弱电网下光伏并网逆变器的数字H∞鲁棒控制器设计

针对弱电网下光伏并网逆变器可能发生的失稳现象,提出一种光伏并网逆变器的数字H_∞鲁棒控制器设计方法。首先建立传统控制策略下光伏并网逆变器的控制模型,并分析其在弱电网条件下的稳定性。为了提高LCL型光伏并网逆变器对电网阻抗变化的鲁棒性,考虑数字控制延时的影响,通过建立离散域下光伏并网逆变器的标准H_∞控制模型,并设计加权函数,求得光伏并网逆变器的数字H_∞控制器。与传统的双闭环控制策略相比,理论分析与仿真和实验结果均表明,所设计的数字H_∞控制器可显著增强弱电网条件下光伏并网逆变器的稳定性。     

单周控制的双降压式并网逆变器

在全面分析双降压式并网逆变器结构原理与工作模态的基础上,提出了其单周控制思想,建立了单周控制模型.对于双降压式并网逆变器,建立了单周控制的模型,并进行了仿真研究,仿真结果验证了理论分析的正确性.与滞环控制比较,单周控制频率固定,使用电流传感器数目减少.     

应用于光伏发电并网逆变器的有源阻尼控制策略

针对三相LCL型并网逆变器存在的谐振问题,建立了基于哈密尔顿系统数学模型,并用串联陷波器的方式对系统谐振尖峰进行抑制。在基于经典控制理论以及PI等传统控制器的基础上,将无源控制（PBC）理论用于三相LCL型并网逆变器控制器的设计,提高了并网系统抗干扰能力。并在MATLAB/Simulink中进行了仿真验证,结果证明了所研究的利用无源控制策略的有源阻尼控制的有效性,使系统输出电流总谐波失真（THD）从0.82%降低到0.5%以下,降低了并网电流的谐波含量,在新能源发电并网中具有一定的研究意义。     

基于LC滤波的光伏逆变器电感电流反馈控制策略研究

针对光伏并网逆变器的特点,基于电感电流反馈控制的光伏并网逆变器,提出了参考电流相位超前的电流内环控制策略。通过分析单相并网逆变器结构,推导了LC滤波器上电压电流矢量关系。加入电网电压瞬时值前馈解耦控制,研究了比例调节和准比例谐振调节两种策略下参考电流与输出电流的关联。基于一台3 kW逆变器为实验平台的理论分析和实验结果表明,采用该策略的逆变器并网电流时刻跟踪电网电压频率和相位,功率因数为1,并网电流谐波失真度低于3%。     

基于描述函数法的光伏直流并网系统稳定性分析

功率控制和电压控制是光伏并网系统的两种常见控制方式,采用传统小信号分析方法对电压控制下的光伏并网系统进行稳定性分析,采用描述函数法对基于扰动观察法的功率控制下的光伏并网系统的非线性部分进行建模与分析。分析了系统参数、控制参数、光伏接入位置等因素在不同控制方式下对光伏并网系统的影响,并从性能和稳定性方面对比了两种光伏并网控制方式。     

带LCL滤波的单相逆变器滑模控制

针对带LCL滤波器的并网逆变器的不稳定性,提出一种基于逆变器侧电流反馈滑模控制策略,间接控制并网电流,以避免系统谐振。将并网电流参考值看成和电网电压成比例,推导出逆变器侧参考电流,解决间接控制并网电流相位滞后问题。理论推导滑模变结构控制律在并网逆变器应用的存在性和系统稳定性,所提控制策略无需增加额外的传感器。应用电压基波信号估计,以减轻电网高次谐波对系统控制的影响。仿真实验证明提出的控制策略可实现逆变器并网电流与电网电压同频同相,提高了系统的鲁棒性。     

光伏并网逆变器的高增益数字PI控制器设计

首先分别在连续域和离散域下对单相光伏并网逆变器进行建模分析,通过对比分析积分控制和谐振控制的频率响应特性,结果表明当系统采样频率较高时,积分控制具有较高的工频幅值增益,离散域下的PI控制可代替PR控制实现对交流信号的跟踪控制。然后基于频率响应法,完成单相光伏并网逆变器的数字PI控制器设计,最后通过实验验证该文理论分析的正确性以及所设计的数字PI控制器的有效性。     

双馈风力发电机无速度传感器控制

提出了一种新型的基于模型参考自适应原理的双馈风力发电机的无速度传感器矢量控制方案.根据双馈风力发电机运行的特点,针对双馈发电机并网前空载励磁阶段和并网后发电运行阶段分别采用了不同的无速度传感器矢量控制方案.在发电机并网前,根据双馈发电机空载时定子侧电压矢量的q轴分量估计发电机并网前转速及转子位置.在并网运行阶段采用了一种基于双馈电机磁链关系的模型参考自适应方法进行转速及转子位置的跟踪.最后在理论分析的基础上,在实验室的双馈风力发电机组模拟平台上进行了实验研究.实验结果证明了该文提出的双馈风力发电机无速度传感器矢量控制方案的正确性和可行性.     

电网频率波动时LCL并网逆变器重复控制研究

针对电网频率波动时,并网电流畸变和谐波较大的问题,提出了静止坐标系下LCL并网逆变器的重复控制策略,该策略可有效降低并网电流谐波畸变率;在静止坐标系下,LCL并网逆变器数学模型无耦合现象,省去了复杂的解耦运算,从而该控制策略简单易实现;在确定电路参数的基础上,对重复控制进行了参数设计,并通过仿真试验证明了理论分析的正确性。研究成果对于提高电能质量意义重大。     

基于内模原理和瞬时值反馈控制的光伏并网发电系统研究

提出了一种基于内模理论的重复控制和瞬时值反馈控制相结合的光伏并网发电系统,利用重复控制改善稳态情况下的并网电流波形,瞬时值反馈控制加快系统的动态响应速度。实验结果表明,系统的并网电流波形和动态响应速度明显改善。     

基于分数阶LCL滤波器的风力发电网侧控制研究

为提高并网电能质量,提出采用分数阶PI（PI^λ）控制器来实现网侧控制、采用分数阶LCL（FOLCL）滤波器进行滤波的方案。首先通过理论推导得出FOLCL滤波器能从根本上避免谐振的特性,然后建立网侧逆变系统分数阶数学模型,并推导分数阶双闭环控制结构,最后在网侧引入PI^λ控制器并对其参数进行设计。仿真实验结果表明：FOLCL滤波器可从根本上避免谐振;所设计的FOLCL滤波器效果明显优于传统的整数阶LCL（IOLCL）滤波器;所建全分数阶逆变并网系统各项指标均明显优于传统方案。     

LCL filter design and robust converter side current feedback control for grid-connected Proton Exchange Membrane Fuel Cell system

Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) systems are environment-friendly systems that can be used as distributed power generation (DPG) system. As DPG units are usually utilized in weak power distribution systems, the grid inductance variations should be investigated during the control design stage of the grid-tied fuel cell systems. In recent years, LCL filter is broadly utilized to grid connection of DPG units, and the proper design of this filter is an important issue. In this paper, converter side current feedback (CSCF) method has been applied due to its innate damping feature to integrate PEMFC fuel cell system through LCL filter into weak power distribution system. The impact of delay should be considered as it limits the stability region of the resonance frequency of the CSCF control method especially, in the presence of wide variations of the grid inductance. Precise-tuned LCL filter design and consequently, the proper choice of the resonance frequency can remarkably affect the performance of the CSCF control. An adequate-tuned design procedure for LCL filter parameters has been proposed in this paper. Step-by-step tuning of the PR controller parameters has also been included to enhance the power quality. The grid-tied fuel cell system with modified-Y-Source inverter and LCL filter as an interface between inverter and grid has been simulated to analyze the quality of the injected power. Simulation results in MATLAB/Simulink environment verify the suitable performance of the proposed power conditioning system as well as its stable operation versus wide variation of weak grid inductance.     

逆变器并联系统死区的环流效应及其抑制方法

针对大功率逆变器易发生的因死区效应引起的并联系统谐波环流问题,提出一种结合谐波电导法的恒定参考电流控制策略,以含LCL型滤波器的逆变器为例,建立其输出阻抗模型,将逆变器死区效应带来的偏差电压影响视为一种同时包含基波和谐波分量的控制扰动量,分析多逆变器并联系统的环流产生机理并给出影响逆变器环流产生的两大因素,引入谐波电导为逆变器谐波电流提供一条回路,同时采用恒定参考电流控制策略来达到抑制谐波环流的目的。最后,在PSIM 9.0平台上搭建仿真模型并进行相关试验共同验证了所提控制策略的可行性。     

基于改进重复控制和模糊PI自整定的并网逆变器设计

为使并网逆变器能够在传输有功功率的同时,补偿本地负荷所需的无功功率,文章提出了一种基于改进重复控制和模糊PI自整定的并网逆变器设计方法,包括电流检测和电流控制两部分。为减小电网谐波对电流检测的影响,采用基于正弦信号积分滤波器(Sinusoidal Signal Integral Filter,SSIF)的电流检测方法。利用改进型重复控制器的零稳态误差能力保证系统的稳态精度,同时,引入模糊控制技术,根据误差大小在线调整PI参数,降低系统的动态响应时间,从而满足最优控制要求。最后,通过仿真研究,证明了基于改进重复控制和模糊PI自整定的并网逆变器设计方法的可行性。     

Feedback linearization based control for weak grid connected PV system under normal and abnormal conditions

This paper proposes a control strategy for interface of distributed energy sources into the weak grid system with a focus on the energy and ancillary services. A novel controller has been designed and implemented to tackle the challenges of coupling terms in the LCL filter, the transient behavior under sudden changes, and the voltage support under fault condition using the feedback linearization technique. The controller proposed has been implemented on the PV system connected with the weak grid using the LCL filter and the performance of the controller has been verified using Matlab/Simulink through simulation under different conditions. The results of the controller proposed have been compared with the conventional PI dual loop controller. The simulation results obtained demonstrate the effectiveness and simplicity of the controller design strategy.     

基于虚拟磁通的并网逆变器直接功率控制研究

基于传统直接功率控制的策略思想,改变以L电感并人电网的拓扑结构,提出基于LCL滤波器的直接功率控制,系统分析有源阻尼,谐波抑制,虚拟磁通估计和锁相环PLL等控制算法,进而提出改进的直接功率控制策略。在MATLAB／SIMULINK的仿真平台上,分别搭建光伏并网的主电路模型。以及包含有源阻尼,谐波抑制,虚拟磁通估计和PLL模块的统一协调的控制系统,仿真结果表明改进的直接功率控制能有效改善并网逆变器的电流质量,降低总谐波畸变率,并使电网电压和注入电网电流同相,功率因数为1。     

1 kW离网逆变器的设计及应用

设计了一种1 kW单相高频离网型逆变器,扩展了工频电力电子设备的应用场合。核心控制器为飞思卡尔的MC56F8023。直流输入电压通过推挽电路进行升压,再经全桥逆变电路和滤波电路可输出可靠的单相工频正弦波交流电压。实验证明,所制作的逆变器具有较好的性能。     

交流励磁用LCL滤波的PWM整流器的研究

提出了采用LCL拓扑的滤波器来减少PWM调制导致的交流电流中的高次谐波的方案,对LCL滤波的三相电压型PWM整流器电路拓扑进行了分析,给出了LCL滤波器及LCL滤波的三相电压型PWM整流器的数学模型.采用了电压电流双闭环控制策略,对电压电流环的设计作了介绍.为了提高系统的稳定性,采取了电容串联电阻的方式.仿真结果表明,LCL滤波的整流器要比纯电感滤波器在滤除高次谐波方面效果好得多.仿真结果验证理论分析的正确性.     

中频隔离型光伏±35kV/500kW直流变流器研究与工程应用

首先提出一种中频隔离型光伏±35 kV/500 kW直流变流器,该直流变流器由三相T型三电平并联中频逆变器模组、中频400 Hz/24脉波移相升压变压器、三相二极管整流桥以及高压滤波电路组成,该变流器具有升压比高、结构简单、成本低的优势;其次,为了实现逆变器并联模组有功、无功功率的实时均分,采用一种瞬时功率均分的功率主从控制方案;接着,提出一种基于中频变压器无功补偿的改进型LCL滤波器参数设计方法以提高变流器的效率。最后,通过Matlab/Simulink仿真以及张北国家大型风电并网系统研发（实验）中心建设的光伏发电中压直流汇集现场示范工程,对所提直流变流器的设计理念和控制方法进行验证,现场并网实测最大效率为96.33%,升压比高达88,输出电压±35 kV,仿真和实验结果证明了所提直流变流器的可行性。