三相四线三电平APF并联运行有源阻尼方法

由于滤波性能良好,电感-电容-电感(LCL)滤波器被越来越广泛地应用于有源电力滤波器(APF)。对于单台应用的APF来说,一般采用基于并网电流反馈的有源阻尼方法衰减LCL滤波器的谐振尖峰。然而,在多台APF并联运行以提高补偿容量的场合,传统的有源阻尼方法抑制谐振的效果会显著降低,甚至造成系统无法正常运行。本文在推导并联运行APF的LCL滤波器等效模型的基础上,提出一种新型有源阻尼方法。该方法根据系统并联台数对有源阻尼控制器参数进行自适应调整,提高了APF并联运行系统参数的鲁棒性和系统的稳定性。在3台三相四线三电平APF并联运行系统上的仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。     

模块化APF并联建模及谐振分析

本文首先建立了单台APF小信号等效模型,从PCC处将单台APF等效模型拓展到多台并联模型,通过对谐振电流特性的分析,我们得出了两台APF并联具有与N台APF并联相似的谐振电流特性,分析了APF补偿电流突变和并联台数对并联系统谐振特性的影响。最后,通过实验研究,验证多台APF并联系统小信号等效模型和谐振特性分析的正确性。     

多模块并联逆变器系统中网侧电抗对谐振特性的影响分析

新能源并网发电系统中常采用LCL型滤波器的多台逆变器模块化并联结构。由于LCL型滤波器本身故有的谐振特性,故实际应用中常采用无源阻尼或者有源阻尼的方法抑制谐振峰幅值。在理论研究中,通常将电网抽象为理想三相电压源而未考虑网侧电抗取值对系统谐振特性的影响;但在实际工程应用中,由于变压器漏感或线路自感等因素电网侧存在不可忽略的电抗。该文从多模块并联逆变器系统的控制结构入手,通过建立数学模型给出多台逆变器并联情况下系统谐振特性的分析方法,提出单台等效模型,并定义了新的变量——网侧总电抗Lc。深入分析使用有源阻尼时网侧总电抗取值对常用阻尼策略效果的影响,并给出保证系统稳定前提下网侧总电抗的取值范围。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于PSC-PWM的MMC-SAPF中压配电网谐振阻尼技术

中压(medium voltage, MV)配电网中无功补偿电容器易与网侧电感形成并联谐振，放大公共耦合点(point of common coupling, PCC)电压。为了应对两电平并联型有源电力滤波器(shunt active power filter, SAPF)不适用于中压配电网场合，且只抑制谐波不能解决谐波与谐振同时存在的问题，提出了一种基于模块化多电平的并联型有源电力滤波器(modular multilevel converter based SAPF, MMC-SAPF)的谐振阻尼技术。首先分析了MMC-SAPF的工作原理，采用载波移相调制策略(phase shifted carrier PWM,PSC-PWM)以及电容电压平衡控制策略，以实现MMC-SAPF的高等效开关频率。然后分析了MV配电网的谐振机理，指出谐波抑制策略失效的原因，在此基础上，提出将MMC-SAPF控制为谐振频率处的虚拟电阻，提高系统阻尼比以治理谐振。搭建了一台60 V/2 kVA的实验样机，并构建7次谐振环境，实验结果验证了复合控制策略阻尼谐振的有效性。     

多机并联光伏逆变器系统谐振抑制策略

首先建立了多机并联逆变器系统的数学模型,并从逆变器并联台数和电网等效阻抗两方面分析了系统的谐振特性;在此基础上,提出了一种多机并联逆变器全局谐振抑制策略,对其中一台逆变器进行附加阻尼控制,通过引入二阶带通滤波器控制器,使添加的虚拟电导仅作用于谐振频率处而不对系统的基波性能产生影响;最后通过MATLAB/Simulink软件进行仿真验证,结果表明所提控制策略有效、可行。     

孤岛模式下逆变器并联系统的谐振特性分析及其抑制策略研究

针对孤岛模式下逆变器并联系统的谐振问题,首先建立考虑数字控制延时以及数字滤波等非线性因素的单台逆变器系统等效模型,并由此扩展得到孤岛模式下多逆变器并联系统的等效模型。进一步提出利用孤岛模式下逆变器并联系统的等效导纳进行系统的谐振特性分析,分析结果表明多逆变器之间谐波交互可能引发系统谐振,且系统的谐振特性与虚拟阻抗、负载以及反馈滤波器等因素密切相关。最后,针对系统的谐振抑制提出合理选取虚拟电感大小并在电流反馈环节引入串联反馈滤波器的新策略。实验结果验证了所建孤岛模式下逆变器并联系统数学模型的正确性以及所提出的谐振特性分析方法和谐振抑制策略的可行性。     

考虑位置因素的风电次同步谐振阻尼特性与风机台数关系机理研究

针对双馈风机接入串补系统引发的次同步谐振(Sub-synchronous resonance,SSR)问题,现有文献多研究单台风机经串补线路送出系统的次同步谐振特性,鲜有文献考虑系统次同步谐振特性与风机台数之间的关系。文章利用阻抗分析法,建立了风电-串补系统小信号阻抗模型,针对单一位置风场和不同位置风场,分别建立其风电-串补输电系统模型,利用阻抗稳定条件研究了2种情况下风电-串补系统次同步谐振阻尼特性与风机台数之间的关系。研究表明,对于单一位置风场,风电-串补系统的次同步谐振阻尼特性与风机台数之间既有可能为单调关系,也有可能为非线性关系;对于不同位置风场,风电-串补系统的次同步谐振阻尼特性与远近端风场风机台数的关系并不一致,远端风场风机台数增加,系统的次同步谐振阻尼特性逐渐改善;近端风场风机台数增加,系统的次同步谐振阻尼特性逐渐恶化,并利用RT-LAB仿真验证了分析的正确性。     

基于有源阻尼的多逆变器并网谐振抑制

由于电网阻抗的耦合作用,基于LCL滤波器并网的光伏逆变器之间会产生并联谐振。针对多逆变器并网的谐振问题,提出了一种基于多逆变器并网闭环控制模型的有源阻尼控制策略。基于多逆变器并网拓扑,依据戴维南等效定理建立了多逆变器并网的闭环数学模型,分析了多逆变器之间的谐振机理;采用电容电流反馈构成有源阻尼以抑制并网谐振,给出了基于滤波电容电流反馈的多逆变器并网闭环控制框图;依据谐振阻尼表达式研究了有源阻尼系数对并网系统的稳态及动态特性的影响。在三台10 k W并网逆变器上进行了无阻尼环并网控制算法与加入有源阻尼环控制算法的对比实验,实验结果表明了所提出的有源阻尼控制方法的有效性和可行性。     

注入式混合型有源滤波器研究

提供了一种大容量、低成本的注入式混合型有源滤波器以适用于高压系统同时进行谐波抑制和无功补偿,其中,利用大容量无源滤波器实现谐波抑制和无功补偿;采用有源滤波器改善系统滤波效果并阻尼无源滤波器与系统阻抗之间的串、并联谐振。讨论了采用检测电网电流的控制策略时,注入式混合型有源滤波器的工作原理,其基本思想是通过对有源部分进行适当控制来等效增大电网支路的谐波阻抗。从抑制电网阻抗与无源滤波器之间的串、并联谐振,改善无源滤波器的滤波效果以及提高整个系统的鲁棒性3个方面详尽分析了注入式混合型有源滤波器的稳态补偿特性。相关仿真结果及工程应用效果均证明了该混合型有源滤波器对于同时进行谐波抑制和无功补偿的可行性。     

APF多机并联系统谐波谐振交互特性及抑制策略

为提高有源电力滤波器(APF)多机并联系统的运行可靠性,首先对APF多机并联系统构成的高阶电网络进行等效数值建模,推导得到APF间及其与电网间谐波交互的解析表达式,并将谐波交互特性分解为3类交互耦合系数。接着基于APF参数非一致性前提,分析系统谐振特性在不同并联数量下的演化趋势,提出一种基于准谐振控制的新型有源阻尼策略,在不额外增加传感器的前提下实现等效虚拟阻尼。最后,搭建APF双机并联系统实验平台,验证了所提方法的可行性和有效性。