三相并网逆变器模型电流预测控制技术

针对三相并网逆变器的特点,在dq旋转坐标系下,提出了一种模型电流预测控制方法。在每一个采样周期,根据预测模型,对三相并网逆变器的8个电压矢量进行在线评估,使价值函数最小的电压矢量在下一个采样周期应用,实现了对d轴和q轴给定电流的快速跟踪。同时采用电网电压定向的矢量控制策略,实现d轴电流和q轴电流解耦控制,使d轴电流控制并网逆变器的有功功率,q轴电流控制并网逆变器的无功功率。实验结果表明:采用模型电流预测控制的三相并网逆变器有很好的静、动态特性。从而验证了该方案的可行性和正确性。     

基于关键因子和辨识技术的光伏并网系统短路电流建模

为了提高光伏并网点短路时光伏系统输出短路电流计算准确性,提出以电压跌落程度n和光伏并网逆变器输出有功p及电网电压正序分量u⁺三个特征量为关键因子,分析推导三个关键因子与光伏并网逆变器输出电流峰值Imax的关系。采用光伏并网逆变器输出对称三相正弦交流电流为控制目标的电压功率控制策略,基于系统辨识技术,建立光伏并网逆变器输出短路电流模型并辨识其相关参数。运用求和算法,获得近似的光伏并网发电系统输出短路电流模型。基于MATLAB编程软件验证了所建模型的正确性。同时与PSCAD/EMTDC搭建的恒功率控制仿真模型对比分析论证了该模型能较准确反映光伏并网发电系统输出短路电流的大小。     

三相光伏并网逆变器dq旋转坐标系下无差拍功率控制

根据三相光伏并网逆变器dq旋转坐标系下数学模型,推导了三相光伏逆变器输出有功功率、无功功率和电网电压、逆变器输出电压、电流之间关系。提出基于空间矢量调制的无差拍功率控制策略,实现三相光伏并网逆器有功功率、无功功率的快速跟踪和解耦控制,输出三相电流波形正弦度好,有功功率和无功功率波动小,且输出频率固定,有利于滤波电感的设计。在一台12 kW样机上进行了实验验证,实验结果表明三相光伏并网逆变器具有良好的静、动态特性,无差拍功率控制策略正确可行。     

光伏并网逆变器模型预测电流控制研究

在αβ两相静止坐标下建立逆变器输出电流的预测模型,通过评估函数对逆变器输出的不同电压矢量进行最优选择,预测函数计算出下一时刻可能的输出值。当评估函数取值最小时,对应的电压矢量为最优,采用此时的开关状态对逆变器进行控制,实现并网电流快速跟踪参考电流。该控制方法无需脉冲宽度调制信号,通过单次坐标变换,避免了复杂的运算过程,降低了控制偏差。仿真结果表明当参考电流动态变化时,模型预测电流控制能快速跟踪参考电流变化。当光伏电池的光照强度变化时,模型预测电流控制能快速追踪光伏电池最大输出功率点,且逆变器输出电流谐波畸变低。通过对比传统空间矢量脉宽调制控制下的输出波形,验证了模型预测电流控制策略的有效性。     

基于PSCAD的电网电压不平衡情况下光伏并网逆变器控制策略的研究

为了实现光伏并网逆变器在电网电压不平衡情况下能够输出平衡的三相电流,建立了电网电压三相不平衡情况下光伏并网逆变器的数学模型,分析了采用传统同步旋转dq坐标系下PI控制策略的缺点,在研究同步旋转正负序坐标系下双dq-PI控制的基础上,给出了一种改进的dq-PI控制策略。在PSCAD环境下,对传统PI控制策略和改进的dq-PI控制策略进行了对比验证,仿真结果表明光伏并网逆变器采用改进的dq-PI控制策略能够得到三相平衡的输出电流。     

三相并网逆变器模型预测控制研究

三相并网逆变器是连接新能源系统与电网之间的重要环节，针对传统电压电流双闭环并网控制中由于比例积分（Proportionl Integral,PI）调节器饱和造成的稳态性能较差和控制精度不足的问题，采用模型预测控制器代替传统的PI控制器，提出一种三相并网逆变器的模型预测控制策略。建立三相逆变器在两相静止坐标系下的数学模型，分析模型预测的控制过程并对目标函数进行优化，增加逆变器的限流环节。建立离散动态电流方程，对下一时刻的电流值进行预测，根据目标函数最小原则选择最优的空间电压矢量，将其对应的开关状态作用于逆变器实现并网控制。利用MATLAB/Simulink进行仿真分析，验证了模型预测控制策略的可行性，该控制策略提高了并网过程的稳态性能，有效减小了并网电流的谐波畸变。     

三相电压型并网逆变器模型功率预测控制研究

针对三相电压型并网逆变器,采用一种模型功率预测控制策略。首先,在同步旋转d,q坐标系下建立了三相电压型逆变器瞬时功率数学模型。其次,引入预测控制目标函数对逆变器瞬时有功功率和瞬时无功功率进行在线预测,选取最优控制目标函数对逆变器在下一周期进行控制,实现了对指令有功功率和指令无功功率的快速、精确跟踪。最后,仿真和实验结果表明,采用模型预测功率控制算法使并网电流具有很好的稳态特性和较低的谐波畸变率。     

一种适用于不平衡电网情况下的改进型控制策略研究

为了实现光伏并网逆变器在电网电压不平衡情况下能够输出平衡的三相电流,建立了电网电压三相不平衡情况下光伏并网逆变器的数学模型,分析了采用传统同步旋转dq坐标系下PI控制策略的缺点,在研究同步旋转正负序坐标系下双dq-PI控制的基础上,给出了一种改进的dq-PI控制策略。在PSCAD环境下,对传统PI控制策略和改进的dq-PI控制策略进行了对比验证,仿真结果表明,和采用传统的双dq-PI控制相比,光伏并网逆变器采用改进的dq-PI控制策略同样能够得到三相平衡的输出电流,但算法更为简单。     

光伏并网逆变器非线性离散最速误差反馈控制策略

基于LC滤波器的光伏并网逆变器输出电流通常采用dq或αβ坐标系下的线性控制策略,难以克服内外扰动等不确定因素对系统的不利影响,因而系统鲁棒性较差。在重新建立光伏并网逆变器非线性数学模型的基础上,提出一种基于非线性离散最速函数的控制策略,通过误差反馈实现逆变器输出电流的快速无差跟踪,提高系统抗干扰能力。搭建以TI公司DSP2812为控制核心的4.5k W三相光伏并网逆变器样机,实验证明了该方法的优越性。     

光伏并网系统控制策略研究与仿真

在分析光伏并网逆变器的基础上,建立了三相光伏并网逆变器在dq坐标系下的数学模型,采用适用于单级分布式光伏电源逆变器的双环控制结构,将直流侧母线电压控制作为外环,实现直流母线电压的稳定控制;并网电流控制环节作为内环,控制输出电流的稳定,在控制策略上改进了非线性关系对逆变器产生的控制影响.通过仿真验证表明,逆变器输出电流与电网同频同相,提高了电能质量,具有较好的快速性和稳定性.     

带直流电流前馈的光伏逆变器预测控制策略

光伏并网逆变器的控制技术一直是可再生能源发电领域的研究热点.依据单相光伏并网逆变器的特点,在单级式拓扑结构中,通过对传统的电压电流双闭环控制方式的分析,提出了一种带直流电流前馈的光伏并网逆变器电流预测控制方法.该方法首先由并网逆变器的物理模型推导出电流预测控制函数,实现对并网电流的快速控制.分析结果表明,所提方法能加快...     

三相Boost并网逆变器的离散时间预测控制

三相Boost并网逆变器工作在直流输入电压小于电网电压峰值的场合,具有输入电压调节范围宽的优良特性,适合用于燃料电池、光电池等可再生能源系统的单级并网发电.提出一种三相Boost并网逆变器网侧电流的离散时间预测控制.该方法在每一个采样周期内,利用逆变器输出电流的离散时间模型和逆变器产生的7种电流空间矢量,预测逆变器下一个采样周期的网侧电流,并以该电流与理想网侧电流的误差最小作为优选指标,确定下一个采样周期的开关信号.该方法不需要传统Boost逆变器控制中的任何调制策略,方法简单,实现容易.实验结果表明,采用离散时间预测控制的三相Boost逆变器并网系统具有优良的并网性能.     

单相三电平并网逆变器多状态模型预测控制研究

单相三电平逆变系统中,传统有限控制集模型预测控制在较低的采样频率下无法保证输出电能质量。针对这一问题,提出一种多状态虚拟矢量模型预测控制方法。在单个控制周期内,输出多个开关状态,以提高并网电流的电能质量。建立了逆变器预测模型,根据预测矢量初步筛选一组开关状态,每个开关状态的作用时间由所设计的电流代价函数确定。为有效平衡直流母线电压,设计均压代价函数,进一步调整开关状态,得到最终输出到逆变器的开关状态序列。搭建仿真系统并进行了仿真分析,结果验证了所提控制策略的有效性,并网电能质量得到有效提高,直流母线电压波动小。     

光储微电网逆变器有限集模型预测控制

针对光储微电网并网稳定问题提出了一种有限集模型预测控制（FCS-MPC）方案。储能系统双向DC/DC变换器采用电压电流双环控制,以稳定直流母线电压。建立并网逆变器离散化数学模型,将逆变器输出电流作为成本函数控制量,构建电流预测控制器。逆变器电流采用前2步预测,并使用矢量角补偿法对控制过程进行延时补偿。利用MATLAB/Simulink搭建光伏储能微电网仿真模型,对比分析传统控制和模型预测控制的电压电流响应。结果显示,所提方案在负载变化和光伏功率波动情况下,能提高直流母线电压稳定性,减小并网电流畸变率。     

基于模型预测的微电源逆变器控制

微电源逆变器的传统控制方法具有设计复杂、鲁棒性低等缺点,为了提高微电源逆变器的快速准确响应,提出将模型预测控制(model predictive control,MPC)引入逆变器。根据逆变器并网孤岛状态运行需求,设计了模型预测PQ控制方案和基于下垂特性的U/f模型预测控制方案,通过LC滤波器中电感和电容建立微分方程,推导出相应的数学预测模型,在并网运行时,控制逆变器输出电流跟踪由功率指令生成的参考电流;在孤岛运行时,控制逆变器跟踪功率控制器生成参考电压和频率。仿真表明,2种控制方案都实现了有效跟踪,并且相比于传统PI控制,系统响应速度快、超调小控制精度高。仿真证明了控制策略的可行性,使逆变系统达到了良好的控制效果。     

三相LCL并网逆变器无参数滑模预测控制策略

常规三相LCL并网逆变器模型预测电流控制方法存在计算量大、参数鲁棒性差等缺点。为了解决这些问题,提出了一种三相LCL并网逆变器无参数滑模预测电流控制方法。该方法利用滑模控制理论,建立了一种新型无参数电流控制价值函数,无需采用模型参数即可实现并网电流预测控制,从而简化了控制系统的预测过程。此外,该方法省去了逆变器侧电流传感器和电容电压传感器,节约了硬件成本,提高了系统运行可靠性。最后,根据常规模型预测电流控制和滑模预测电流控制的优点,提出了一种三相并网逆变器自适应预测控制方法,提高了并网逆变器控制对模型参数失准的适应能力。实验结果表明,在系统参数失准的情况下,所提出的控制策略具有更小的并网电流控制误差,有效地提高了系统参数鲁棒性。     

电压源型三相逆变器的模型预测控制策略

为了提高电压源型三相逆变器的控制性能,设计了一种新颖的模型预测控制(MPC)策略。新型MPC控制器使用三相逆变器系统的离散时间域模型来预测所有可能电压矢量生成的负载电流,并选择使所设计的成本函数最小的矢量作为最优矢量输出。成本函数中主要考虑的指标是下一个采样周期的电流误差。利用仿真软件和搭建的三相逆变器样机测试平台开展了与传统滞环控制和脉宽调制方案的对比仿真分析和实验。测试结果表明,新型MPC控制器可有效地控制负载电流并且表现出更优的动、静态性能。     

直流电压含二次纹波条件下并网逆变器输出谐波抑制

单相并网逆变器及电网电压不对称情况下的三相并网逆变器,直流母线电压均含有明显的二倍工频纹波分量。受该纹波分量影响,逆变器交流侧输出含有明显的三次谐波,影响逆变器输出电能质量。针对上述问题,利用双重傅里叶变换和开关函数法对并网逆变器的输出谐波特性进行了分析,在此基础上提出了抑制单相和三相逆变器输出三次谐波的改进脉宽调制方法。该方法根据直流母线电压修正调制波,无需提取直流母线电压纹波分量信息,算法复杂度低,易于实现。通过开关函数法详细证明了新型调制方法的可行性,给出了基于该调制方法的单相及三相光伏逆变器的控制策略。仿真验证了所提调制方法可显著降低直流母线电压含二次纹波条件下并网逆变器的输出三次谐波成分。     

基于改进PR控制器的新能源并网检测平台设计

提出一种新能源并网检测平台,用于并网逆变器的性能检测。该平台采用背靠背式PWM变换器的电路拓扑结构,整流器采用基于LC滤波的三相整流器,逆变器采用三个H桥逆变器,分别发生三相电压。检测平台采用电压电流双环控制策略,能够模拟电网电压幅值跌落、三相不平衡、电压谐波及频率偏差等电能质量实际运行情况。为提高输出电压稳态精度,提出一种基波和谐波分开控制的改进的PR控制器,应用于逆变器的控制系统,通过极点配置的方式进行控制参数设计。实验验证了该方法的有效性和可行性。     

基于有源阻抗重构装置的并联并网逆变系统稳定性策略

为了提高分布式并联并网逆变器之间的稳定性和抗电网干扰的能力,首先提出一种广义阻抗模型来表征多并联并网逆变器系统的稳定性,接着提出一种有源阻抗重构策略来增加逆变器的输出阻抗：广义阻抗模型将复杂的传递函数矩阵分解为逆变器输出阻抗矩阵和电网阻抗矩阵,并从理论上推导出更高的逆变器输出阻抗,以增强系统的稳定性和抗电网干扰能力。为验证该方法的有效性,采用16台单相逆变器并联系统进行仿真,并搭建2台并联的并网逆变器平台进行实验。仿真和实验结果证明,所提出的方法能够有效地提高并联并网逆变器系统的稳定性。