摘要：为降低准z源逆变器模型预测控制的控制误差,提出一种模型预测电流误差控制方法。首先,在充分分析电压矢量对被控量性能影响的基础上,合理地选择适合各被控量的电压矢量组合方式。然后,利用电流对称控制思想保证电感电流关于其参考指令对称。最后,采用电压矢量抵消原理使输出电流幅值逼近其目标值。实验结果表明,所提方法能够大幅降低电感电流脉动和输出电流谐波含量;证明了所提方法能有效提高准z源逆变器的控制精度,简化了对权重系数的设计工作。

摘要：针对准z源高速永磁同步电机驱动系统波动大的问题,文章提出一种电机侧和准z源侧的复合控制策略,将互补滑模控制作为反馈控制器(基本配置)的特点与作为前馈补偿器(增强配置)的干扰抑制技术相结合。首先,建立准z源逆变器和电机大信号平均模型。其次,以电感电流误差,电池电流误差以及2个误差的积分作为状态变量设计滑模面。为进一步减小稳态误差和提高响应速度,引入干扰观测器对前馈进行补偿。最后,推导控制律使系统满足存在且稳定的条件。通过仿真验证了所提控制策略的有效性。

摘要：提出改进型准z源逆变器,通过集成改进的“倍压单元”提高逆变器的升压能力,减少输出电压的谐波含量。高阶非线性系统参数设计不当会使系统进入次谐波振荡和混沌等状态。针对逆变器非线性行为导致系统参数设计复杂及失稳现象,构建CCM模式下含有二倍频纹波的动力学模型,研究PI控制下的变换器非线性行为,分析不同输入参数和二倍频纹波对系统稳定性的影响,为改进型准z源逆变器的参数优化和稳定设计提供参考依据。最后搭建1000 W样机验证理论分析的正确性。

摘要：针对光伏并网系统可能产生的太阳辐照度变化、系统振荡、抗干扰能力和抗谐波能力不理想等问题,提出电容电压外环采用含有状态变量的积分补偿滑模控制策略以保证z源电容电压相对稳定,不产生超调和不出现失真;并网电流内环采用改进的切换函数设计滑模控制器,以削弱系统抖振,并网效果得到提高。通过Matlab/Simulink平台建立仿真模型。仿真结果表明,相比PI(比例积分)和PR(比例谐振)控制策略,该方法可增强并网系统的全局鲁棒性,能有效提高系统的动态响应速度和并网电能的质量,且能抑制电网电压的谐波信号。

摘要：针对三相准z源逆变器的安全可靠运行问题,提出一种快速、实用的准z源逆变器IGBT开路故障诊断方法。新型IGBT开路故障诊断基于z源逆变器自身特性实现,通过在开关周期内观察故障前后直通状态的变化对系统变量的影响来辨识故障,实施时分为两个连续阶段,一是IGBT开路故障检测和定位,二是激活冗余桥臂,完成故障容错运行。利用三相准z源逆变器低压样机进行测试,实验结果验证,所设计的IGBT开路故障诊断方案可快速检测出IGBT故障,并能在0.5 ms内完成系统重构,实现故障容错运行。在轨道交通系统中采用所提出的z源逆变器IGBT开路故障诊断方案,可以保证供电系统的可靠运行。

摘要：为了研究准z源逆变器的内在特性及z源网络不同组件容量对逆变器动态性能的影响,对准z源逆变器在电流连续模式下进行暂态建模与分析。采用信号流图的小信号建模方法对该逆变器的DC侧建模,获得控制与输出的传递函数,为准z源逆变器设计控制策略提供理论依据。发现传递函数存在右半平面零点,说明逆变器具有非最小相位输出的特性。利用控制与输出的传递函数研究z源无源组件对系统零极点的影响,进而研究对系统动态性能的影响,为设计者优化参数提供依据。仿真和实验验证小信号模型的正确性和分析的合理性。

摘要：针对准z源逆变器(quasi-z-source inverter,qzSI)有限集模型预测控制(finite control set-model predictive control,FCS-MPC)策略存在权重系数调整缺乏合适的准则、调试繁琐等问题,提出一种适用于qzSI的级联模型预测控制(sequential-model predictive control,S-MPC)策略。在S-MPC策略中,首先根据电感电流的预测值判断下一个周期是否采用直通状态。若为直通状态,则选择直通矢量作为下一周期开关状态。否则,按照电容电压和输出电流控制对象的优先级,先计算优先级高的代价函数,并选取2个电压矢量用于下一级控制对象代价函数计算,从而消除了权重系数。同时,分析不同级联顺序对控制性能的影响。实验结果表明,所提qzSI的S-MPC策略,相比传统的FCS-MPC策略,在无需设计权重系数的条件下,使各个控制对象均得到了良好的控制,同时具有输出电流谐波小、动态响应快、抗扰动能力强、参数鲁棒性强、计算量小等优点。

摘要：单相逆变器相关内容是“电力电子技术”课程教学中的重要组成部分。在实际应用中单相逆变器广泛应用于新能源装置,然而其固有的2ω纹波功率会影响光伏系统的最大功率点波动,导致系统效率下降。为了帮助学生深入理解单相逆变器直流侧二次纹波的产生原因和抑制方法,对一种用于新能源装置的三桥臂准z源逆变器的结构及其控制策略进行分析,详细介绍了其在输入电流纹波抑制方面的工作原理以及系统各部分的控制方法,得到输入电流谐波含量与附加桥臂注入电压之间的关系。同时,在PSIM仿真软件中搭建了全载功率300 W、电压144 V/110 V DC/AC、频率50 Hz单相三桥臂z源逆变器的仿真平台,得到了系统的稳态和动态波形。通过搭建该仿真平台,学生可深入理解二次纹波抑制方法,并增强电力电子技术实践能力。

摘要：针对储能型准z源逆变器（energy-storage quasi-z-source inverter,ES-qzSI）系统,提出采用具有积分补偿的固定开关频率积分滑模（integral sliding-mode,ISM）电流控制器来保证系统鲁棒性和快速响应。首先建立带储能单元的ES-q zSI大信号平均模型。然后,以电感电流误差,电池电流误差以及2个误差的积分作为状态变量设计滑模面。为进一步减小稳态误差,引入电池电流误差的比例和积分项作为电感电流参考。而后,推导控制律使系统满足存在条件、稳定条件并讨论了滑模参数设计。与传统PI控制器相比,所设计的ISM控制器具有更快的动态响应,且工作状态在较大范围变化时可保证系统稳定,鲁棒性强。通过仿真及实验验证了ISM控制器的有效性。

摘要：应用于光伏系统的准z源逆变器(QzSI)存在着不稳定的零动态和非线性特性,导致系统振荡、动态响应缓慢和控制器设计复杂等问题。基于输入/输出反馈线性化方法,提出将直通电流和脉冲直流电压作为状态变量建立QzSI直流侧的仿射非线性二阶模型,将原非线性系统转化为线性系统,具有模型精确、阶数低、算法简单等优点。基于此模型,设计经典PI控制器调节QzSI的输入电压,并最终实现最大功率点跟踪(MPPT)。阐述了QzSI的输入/输出线性化建模方法,并通过理论推导证明该线性化系统零动态稳定,设计QzSI直流侧与交流侧控制器,实现光伏逆变器升压、并网波形及功率控制3个目标。通过仿真及实验与经典控制策略对比,显示该控制方法能使QzSI输入电压快速跟踪最大功率点,并且在系统工作点大范围变化时能保证输入电压及并网电流波形质量。