并联逆变器的建模方法



谢运祥主要论文

谢运祥的主要论文涵盖开关电源技术领域的多个方面，包括但不限于以下几点：

多路输出技术控制方法：探讨了多路输出电源的控制策略和实现方法。数字式移相全桥应用：研究了数字控制在移相全桥电路中的应用及其优化。基于双环控制的Buck DCAC逆变器：分析了双环控制策略在Buck DCAC逆变器中的实现和性能。Boost变换器状态反馈控制：深入研究了Boost变换器的状态反馈控制方法。dsPIC数字控制PFC研究：探讨了dsPIC数字控制器在功率因数校正中的应用。单周控制新型BuckPFC变换器：研究了单周控制策略在BuckPFC变换器中的实现和优势。基于滑模控制的ZVTBuck逆变器：分析了滑模控制在ZVTBuck逆变器中的应用和性能提升。高频链结构车载逆变电源研制：研究了高频链结构在车载逆变电源中的设计和实现。有源电力滤波器预测电流控制：探讨了有源电力滤波器的预测电流控制方法。小型冷轧机张力系统变频改造：分析了小型冷轧机张力系统的变频改造方案和效果。

此外，谢运祥的论文还涉及单周控制有源电力滤波器的关键参数选择、电网谐波电流检测方法、基于滑模控制的三相高功率因数整流器、基于双CPU芯片的TSC无功补偿装置、新型逆变电路研究、改进型神经网络自适应谐波电流检测方法、基于嵌入式实时多任务操作系统的无功补偿控制器设计、隔离式DC/DC变换器次级整流电路的比较、30°390°矢量模式单周控制三相三线制三电平APF、全波整流有源箝位ZVS正激变换器的研究、智能TSC低压动态无功补偿控制器设计、单级功率因数校正AC/DC变换器的研究、软开关无桥BoostPFC电路的分析和设计、基于DSP的液晶显示技术、有源箝位ZVS正激变换器的研究、基于嵌入式LPC2212的智能抄表系统、基于87C196的低压TSC型无功补偿装置、正弦波逆变电路的数字化控制技术、STC12C5412单片机在简易无功控制器中的应用、电压关断型缓冲电路的设计、逆变电路的控制技术与策略、开关电源中的平面变压器、DC/DC变换器控制新方法、有源电力滤波器拓扑及控制策略、基于PFC的机车控制电源系统、基于Buck变换的新型逆变器及其稳定性分析、铁硅铝磁心Boost电感的工程设计、平面变压器在开关电源中的应用、HID气体灯电子镇流器的技术分析、图腾柱Boost PFC电路的单周期实现方案、单级功率因数校正电路的发展、基于UC3852的图腾柱Boost PFC电路的研究、电能质量监测的技术现状、通信用高频开关电源技术发展、基于三电平技术的脉冲变换器设计、三相交错并联Boost DC/DC变换器、新型结合的软开关电路研究、NCP1205在交错并联反激电路中的应用、智能化电气设备专用操作系统的设计以及PWM开关变换器的建模方法等多个方面。

EMTP-RV 基于模型的软件仿真和分析电力系统

EMTP-RV是一款基于Windows平台的电磁类仿真软件，它是EMTP的经典重建，由EMTP发展小组和CEATI共同开发，超过20年的研究结晶。EMTP-RV是一个全能型的电力系统仿真与分析工具，适用于各种电磁暂态、机电暂态和控制系统暂态的仿真分析。

EMTP-RV的标准库提供了丰富且功能详细的模块，包含电机模型、详细精准的线缆模型、完整的变压器模型（具备磁芯饱和和迟滞现象的模拟）、扩展的控制设备和功能模型以及HVDC库。这些模块帮助用户实现复杂电力系统的仿真研究。

此软件可应用于电力系统中的多个领域，包括但不限于雷电冲击波、开关浪涌、暂态过电压、绝缘配合、电力电子和FACTS装置、通用控制系统、电能质量、电容器组切换、串并联谐振、铁磁谐振、电机启动、不平衡系统稳态分析、分布式网络和发电、次同步谐振及电力系统保护。

在瞬态恢复电压方面，EMTP-RV提供系统建模、最坏情况模拟以及预期TRV与断路器固有TRV的比较功能，确保TRV幅度及其初始斜率位于固有TRV包络线内，以满足安全裕度。

对于可再生能源系统，EMTP-RV能处理大型逆变器资源（如风电场和光伏电站）对电力系统暂态行为的影响。它支持制造商特定的模型，同时提供通用模型以进行初步的电网集成研究，帮助识别潜在的电网整合问题并提出对策。

在微电网应用中，EMTP-RV考虑微电网的非线性行为和频率变化，进行稳定性研究、电能质量分析、不平衡潮流分析、孤岛模式下的功率分配、保护协调以及黑启动策略的评估。

针对高压直流输电，EMTP-RV支持两种主要的HVDC换流器技术：线路换向变流器（LCC）和电压源转换器（VSC），并提供模块化多电平转换器（MMC）技术的分析。

EMTP ®是一款复杂的计算机程序，它模拟多相电力系统中的电磁、机电和控制系统瞬态，基于电力系统行业知名专家开发的尖端技术。通过使用独特的矩阵公式，EMTP ®计算潮流、稳态和时域解决方案。软件提供开放式架构图形用户界面 (GUI)，灵活性高，可处理非常大且复杂的设计。

PLECS应用范例（77）：三相T型逆变器（Three-Phase T-Type Inverter）

本演示介绍了一种三相T型逆变器，用于部署Wolfspeed SiC MOSFET的并网应用。T型逆变器类似于三电平中性点箝位（NPC）逆变器，因为它在0V时增加了额外的输出电压电平，从而比标准的两电平逆变器提供了更好的谐波性能。T型逆变器的优点是减少了部分计数和减少了外部开关器件的传导损耗，但缺点是阻断电压降低。演示模型显示了一个额定值为22 kVA的T型逆变器示例，该逆变器将800 V直流母线转换为三相60 Hz、480 V（均方根）配电，用于工业应用。

T型逆变器的热性能受到设备选择、控制器参数和调制方法的影响。在演示模型中，所有12个器件均配置为演示不同Wolfspeed SiC MOSFET的热损耗性能。每个半导体器件被建模为具有定制掩模配置的子系统，每个都有自己的热模型。设备断言（Device Assertions）会检查设备在安全操作区域内的运行情况，并生成警告。

控制器实现的高级示意图如图4所示。图5所示的去耦合同步参考框架电流控制器用于为调制器生成dq电压参考，调制器则将变频器的输出电流调节到所需的设定点。控制器包括直接电流和正交电流的PI调节器，电压参考的相位角由一个简单的同步参考框架锁相环（PLL）测量得到。使用PLL的角度输出，电压参考值被转换为三相电压参考值，并送入一个调制器。调制器的实现可以采用不同的调制方法，包括经典的正弦脉宽调制（SPWM）、空间矢量PWM（SVPWM）、三次谐波注入PWM（THIPWM）、三次谐波零序PWM（THZSPWM）和不连续PWM（DPWM）。

使用提供的模型运行仿真，可以观察到每个相支路的PWM信号、输出交流电流、设备S11和S12的信号以及系统的计算损耗。参数扫描是确定设计决策如何在一系列操作条件下影响变换器性能的有效方法。通过操纵调制方案、开关频率、停滞时间、控制器设定点和控制器增益，可以试验控制器设置。此外，还可以分析设备类型、并联设备的数量以及外部冷却或更大散热器的影响。所有这些设置都会影响损耗行为和系统效率。如果设备在安全操作区域外运行，模拟窗口的右下角将出现一个警告图标，以确定违反了哪些操作标准。

模型重点介绍了用于工业配电网应用的三相T型逆变器。通过简单的设备和控制器设计，突出了PLECS的热建模能力。此模型可用作研究控制器设计对其他拓扑效率影响的示例。

PLECS 应用示例（77）：三相T型逆变器（Three-Phase T-Type Inverter）

本文展示了一款用于并网应用的三相T型逆变器，采用Wolfspeed SiC MOSFET。图1显示了电路图，演示了如何选择器件、控制器参数和调制方法以影响逆变器的热性能。模型研究了逆变器在不同运行条件下的性能，确保系统安全高效运行。

T型逆变器类似于三电平中点箝位（NPC）逆变器，提供改进的谐波性能，同时减少零件数量和外部开关器件的导通损耗。本示例展示了一个22 kVA额定功率的T型逆变器，将800 V直流母线转换为三相60 Hz、480 V（线路，rms）配电。

模型配置了三种不同开关类型的SiC MOSFET，分别具有不同的额定电压、额定电流和RdsOn值，用于评估其热性能。每个器件都被建模为具有定制掩模配置的子系统，包括MOSFET和体二极管，以及热模型。组件掩模参数包括导通电阻和体二极管正向电压，以确定电流流过路径，影响开关损耗。

控制器采用解耦的同步参考系电流控制器，用于生成dq电压参考，通过独立的PI调节器将逆变器输出电流调节至设定点。PI控制器包括去耦前馈项，使用简单的同步参考帧锁相环（PLL）测量电压参考相位角，然后转换为三相电压参考，馈送到调制器，用户可选择不同的调制方案。

调制器组件实现不同的调制方法，如SPWM、SVPWM、THIPWM、THZSPWM和DPWM，以比较其对半导体损耗的影响。例如，DPWM在单位功率因数下的损耗最低，但当功率因数角接近0.5时，SPWM和SVPWM方法显示出较高的损耗。

通过操纵控制器设置、调制方案、开关频率、死区时间、控制器增益以及分析设备类型、并联设备数量和外部冷却或散热器的影响，可以试验控制器设置并分析系统级电气规格。参数扫描是确定设计决策如何在一系列操作条件下影响转换器性能的有效方法。

该模型突出显示了PLECS的热建模能力，并可以作为研究控制器设计对其他拓扑结构效率影响的例子。

statcomSTATCOM的国内外现状及研究方向

在国外，静止无功发生器（SVG），或称静止同步补偿器（STATCOM），自20世纪80年代以来发展迅速。日本、美国和德国在初期就给予了高度关注。日本在1980年成功研制了首台20Mvar的STATCOM，随后美国和德国分别在90年代取得重大突破，如美国1991年和1994年的80Mvar和100Mvar GTO晶闸管STATCOM。如今，STATCOM已进入工业化应用阶段，理论研究的推动使其不断进步。相比之下，我国在90年代开始关注STATCOM，如上海黄渡分区西郊变电站2006年并网试运行的±50Mvar装置，核心技术达到了国际领先水平。

在国内，传统的无功补偿装置如并联电容器和晶闸管控制设备被广泛应用。1994年，大容量STATCOM被列为电力部的重点科研项目。清华大学和河南电力局合作研制的±20Mvar STATCOM在1999年投入运行，进一步推动了理论和实践的发展。清华大学FACTS研究所在此基础上，继续研发±50Mvar STATCOM，采用IGCT的链式逆变器，具备快速动态无功响应、小谐波输出等优点，技术领先。该装置在建模、控制策略等多个方面取得重大突破，于2006年在上海黄渡分区西郊变电站成功试运行。

STATCOM的研究仍然聚焦于大功率拓扑结构、多电平逆变器调制、储能系统结合以及控制方法等方面，作为FACTS领域的核心课题，不断推动着技术的进步。

阻抗建模、验证扫频法光伏并网逆变器扫频与稳定性分析(包含锁相环电流环)（Simulink仿真实现）

并网逆变器序阻抗扫描与稳定性分析，结合锁相环与电流环，是新能源变流器研究的重要部分。本文旨在介绍一种基于Simulink仿真的光伏并网逆变器扫频与稳定性分析方法。

首先，概述了逆变器序阻抗扫描的关键步骤，包括阻抗建模与验证，以及扫频法的应用。通过设置扫描范围与点数，可以准确评估逆变器在不同电网条件下的性能。程序附带详尽注释，确保代码清晰易懂，包含阻抗建模与扫频两个部分。

进一步，提供了在线讲解，演示如何高效使用仿真程序，一次可扫描五个点，实测30个点仅需2到5分钟。仿真结果包括Nyquist奈奎斯特曲线，为分析提供直观数据支持。

稳定性分析采用序阻抗方法，理论与仿真结果一致。然而，在考虑电网阻抗影响的电流环路分析（dq阻抗）时，遇到特定问题。例如，当电网阻抗为10mH时，仿真显示不稳定现象，序阻抗判定同样不稳定。详细分析结果如下。

运行结果显示，特定条件下逆变器稳定性受到挑战。针对此现象，后续研究可深入探讨电流环路设计与优化，以提高逆变器在弱电网条件下的稳定性能。

参考文献部分，引用了李杨和伍文华的研究，进一步支持本文分析方法的理论基础与应用价值。文章中提及的引用会确保准确性与合法性。

最后，为确保学术诚信，引用来源均注明出处或引用为参考文献。如发现任何不妥之处，请随时联系作者，以便及时修正。

电力电子系统建模及控制简介

电力电子系统建模及控制简介如下：

定义与应用：电力电子系统建模与控制涉及功率变换、电工电子、自动控制等多个学科，是一项应用性较强的技术。它在电力电子装置、变频器、电子电源等的开发、设计中发挥着重要作用。

建模方法：在建模方面，电力电子系统采用多种方法，包括但不限于状态空间平均法、平均开关网络模型、统一电路模型等。这些方法有助于理解和预测电力电子系统的动态行为。

控制系统设计：控制系统设计方面，电力电子系统关注电流峰值控制的稳定性问题，并探讨提高稳定性的方法。此外，还深入分析DC/DC变换器的反馈控制设计，以及三相PWM整流器和逆变器的动态模型建立。

高级控制策略：书中还详细阐述了三相PWM交流器的解耦控制和空间矢量调制方法，这些高级控制策略对于提高电力电子系统的性能和效率具有重要意义。

并联系统控制：对于并联系统，书中涵盖了DC/DC变换器并联系统和逆变器并联系统的动态模型及均流控制，这对于提高系统的可靠性和灵活性至关重要。

适用人群：本书旨在为电力电子与电力传动专业及其他相关专业的研究生提供教材，同时也可作为从事相关工程技术人员的参考书。其内容丰富，理论与实践相结合，对电力电子系统建模与控制领域的学习与研究具有重要指导意义。

PLECS应用范例（53）: 功率分流混合动力汽车系统（Power Split Hybrid Vehicle System）

本演示展示了一个锂离子电池供电的串并联混合动力汽车系统。系统由一个双向直流/直流变换器、电池控制、永磁同步电机、行星齿轮组等组成。直流/直流转换器将锂离子电池连接到直流母线，电池控制维持电压在500 V。锂离子电池采用纯电阻电气模型进行建模，用户可从电池数据表获取信息表示电流和电压特性。串并联混合动力由两台永磁同步电机（MG1和MG2）和相关控制装置组成，MG1和MG2逆变器的直流侧连接到直流母线。MG1用作电机和发电机，MG2作为发动机辅助加速。两台电机通过行星齿轮组与发动机机械耦合，允许发动机和MG2为车轮提供驱动扭矩。MG1用于控制发动机转速，保持所需水平。发动机通过1D查找表运行，以最小化制动比油耗（BSFC）。在仿真中，MG2用于将车轮从静止加速到所需速度，MG1控制发动机转速以加速至约125 rad/s，随后在70毫秒时，发动机转速增加到约188 rad/s，同时保持车轮转速不变。在120 ms时，发动机保持在1800 rpm，车轮转速增加。整个过程中，能量被提取并存储在电池中，以保持直流母线电压在所需500 V。发动机扭矩-速度工作点在模拟中进行了最小化BSFC操作，发动机在850 rpm以下未接合。

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