基于Lyapunov函数的T型三电平逆变器的控制策略
T型三电平微网储能变换器设计与控制研究
T型三电平微网储能变换器设计与控制探究摘要：随着可再生能源的快速进步和微网技术的逐渐成熟，储能系统在微网中的应用变得越来越普遍。
而储能变换器作为储能系统的核心组件之一，其设计和控制对于实现高效能量转换和稳定运行至关重要。
本探究基于T型三电平微网储能变换器，通过对其工作原理、设计优化和控制策略的探究，旨在提高储能系统的可靠性和运行效率。
1. 引言可再生能源的不息进步和日益普及，使得微网技术成为实现清洁、高效能源供应的有效手段。
微网具有低碳、可靠、可持续等优点，已成为将来能源系统的趋势。
在微网中，储能系统是一个关键组成部分，它可以平衡可再生能源供需之间的差异，提供能源储备和调整能力。
而储能变换器作为储能系统的核心设备之一，其性能直接影响到储能系统的效率和稳定性。
2. T型三电平微网储能变换器的工作原理T型三电平微网储能变换器接受了T型拓扑结构，具有更低的开关损耗和更好的电流均衡特性。
在正常工作状况下，储能变换器通过控制开关器件的开关状态，将电能从储能系统提取或注入到微网中，以满足微网的功率需求。
储能变换器的工作原理可以分为电压平衡控制和电流均衡控制两个方面。
3. T型三电平微网储能变换器的设计优化为了最大限度地提高储能变换器的性能和效率，需要对其设计进行优化。
起首，需要选择合适的开关器件和帮助电路，以提高开关速度和降低开关损耗。
其次，需要对传感器、滤波器和保卫电路进行合理设计，以确保储能变换器的稳定运行和安全性。
最后，还需要对控制策略进行优化，以实现快速响应和高效能量转换。
4. T型三电平微网储能变换器的控制策略探究储能变换器的控制策略对系统的性能和稳定性具有重要影响。
传统的PID控制方法在储能变换器的控制中广泛应用，但存在响应速度慢和精度不高的问题。
因此，本探究提出了一种基于模型猜测控制的策略，通过建立储能变换器的数学模型，并使用优化算法进行参数调整，实现对储能变换器的精确控制。
5. 结论本探究通过对T型三电平微网储能变换器的设计和控制策略进行探究，提高了储能系统的可靠性和运行效率。
三电平光伏并网逆变器的控制策略研究
直接电流控制通过直接控制逆变器的输出电流，实现电流的快速调节。间接 电流控制则通过控制逆变器输出电压的幅值和相位，间接调节电流。两种方法各 有优劣，需要根据实际应用场景进行选择。
3、并网电压控制策略
并网电压控制策略以逆变器的输出电压为主要控制对象，通过调节电压幅值 和相位，实现与电网的同步。这种策略的主要目标是确保逆变器输出电压与电网 电压在相位和频率上保持一致，同时限制电压的幅值在安全范围内。常用的电压 控制策略包括单位功率因数控制和下垂控制。
因此，对三电平光伏并网逆变器的控制策略进行研究，对于提高太阳能光伏 发电系统的效率和稳定性具有重要意义。
相关技术综述
三电平光伏并网逆变器是一种具有中点箝位式的逆变器，其电路结构主要由 整流器、滤波器、逆变器、中点箝位单元和并网开关组成。工作原理是通过控制 逆变器输出的电压和频率，将太阳能电池板输出的直流电转换为交流电，并输送 到电网中。
1、多电平光伏逆变器概述
多电平光伏逆变器是一种具有高效率、低谐波、低损耗特性的逆变器，其并 网控制策略旨在实现直流电到交流电的转换，同时控制输出电流以满足电网的要 求。多电平光伏逆变器的并网控制策略主要包括电流控制和电压控制两种方法。
2、并网电流控制策略
并网电流控制策略以逆变器的输出电流为主要控制对象，通过调节电流幅值 和相位，实现与电网的同步。这种策略的主要目标是确保逆变器输出电流与电网 电压的相位和频率保持一致，同时限制电流的幅值在安全范围内。常用的电流控 制策略包括直接电流控制和间接电流控制。
在并网技术方面，三电平光伏并网逆变器具有较低的开关损耗、较高的开关 频率和较低的电磁干扰等优点。
控制策略研究
1、电压电流双环控制
电压电流双环控制是一种常见的控制策略，其优点在于可以同时控制逆变器 输出的电压和电流。该策略通过电压外环和电流内环两个控制环路，对外环进行 电压控制，对内环进行电流控制。同时，该策略还可以引入电网电流的反馈，
基于预测电流控制的T型三电平并网逆变器研究
设计应用esign & ApplicationD基于预测电流控制的T型三电平并网逆变器研究Research on T-type three-level grid-connected inverter based on predictive current control雷 兰，吴尚秀，刘文晴（国网江西省电力有限公司余干县供电分公司，江西 上饶 335100）摘 要：本文介绍了一种三相三线制T型三电平并网逆变器系统，根据开关状态建立了其数学模型。
针对传统d -q 变换的电流内环控制器在三相电压型逆变器中存在着动态响应慢及直流电压波动较大的问题，提出一种以泰勒公式为基础的预测电流控制方法，并采用了基于功率前馈的双闭环控制策略，实现了电流的快速跟踪，减少了电流的谐波含量，提高了系统的动态响应速度。
最后，搭建了一台23 kW的实验样机，通过实验样机验证了所提方法和控制策略的可行性。
关键词：逆变器；预测电流；功率前馈；双闭环0 引言随着分布式能源的发展，逆变器是新能源系统与电网接口的核心关键设备，其拓扑结构和控制方式直接决定了分布式系统性能的优劣[1]。
对于三电平拓扑结构而言，该拓扑结构具有逆变转换效率高、开关器件的电压应力等级低、谐波含量和d v /d t 较低等优点[2-3]，而T 型拓扑结构比传统的NPC (Neutral Point Clamped )拓扑结构具有二极管数量少、转换效率高、功率损耗均匀等优点[4-5]。
对于T 型并网逆变器而言，输出电流控制是逆变器接入并网的关键技术[6]，目前最主要的控制方法包括滞环控制、PI (Proportional Integral )控制和PR (Proportional Resonance )控制等。
滞环控制方法虽具有动态响应速度较快的优点，但在其控制方式下输出的并网电流波形容易失真，而且采样频率较高，加大了并网侧滤波电感设计难度[7]。
在同步坐标系的PI 控制方式下，逆变器系统的输出电流以及电网电压或者输出电压分量直接被采样并参与数字控制，由于数学模型之间存在耦合的缘故，难以实现输出电流的无静差跟踪。
T型三电平并网逆变器两种调制策略研究
大功率三电平逆变器。
图 ２ 三 电 平空 间矢 量 图
第 ３期
卜 Ｌｒ
，
孙 超。 等： Ｔ型 三 电平 并 网逆 变 器 两 种 调 制 策 略 研究
畸变率 （ Ｔ ＨＤ） ， 证 实后 者是更 加有利 的调 制策 略 。
１ 调制方式
１ ． １空 间矢量调 制【 ８ ］
Ｔ型 三 电平 并 网逆 变 器 主 电 路结 构 如 图 ｌ所 示， 以母 线 电容 中点 ０为 参考 ， 每 相桥 臂 可 以 输 出
三种 电平 ， 记为 Ｐ （ ＋ Ｖ Ｊ２ ） ， ｏ （ ｏ ） ， Ｎ（ 一 ｖ Ｊ２ ） 。三 相 三
连 续 的空 间矢 量调 制 。本 文通过 在一 台 Ｔ型三 电平
并 网逆变 装 置上 采用 Ｓ Ｖ Ｍ 和 ＤＰ ＷＭ１ 【 １ 两种 调制 方
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ２ — １ ３
基金项目 ： 台达 环 境 与教 育基 金 会 《 电力 电 子科 教 发展 计 划》 的资 助 （ Ｄ Ｒ Ｅ Ｇ ２ ０ １ ２ ０ ０ ９ ） ；浙 江 省 重 点科 技 创新 团 队项 目资助 基
方式 。 Ｄ Ｐ ＷＭ１ 在 各个 扇 区 的钳 位情 况如 图 ５所 示 。 其 中 Ｐ表 示 开 关 钳 位 至＋ 出 ， ２的状 态 ， ｎ表 示 钳 位
响 。 并在 １ ０ ｋ Ｗ 三 电平 Ｔ型 并 网逆 变平 台 上进 行 了 实验 验证 。
关键词 ： 空 间 矢量 调 制 ； 不连 续 调 制 ； 损耗 ； 电能 质 量 ； 死 区； Ｔ 型 三 电平 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ ４ ６ ４ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — ２ ８ ０ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ４ ２ — ０ ６
基于预测电流控制的T型三电平并网逆变器研究
基于预测电流控制的T型三电平并网逆变器研究T型三电平并网逆变器是一种重要的逆变器拓扑结构，在可再生能源应用等领域具有广泛的应用前景。
本文将以预测电流控制为基础，对T型三电平并网逆变器进行研究，包括原理、控制策略、性能分析等方面。
T型三电平并网逆变器的工作原理如下：输入直流电压由两个独立的电源提供，分别为正极和负极。
通过合理的开关控制，可以实现多种输出电平，从而减小输出电压畸变和开关频率。
T型三电平并网逆变器的优点包括：较低的电压应力、较低的开关功率损耗、输出电流谐波较小等。
在预测电流控制中，通过测量电网电压和电流的实际值，并结合逆变器状态信息，来估计电网电流的参考值。
根据估计值和实际值之间的误差，计算相应的控制信号，以实现逆变器的控制。
预测电流控制可以实现自适应性较强的输出电流波形，提高逆变器的输出质量。
在T型三电平并网逆变器中，可以采用直接控制或间接控制的方式来实现预测电流控制。
直接控制通过直接测量电网电压和电流的实际值，计算逆变器的控制信号。
间接控制在直接控制的基础上，通过电网电压和电流的模型进行状态估计，从而更准确地控制逆变器。
通过对比两种控制方式的性能，可以选择最适合的控制策略。
对于T型三电平并网逆变器的性能分析，可以从输出电压波形、输出电流谐波、效率等方面进行评估。
在输出电压波形方面，通过调节逆变器的控制信号，可以减小输出电压畸变，提高输出电压质量。
在输出电流谐波方面，通过控制逆变器的开关频率和改进控制策略，可以减小输出电流谐波，降低对电网的干扰。
在效率方面，通过减小开关功率损耗和优化控制策略，可以提高逆变器的效率。
综上所述，基于预测电流控制的T型三电平并网逆变器是一种具有潜力的逆变器拓扑结构。
通过研究其原理、控制策略和性能分析，可以进一步优化逆变器的性能，提高其在可再生能源应用等领域的应用效果。
T型三电平并网逆变器的控制方法研究
T型三电平并网逆变器的控制方法研究范谱林;张立炎【摘要】文中使用改进型SPWM控制策略设计了一种针对三相T型三电平并网逆变器的控制方法,针对输出有功功率和无功功率耦合的问题,在所设计的控制环路中引入电流前馈环节,实现了输出电流有功分量和无功分量解耦.T型三电平拓扑演变于传统中性点钳位拓扑,具有开关器件少、效率高、电磁干扰较低等优点,设计了功率闭环控制器,增强电网扰动下功率输出的准确性.最后通过仿真模型验证可行性.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2015(032)004【总页数】3页(P19-21)【关键词】T型三电平;逆变器;功率闭环控制器【作者】范谱林;张立炎【作者单位】武汉理工大学自动化学院,湖北武汉430070;武汉理工大学自动化学院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TM4640 引言太阳、风力发电等新能源系统需要并网逆变器作为与电网的接口，大功率无变压器拓扑结构可以考虑多电平逆变器。
与传统的两电平全桥电路相比，中性点钳位（NPC）拓扑具有较低的电压上升率，更低的开关损耗，从而提高逆变器的效率［1］。
本文首先针对T型三电平逆变器独特的中性点钳位方式，提出了将改进后的SPWM调制方式应用于三相T型并网逆变器中，设计了电流前馈解耦控制器以及功率闭环控制器，实现了并网时有功功率和无功功率的单独控制。
最后使用simulink仿真验证控制方法，在有电网扰动的情况下具有一定的鲁棒性。
1 T型三电平拓扑1．1 拓扑介绍T型三电平NPC拓扑也称为Conergy三电平拓扑，在电容分压得到的中性点与输出点之间加入了双向的功率开关，实现中性点的钳位。
这种拓扑单独一只桥臂形似旋转过的字母‘T’，因此称为T型三电平。
T型三电平的工作原理［2］在于，通过双向的功率器件将输出点与中性点钳位，这种双向的功率器件可以使用反并联或者反串联的IGBT，或者单只逆阻型IGBT。
1．2 工作状态分析以单桥臂为例分析T型三电平逆变器的工作方式，定义从输出点A流向电感的方向为正，根据相电流与相电压的极性，电路分为4种工作状态。
微网中基于T型三电平逆变器新型双环控制策略
（1）
式中：id，iq 为三相电流 ia，ib，ic 在 d，q 轴上的分量； UC1，UC2 分别为分压电容 C1，C2 的电压；ued，ueq 分别 为系统侧电压在 d，q 坐标轴上相应的解析分量；
Sd1，Sq1 分别为 Sa1 在 d，q 坐标轴上的对应分量；Sd4， Sq4 分别为 Sa4 在 d，q 坐标轴上的对应分量；L 为三 相线路的等效电感。
基金项目：国家自然科学基金资助项目（61573239）；上海市重点科技攻关计划（14110500700） 作者简介：张宏炯（1981—），男，本科，高级工程师，Email：15080007496@
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电气传动 2021 年 第 51 卷 第 14 期
张宏炯，等：微网中基于 T 型三电平逆变器新型双环控制策略
Key words: Lyapunov function；T-type inverter；voltage-current double closed loop；current harmonic；stability
随着能源危机与环境污染日趋严重，利用太 阳能、风能等可再生资源的分布式发电技术越来 越受到人们的关注 。 [1-2] 作为分布式能源系统和 大电网间的互联设备，其逆变并网装置的运行性 能直接反映了系统功率的输出质量 。 [3-4] 鉴于传 统两电平逆变装置存在谐波电流高、电压等级低 等缺陷，结合 T 型逆变装置具有损耗小，高效率等 优势[5-8]，本文重点利用 T 型三电平逆变装置来解
+
uc e-j2π/3 )
（3）
若以图 1 中的负载中心点 N 为电位参考点，
可知逆变器的三相输出相电压为
ìïuaN ïï
=
1 2
[ Sa
-
基于t型三电平双模式逆变器的控制技术研究-概述说明以及解释
基于t型三电平双模式逆变器的控制技术研究-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述随着能源需求的不断增加和环境保护的意识日益提高，可再生能源逆变器的研究和应用变得越来越重要。
而T型三电平双模式逆变器是一种相对较新的逆变器拓扑结构，具有高效率、低损耗和稳定性好的特点，因此在可再生能源领域受到了广泛的关注和应用。
本文将介绍T型三电平双模式逆变器的原理和控制技术。
首先，将详细阐述T型三电平双模式逆变器的工作原理，包括其电路结构和工作原理等。
其次，将探讨T型三电平双模式逆变器的控制技术，包括华表PWM 调制技术、电流闭环控制和电压闭环控制等。
文章将对T型三电平双模式逆变器的控制技术进行深入研究和分析，探索逆变器在实际应用中的优势和局限性，并针对其中存在的问题提出相应的解决方案和改进措施。
本文旨在为相关研究人员和工程师提供关于T 型三电平双模式逆变器控制技术的重要参考和指导。
通过本文的研究，有望进一步提高T型三电平双模式逆变器的性能，推动可再生能源逆变器技术的发展，为可再生能源的应用和发展做出更大的贡献。
同时，文章还将对未来相关研究的发展方向进行展望，以便进一步推动该领域的研究和应用。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下所示：1.2 文章结构本文共分为三个部分：引言、正文和结论。
在引言部分，我们首先对基于T型三电平双模式逆变器的控制技术进行概述，介绍逆变器的基本原理和其在能源转换中的应用。
然后，我们将明确文章的结构和目的，为读者提供整体的框架和理解。
接下来，在正文部分，我们将详细阐述T型三电平双模式逆变器的原理和控制技术。
首先，我们将介绍逆变器的基本工作原理，包括其输入电压和输出电压之间的关系。
然后，我们将详细讨论T型逆变器的双模式控制技术，包括其开关信号的生成和控制策略。
我们将解释不同的控制算法和模式选择方法，并评估它们的性能和优缺点。
最后，在结论部分，我们将对本文进行总结，并提出对基于T型三电平双模式逆变器控制技术未来研究的展望。
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(1. Zorth Power Supply BrancC，Shanghai Electric Power Company，Shanghai 200041，China ；
2. ScCool of Automation Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China)
程尹曼%，李 涛2 ,程启明2 ,魏 霖2
(1.上海电力公司市北供电公司，上海200041； 2.上海电力学院自动化工程学院，上海200090)
摘要:针对传统的双PI控制存在电流谐波高、系统稳定性差以及响应速度慢的不足，提出了一种基于 Lyapunov函数的T型并网逆变器的控制策略。在分析T型逆变器数学模型的基础上，设计了电压-电流双闭
436
上海电力学院学报
2019
harmonic compensation. Key words: Lyapunov function； T-type inverter； voltage-3urrent double closed loop； current harmonic ； stability
第35卷第5期 2019年10月
上海电力学院学报
Journaa of Shanghai University of Eaectric Power
DOI： 10. 3969/j. issn. 1006 -4729.2019. 05. 006
Vol. 35,No. 5
Oct. 2019
基于Lyapunov函数的T型三电平 逆变器的控制策略
关键词:Lyapunov函数；T型逆变器；电压-电流双闭环；电流谐波;稳定性
中图分类号:TM464
文献标志码:A 文章编号：1006 -4729(2019)05 -0435 -07
Control Strategy of T-type ThreePeve] Inverter
Based on Lyapunov Function
例 (PI)控制、比例 振(PR)控制、预测控
制等。其中，传统PI控制受比例参数和 参数
大，故控制系统的稳
控制 电
流
(4)&PR控制 对特定频率的 信
号实 制
跟踪，但 对非线 (5-)o 系统受到外
的高次谐 量的 扰
动时，
控制对其具有 的抑制 ，但系
着能源危机与环
的日趋严重,利用
能、风能 布式能源的发电技术
国
内外学者的研究热点(1)o 网 器作为光伏发
电系统与电网 的 设备，其控制性能直接
网系统的
稳 (2)o 统的
两电
器存
电流高、电压 低等不
足,T型三电
器的 ，解决了上述存在的
o
统的NPC型三电平相比,T
器
具有 损耗小、
点(3) &
目前，并网 器的控制策略 采 统
环控制回路。从稳定性角度出发，针对电流内环提出了基于Lyapunov函数的非线性控制策略，以实现谐波参
考电流的快速跟踪;外环采用传统的PI控制，以实现对直流侧电容电压的跟踪；同时，将电压外环输出的d轴 期望电流作为电流内环的变量输入，以提高双环的抗扰动性。最后，将提出的新型双环控制策略与传统的双
PI控制策略进行了仿真比较，验证了所提策略在补偿谐波方面的优越性。
收稿日期：2019-04-02 通讯作者简介：李涛(1992-)，男，在读硕士&主要研究方向为电力系统自动化、电机控制等& E-mail:
1365378743@。 基金项目：国家自然科学基金(61573239)；上海市重点科技攻关计划(14110500700)；上海市电站自动化技术重
点实验室项目(13DZ2273800)。
Abstract: In view of the disadvantages of high current harmonics，poor system stability and slow responsespeed in thetraditionaldoubleP<control， thispaperpresentsacontrolstrategy for T-type gid-connected inverter based on the Lyapunov function. On the basis of analyzing the mathematicalmodelofT-typeinverter， avoltage-cu rentdoubleclosed loop controlcircuitis designed.From the point of view of stability ， anonlinearcontrolstrategy based on Lyapunov func tion isproposed fortheinnerloop ofcu rent， which realizesthefasttracking ofharmonicreference cu rent.Theouterloop adoptsthetraditionalPIcontrolto track the capacitor voltage of DC side. Meanwhile， thed-axisexpected cu rentfrom theouterloop isused asthevariableinputoftheinnerloop， which improvestheanti-disturbanceperformanceofthedoubleloop.Finaly， comparethe new doubleloop controlstrategy proposed with thetraditionaldoublePIcontrolstrategy in simulation， and thecomparison resultsverify thesuperiority ofthenew doubleloop controlstrategy in