准比例谐振控制的单相逆变器并联控制技术

针对传统的逆变器控制策略对交流信号跟踪出现的偏差问题,在准比例谐振控制器的双环控制基础上,提出输出有功功率和无功功率与输出电压相位和幅度解耦后的新型下垂控制算法。应用时变相量法建立并联系统的小信号模型,分析下垂系数的变化对系统稳定性和动态性能的影响。仿真实验结果表明,利用准比例谐振控制器和新型下垂控制策略能有效地实现单相逆变器并联控制。     

电流瞬时值控制的逆变器并联系统

对采用最大电流控制法、平均电流控制法、3C电流控制法和加权电流控制法等电流瞬时值均流控制的逆变器并联系统进行统一建模,提出了一种统一的小信号模型.利用该模型,可以很方便地分析系统在电路参数一致和不一致情况下的均流环稳定性问题.对多台并联系统的阻抗匹配特性问题进行了研究和探讨,讨论了均流环控制参数和并联逆变器台数对并联系统均流性能的影响.通过对两台220 V输出、单台最大输出功率为1 kW的逆变器并联系统进行实验,验证了理论分析的正确性.
     

多并网逆变器耦合谐振特性

针对多LCL滤波型并网逆变器并联并网系统的复杂耦合谐振问题,建立单台逆变器的数学模型,并扩展成多台逆变器并联系统的数学模型.考虑逆变器自身、并联逆变器和电网单独作用时的等效电路模型,提出一种基于叠加定理的多逆变器并联系统小信号等效简化电路.利用频域分析法仿真分析了多逆变器并联的耦合谐振特性,并与单台逆变器谐振特性进行了对比分析,结果表明,多逆变器并联系统会出现额外的谐振尖峰,且谐振峰值和频率与并联逆变器的数量有关.     

基于改进变参考电压法的下垂控制策略研究

微电网在孤岛模式下多逆变器并联运行,并联系统采用传统下垂控制策略时,存在由于线路阻抗差异造成无功功率分配不合理的问题,为解决此问题对现有文献中的变参考电压法加以改进。提出针对线路阻抗差值通过功率补偿系数匹配阻抗差值来调节各逆变器的参考电压。该改进控制策略不仅实现了无功功率的合理分配和无功环流的抑制,而且避免了系统出现较大的电气波动,保证逆变器输出端电压的质量。在MATLAB中搭建两台并联逆变器的仿真模型,通过对比分析改进策略与传统的下垂控制策略。仿真结果验证了该改进策略兼顾功率的合理分配和输出端的电压的稳定性的制两方面的要求,有效抑制系统无功环流。     

带有虚拟阻抗的逆变器并联改进型下垂控制

给出了一种单相电压源逆变器(VSI)并联系统的控制策略.该控制策略应用dq变换得到有功电流和无功电流来替代传统下垂控制中的有功功率和无功功率,降低了负载电压波动对下垂控制方程的影响.为了进一步提高逆变器的输出特性及更大程度上消除环流,在下垂控制的基础上加入了虚拟阻抗控制.相比其他控制方法,该控制策略不但可以使逆变器工作过程实现输出有功功率的均分,而且具有良好的动态特性.同时,无互联线控制方式使得该方法便于逆变器的热插拔和冗余设计.仿真结果证明了该控制方法的可行性和优良性能.     

基于虚拟阻抗的低压微电网功率均分控制策略

在低压逆变器并联系统中,各逆变器之间存在线路阻抗不匹配的情况,针对传统下垂控制策略无法实现无功功率的精确均分,且会产生较大环流的问题,提出一种基于虚拟阻抗技术的改进下垂控制策略。该控制策略中,首先采用虚拟阻抗技术使等效线路呈感性,以实现功率完全解耦;其次在无功-电压下垂控制的基础上,采用电压补偿的方法解决无功功率无法均分和系统环流较大的问题;最后搭建逆变器并联系统仿真模型进行验证分析。结果表明,该方法能够很好地实现无功功率的精确均分,补偿因虚拟阻抗而产生的电压降落,同时减小了逆变器系统间的无功环流量,加快其动态响应速度,提高了系统的稳定性和可靠性。     

dq0坐标系下微网电压电流双闭环下垂控制方法及其逆变器设计

下垂控制是在微网中广泛使用的一种控制策略,下垂控制的逆变器联网运行时,微源输出功率为下垂曲线在频率等于50 Hz处的功率值,逆变器相当于恒功率输出。在介绍了下垂控制的基本原理和具体实现方法的情况下,研究了下垂控制的逆变器并网运行时的特性,得出了线路阻抗和下垂系数均象征着并网过程中系统阻尼的结论,设计了下垂控制的功率控制器和逆变器输出端滤波器的参数取值,利用matlab模型对设计进行仿真,并设计了下垂控制离网运行时的频率恢复控制方法。     

提高多逆变器并网运行稳定性的控制方法

针对微电网中多逆变器并列运行时功率分配不当导致分布式电源并网困难,特别是功率动态分配的情况下系统可靠性更加恶化的问题进行研究。首先建立了多机下垂控制模型,推导下垂系数与分布式电源容量的匹配方程,并分析系统的静态稳定性。其次,提出了一种下垂控制与虚拟同步发电机控技术相结合的功率控制策略。通过增大逆变器的惯性和阻尼系数,抑制了微电网的频率波动,从而在输出功率静态稳定的同时,削弱了分布式电源并网产生的冲击,提高微电网运行的稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性。     

面向多逆变器的微电网冗余群控策略

为了解决在微电网系统中多台逆变器的冗余群控的问题,提出3层式控制方法,第1层为新型改进的下垂控制,通过引入感性虚拟阻抗,使得逆变器等效输出阻抗仅由滤波电感决定,设计出稳定性优良的双环下垂控制器;第2层为同步控制,基于幅值和频率参考值正反馈的同步并网控制原理,采用公共连接点断路器两侧相位及电压幅值信息,对下垂控制进行反馈同步调节;第3层为补偿控制,结合补偿传递函数及下垂控制结构,设计出电压幅值与频率的补偿量模型,来弥补下垂过程中产生的稳态误差.结果表明,该控制策略可以满足微电网的可靠运行,具有良好的动态和稳态性能,真正实现了微电网中多台逆变器的冗余群控管理.     

基于磁链-相角下垂的新型有功负荷分配控制研究

在传统的电压-频率下垂控制中存在复杂的多重反馈环路和较大的频率偏差,采用相角下垂控制可以有效地减小频率偏差但会影响有功分配的准确性,针对这些问题提出了一种基于磁链-相角下垂的新型有功负荷分配控制策略。首先,推导了基于虚拟磁链的相角下垂控制方法。然后,分析了磁链-相角下垂控制中影响有功分配的因素,进而提出了一种新型的有功负荷分配控制方案。该方案在不影响系统稳定性的前提下,通过加入补偿控制使并联逆变器按照其额定容量实现准确分配。最后,在一个具有并联逆变器的微网模型中验证了所提控制策略的有效性。仿真结果表明:所提控制策略能同时实现有功功率的准确分配和频率的零偏差,并且该策略采用直接磁链控制取代了传统的多重反馈环路,控制简单,动静态性能良好。     

光伏并网发电系统的小信号建模与分析

研究了两级式三相光伏并网发电系统的小干扰稳定性.建立了完整的小信号模型,包含光伏阵列出口侧稳压电容、Boost电路、L滤波器、MPPT控制器和并网逆变控制器.基于PSCAD/EMTDC的仿真模型,利用特征值分析法研究了系统的小干扰稳定性,计算了控制器参数变化时的系统特征值轨迹,据此调整控制器参数.小信号分析与仿真结果表明,合理调整控制器参数,可以提高系统的小干扰稳定性.     

孤岛运行光储微电网控制策略研究

光储微电网孤岛运行时存在电能质量差、系统稳定性差等问题。系统的控制策略多为基于PI控制的双闭环控制算法,导致动态响应速度慢。针对这一问题,提出了一种考虑新能源波动的多步预测有限集模型预测控制（FCS-MPC）策略。首先,对DC-DC变换器采用稳压控制,为逆变器提供稳定的直流电压提高系统的稳定性;然后,对光伏逆变器采用恒功率控制策略维持稳定的功率输出,对储能逆变器采用基于多步长改进模型预测控制（MPC）的下垂控制,以实现对参考电压的快速跟踪及负荷功率的合理分配,而且多步长改进MPC可降低传统MPC的预测误差,提高系统的稳定性;最后,利用MATLAB搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于T-S模型的随机双线性系统的稳定问题

主要研究了基于T-S模型的随机双线性系统的稳定性问题。首先,利用并行分布补偿方法设计控制器,确保闭环系统是随机渐近稳定的。其次,基于It^o随机稳定性理论,利用Lyapunov函数方法、不等式变换技巧和Schur补引理,证明了定理所给的稳定条件下的结论是成立的。设计方法的有效性通过一个数值例子来验证。     

逆变弧焊电源动态仿真及实验研究

在半桥电路小信号模型的基础上,采用平均电流控制方式设计了逆变直流弧焊电源的双闭环控制系统,并确定了其电流控制器和电压控制器的增益及各零点、极点角频率;在Matlab/Simulink环境下,利用所设计的控制器,建立了半桥逆变直流弧焊电源双闭环控制系统的动态仿真模型,在大信号下对逆变弧焊电源的稳态及空载-短路、短路-负载和负载-短路的动特性进行了仿真和分析,根据仿真结果对主电路和控制系统参数进行了优化设计;在所研究样机上进行了一系列实验。所得实验波形与仿真波形基本吻合,验证了研究方法的合理性,为逆变弧焊电源的设计提供了一种有效途径。     

VSC-HVDC互联系统电压稳定控制策略

柔性直流输电系统具有有功无功可独立解耦控制的特点,使其不仅可以实现直流系统内有功的合理分配,还可以通过对无功的控制辅助所连接的交流系统以维持电压稳定。为充分挖掘电压源型换流站无功输出潜力,提高与之连接的交流系统的电压稳定性,作者提出一种基于VSC-HVDC互联系统的电压稳定控制策略。在两端柔性直流系统中,对整流站采用直流电压偏差斜率控制,逆变站采用定直流电压控制,按照无功优先模式设置电流限幅即以无功电流的大小决定有功电流的限幅值,分别针对整流站和逆变站设计有功电流动态限幅控制器,扩大无功电流限幅值。在不需要站间通信的情况下,将VSC-HVDC输电系统部分有功转换为无功,提高了换流站的无功输出能力,以此减轻扰动或事故端系统调整无功的负担。通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提控制策略充分利用了VSC-HVDC互联系统的功率调整能力,提高了VSC-HVDC互联系统的交流电压稳定性。该控制策略为通过VSC-HVDC系统连接的交流系统的电压稳定问题提供了一种新的解决方案。     

无互联线逆变器并联控制的一种改进下垂算法

通过对逆变器并联运行系统的数学模型详细分析,提出了一种改进的下垂控制算法,以实现无互联线运行.在该改进算法的每一个下垂表达式中,都包含有有功功率项和无功功率项,同时引入了有功功率和无功功率的微分项.有功功率和无功功率项用来保证稳态特性,而微分项用来改善动态特性.仿真结果表明,采用该改进算法的并联控制系统,稳态性能好,动态响应快,模块间的功率均分性能和环流抑制能力良好.     

基于参数模型辨识的逆变器重复控制

为了获取逆变器系统谐振频率点,实现有效的逆变器重复控制,提出一种用伪随机序列辨识逆变器模型,获取逆变器参数模型,设计基于反相模型的逆变器重复控制器的方法.详述传统重复控制方法的局限、基于采样模型的重复控制方法的难点、伪随机序列的产生方法、逆变器系统辨识的关键步骤以及逆变器反相模型的改造方法.结合这些方法,设计基于参数模型辨识的逆变器重复控制策略.实验结果表明,该方法既能够为确定逆变器系统谐振频率点提供方法,给重复控制器稳定性设计带来方便,同时获得优良的非线性负载控制效果.