满足了大众对于电力的基本要求，对于相关行业的研究人员而言，对于PLC分布式光伏发电控制系统的设计与应用成为了重点内容。

关键词：PLC；控制系统；分布式光伏发电引言：PLC分布式光伏发电具有很高的技术优势，能够有效的控制损耗，且能够有效的稳定发电，不需要过多的投入人力、物力、财力同时便于安装。

另外，加上国家在宏观政策方针上提供相应的支持与鼓励，使得该系统具有无穷大的市场潜力以及经济效益。

但是，目前该技术还在建设阶段，仍然在技术上具有一定的局限性，所以相关的研究是目前光伏发电控制系统的重要环节。

1.分布式光伏发电系统分布式光伏发电系统主要的模块化的运用在两个方面：集中控制模块、通信模块。

集中控制模块又可以分成是并网光伏发电系统以及离网光伏发电系统两个板块。

并网光伏发电系统的组成部分有很多，在发电的过程中可以转换成为太阳能，产生的是直流电，再转换成为交流电，能够直接进入到公共电网运行系统中。

其优点在于占地的面积小、建设的时间短、建设成本低在并网光伏发电系统中具有十分重要的地位。

离网光伏发电系统的组成部分主要是光伏控制器以及太阳能电池，配件中还应该有交流逆变器。

该系统的核心组件为光伏电池板，能够直接将电能储存到电池中，通电之后就可以直流负载，电能的运载使用的是蓄电池，用交流逆变器就可以直接为系统进行负载供电。

其优点在于使用便捷、便于储存、即发即用。

能够使用离网逆变发电系统保障合适的功率源，很好地保护了系统的安全。

在通信模块中有多个组成部分，一部分的模块在进行通信时要依赖于交换机，能够使用接受环境中的感知数据，继而接入到485通信方式，能够进行远程数据的采集。

虚拟同步机VSG控制算法
虚拟同步机VSG控制算法是一种模拟同步发电机行为的控制技术，主要用于风力发电系统的并网控制。

该算法主要包括频率控制、电压控制和无缝切换策略等部分。

1.频率控制：频率控制是虚拟同步机VSG控制算法的核心之一，其目标是确保
风力发电系统的频率稳定。

通过模拟同步发电机的调速器功能，VSG采用P-ω下垂控制来实现频率控制。

该控制方法通过调整虚拟机械功率来响应系统频率的变化，进而维持频率的稳定。

2.电压控制：电压控制是虚拟同步机VSG控制算法的另一个重要组成部分，其
目标是确保风力发电系统的电压稳定。

VSG采用无功下垂控制来实现电压控制，通过调节无功功率输出来实现电压的稳定。

3.无缝切换策略：在虚拟同步机VSG并离网切换过程中，为了尽可能避免对系
统稳定运行的影响，需要采用无缝切换策略。

该策略通过预测和控制发电机的输出功率和转速等参数，实现在并网和离网状态之间的平滑过渡。

此外，为了使虚拟同步机VSG能自主参与一次调频，需要借鉴同步机调速器的原理，对虚拟机械功率进行控制。

在锁相同步VSG控制中，逆变器通过锁相环追踪、锁定电网频率和相位，与电网保持同步。

虚拟同步机VSG控制算法是一种有效的模拟同步发电机行为的控制技术，能够实现风力发电系统的频率和电压稳定，以及并离网的无缝切换。

通过合理的参数设置和控制策略，可以保证风力发电系统的稳定运行，提高电力系统的可靠性和可再生能源的利用率。

基于PQ 控制方法的微电网并网运行 摘要：0引言随着环境问题和能源问题的日益突出,世界各国开始纷纷为寻求更加环保节能的新能源发电方式而努力。

近年来,具有环境污染少、能源利用率高及安装地点灵活等优点的分布式发电开始受到世界各国的关注,然而,随着分布式发电的迅速发展及其在大电网中的大量接入,其对大电网的影响也是显而易见的因此,急需另外一种发电方式来解决以上问题,随着新型技术的应用,特别是现代控制理论及电力电子技术的发展,本世纪初微电网的概念被提出。

微电网中的大多数微电源通过逆变器接入系统,因此对微电源的控制即为对其逆变器的控制。

无论是并网运行还是独立运行,都需要对微电网内的各个逆变器进行有效地控制,以维持电压和频率在允许变化的范围之内,从而满足负荷对电能质量的要求。

PQ 控制一般用于发电具有间歇性的微电源,如光伏发电、风力发电等,并用于并网发电,此时微电网的电压由大电网或其他微电源提供稳定支撑时,则此微电源逆变器控制的主要目标就是保证逆变器输出的有功电流和无功电流跟踪参考电流以及电流的频率和相位与微电网电压保持一致。

1 微电网的结构微电网将分布式电源、负荷、储能装置、控制装置等汇集而成一个小型发配电系统，是一个能够实现自我控制和管理的自治系统，图1-1给出了一种典型的微电网系统示意图。

图1-1典型的微电网系统图 1-1 中微电网通过公共耦合点(Point of Common Coupling ，PCC)处的静态开关(Static Transfer Switch ，STS)与配电网相连，整体呈辐射状结构，共有2条馈线 A 、B 。

重要或敏感负荷接在馈线A 上，不重要的负荷接在馈线B 上。

这样，当微电网与主网解列时，可以切去不重要的负荷，保证网内重要负荷和发电平衡。

另外，微电网中还配置有潮流控制器和能量管理器等控制设备，帮助实现微电网有效的控制和管理。

当负荷发生变化时，潮流SDG PCC B1B2B3P1+jQ1B4B5B6P2+jQ2 馈线A 馈线B 敏感负荷传统负荷控制器可根据本地电压频率信息对潮流进行调节，控制分布式电源输出的功率；而能量管理器则可以综合地解决微电网在进行电压和潮流控制以及解列操作时出现的功率分配、稳定运行等一系列运行问题，保证微电网内的功率平衡。

并网逆变器实验箱实验指导书目录一、并网逆变器系统框图................. 错误！未定义书签。

二、 UCC2806DW低功率双输出电流型PWM控制器 (4)三、桥式整流 (9)四、单相全桥逆变电路 (13)五、 PIC16F716简介 ..................... 错误！未定义书签。

六、交流电压采样....................... 错误！未定义书签。

七、“孤岛效应”实验 (22)附录原理图 (23)一、并网逆变器系统框图1、并网逆变器LED灯状态说明1）红色LEDa 孤岛保护b低压或过压保护2）绿色LEDa闪烁，调整功率输出b常亮，正常工作状态二、UCC2806DW 低功率双输出电流型PWM控制器1、引脚的排列、名称、功能和用法UCC2806DW 的引脚排列采用标准双列直插式或贴片16引脚和方形20引脚。

引脚1（CURLIM）：调整初级限流值，并决定当过电流后器件是闭锁还是重新运行端。

产生关闭信号时，引脚CURLIM通过190mA的电流源接地。

如果该引脚电压保持在350mV 以上，器件将进入闭锁状态；如要重新启动，需要再次接通电源。

如果该引脚电位降至350mV 以下，则器件会重新启动。

电压门限值由Vref和“地”之间的电阻分压器设定。

限流可调电压门限值由下式计算：限流可调闭锁型电压：限流可调非闭锁型电压：式中R1—引脚Vref与引脚CURLIM之间的电阻。

R2—引脚CURLIM与接地点之间的电阻。

引脚2（Vref）：5.1V+1%基准电压输出端。

最大输出电流为5mA。

为了正常工作，Vref也必须通过旁路电容接地，旁路电容的容量应不小于0.1uF。

使用中，该引脚输出的电压也可作为用户的给定信号或保护门槛的设定电源。

引脚3（CS-）、引脚4（CS+）：集成在内部的故障保护比较器同相及反向输入端。

该两端可分别用来作过电流、过电压等故障保护的比较器门槛（CS+）及实际测量值的输入端（CS-）。

基于改进虚拟同步发电机的构网型并联储能逆变器控制研究一、研究背景和意义随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，新能源技术的发展已成为解决能源危机和环境污染的关键途径。

太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有广阔的应用前景。

太阳能光伏发电受天气条件影响较大，如晴天时的发电量远低于阴雨天，因此需要通过储能技术来提高光伏发电系统的稳定性和可靠性。

虚拟同步发电机(VSG)是一种特殊的机械振动系统，其输出电压与电网频率成正比，且与电网电压同相位。

VSG在储能领域得到了广泛关注，并被应用于各种电力电子设备中。

现有的基于VSG的构网型并联储能逆变器控制方法存在一定的局限性，如对电网波动和负载变化的响应速度较慢，无法实现实时的能量管理和优化调度。

本研究旨在提出一种基于改进虚拟同步发电机的构网型并联储能逆变器控制方法，以提高其对电网波动和负载变化的适应能力。

该方法主要包括以下几个方面的研究：首先，通过对VSG模型的改进，提高其对电网波动和负载变化的敏感性；其次，设计一种有效的能量管理策略，以实现对储能系统的快速响应和优化调度；通过仿真实验验证所提方法的有效性和可行性。

本研究具有重要的理论意义和实际应用价值，它有助于深入理解VSG的运动特性和控制策略，为其他类似设备的控制研究提供参考；另一方面，它可以为新能源发电系统的稳定运行提供技术支持，推动新能源技术的发展和应用。

1.1 研究背景随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，新能源技术的发展已成为解决能源危机和环境问题的关键。

太阳能、风能等可再生能源的利用越来越受到重视。

由于可再生能源的不稳定性，如太阳能和风能的间歇性，使得电力系统的稳定性和可靠性面临巨大挑战。

为了解决这一问题，研究者们开始关注储能技术的发展，尤其是基于虚拟同步发电机(VSG)的并联储能逆变器(PEMS)。

虚拟同步发电机是一种特殊的发电机，其输出电压与电网频率保持同步。

通过将多个VSG并联组成PEMS,可以实现对电能的有效存储和调度。