LCL滤波的风力发电网侧变流器不同控制结构下的性能研究

风力发电系统中LCL滤波器的电网侧电流反馈和变流器侧电流反馈都可用作电流闭环控制,但不同的电流反馈控制结构会对变流器产生不同的影响.分别在理想电网无阻尼电阻、非理想电网无阻尼电阻和理想电网有阻尼电阻3种情况下对风力发电网侧变流器进行了分析.建立了电网电压定向的同步旋转dq坐标系下的风力发电网侧变流器数学控制模型,其中PI控制器被用于补偿被控电流的误差.根据推导出的不同电流控制结构下的闭环传递函数,对其进行了根轨迹分析.通过分析及仿真发现变流器侧电流反馈控制结构相对于电网侧电流反馈控制结构控制算法较复杂,但是系统稳定性好,电网电流的谐波畸变率较低,而电网侧电流反馈控制结构尽管抗电网扰动性较强,但调节器参数受到很大限制,系统动态响应速度较慢,稳态精度较低.     

电网电压不平衡下三相VSR的优化控制策略

电网电压不平衡时,以电网平衡为约束所设计的三相电压型PWM整流器(VSR)会出现不正常的运行状态.其交流侧将产生负序电流,使网侧电流严重不对称.提出了基于同步旋转坐标系的三维复空间瞬时功率定义方法,适合于三相VSR不平衡控制和功率分析.同时在此基础上提出抑制交流侧负序电流的控制策略,最后进行了系统仿真.结果表明,该控制...     

面向电流源型PWM整流器直流侧电压的多环路控制策略

三相电流源型PWM整流器作为低压直流配电系统有源前端时,因网侧LC滤波环节和直流侧电容的存在使系统控制难度增加。首先,在同步旋转坐标系下建立电压定向数学模型,通过控制网侧电流d轴与q轴分量,完成系统有功、无功功率的独立控制;其次,基于相量法提出一种电容电流补偿方法,仅构建电容电压前馈通道,实现间接电流控制策略下功率因数校正;然后,采用电容电压反馈有源阻尼法对网侧LC谐振进行抑制,详细分析反馈增益对系统稳定性的影响;此外,该文通过在内环引入直流侧电感电流反馈以及阻尼因子,进一步改善系统性能;之后,利用频域法与根轨迹法对整个控制环路进行分析,辅助Matlab/SISO设计工具,在离散域中直接优化设计控制器零点位置与环路增益;最后,通过仿真和实验结果验证了所提出方法的可行性和有效性。     

LCL滤波并网逆变电源的控制策略研究

针对LCL滤波的并网逆变电源采用直接并网电流单闭环控制时,存在系统稳定性和控制精确度等问题,提出一种控制策略.控制方案采用电网侧直接入网电流有效值作为外环反馈值,桥臂侧电感电流的瞬时值作为内环反馈值的双闭环控制策略,对该方案进行系统建模并结合劳思-赫尔维茨稳定判据验证控制系统的稳定性,给出该控制策略的理论依据和实现方法...     

LCL型APF逆变器侧电流控制新方法

提出了一种基于逆变器侧电流反馈的LCL型有源电力滤波器(APF)电流闭环控制方法,该方法在传统单一逆变器侧电流反馈控制基础上,增加了LCL滤波电容电流的反馈调节,以提高系统控制精度并抑制LCL型滤波器与电网参数的谐振。理论分析和实验结果表明,相对于传统单一逆变器侧电流反馈控制和网侧电流反馈结合滤波电容电流反馈控制的两种典型算法,基于该控制策略的电流闭环控制系统具有较大的稳定裕度和阻尼作用,相应地,系统具有较强的稳定性和较好的谐振抑制能力。     

基于滤波器状态反馈的矩阵变换器网侧电流闭环策略

滤波器的引入降低了矩阵变换器轻载时的网侧功率因数,而滤波器的谐振特性更会导致系统不稳定。针对该问题,提出一种基于滤波器状态反馈的矩阵变换器网侧电流闭环控制策略,该策略以同步旋转坐标系下网侧电流为控制目标,并将滤波器状态变量的瞬时扰动引入电流环,对虚拟整流级电流矢量的期望值进行实时补偿,并根据补偿后的电流矢量期望值调制矩阵变换器。通过设置合理的反馈系数矩阵,滤波器的状态反馈使系统闭环极点移至更稳定的区域,增强了系统的稳定性。最后,实验结果表明该策略可以有效阻尼矩阵变换器动态过程的振荡,并能在全功率范围内使网侧保持较高功率因数。     

电网功率可控型太阳能电池-电网-蓄电池混合供电不间断逆变电源

提出一种基于直流母线互联的电网功率可控型太阳能电池、电网以及蓄电池混合供电的不间断逆变电源.详细分析了该系统的结构组成及工作机理,建立了系统的功率模型.进一步提出考虑电网正常、异常等多种情况下的具有太阳能最大利用率的电网功率、太阳能电池发电功率、蓄电池供/充电功率协调控制策略.系统具有效率高、网侧电流谐波低、直流母线电...     

电网故障下直驱风电系统网侧变流器控制

在直驱风力发电系统控制中,网侧变流器采用电网电压定向矢量控制策略,因此快速而准确地检测电网基波电压的大小和相位在网侧变流器同步化设计中是很关键的。介绍基于对称分量法的同步坐标系锁相方法和双同步坐标系解耦锁相方法;研究在不平衡电网电压下变流器中使用的2种不同电流控制器的性能,这2种控制器是基于正参考坐标系和负序分量前馈控制(VCCF)的电流控制器和基于正负序参考坐标系(DVCC)的双电流控制器。仿真和实验结果表明:在电网电压出现不平衡时,精确地检测电网电压基波的正、负序分量并且使用正负序旋转坐标系下双电流控制策略,在网侧变流器控制中起到了一个很关键的作用。     

基于双环控制的三相PWM整流器研制

为解决三相电压型PWM整流器有功电流和无功电流互为耦合问题,采用基于电流前馈解耦的方法,在三相电压型PWM整流器的同步旋转dq坐标系中的数学模型基础上,建立了电压和电流双环控制系统,同时给出了具体设计方法;最后基于DSP控制芯片搭建了整流器的试验样机,并给出了硬件设计和软件流程图;试验结果表明:整流器直流侧输出电压稳定,网侧输入电流正弦化,且功率因数接近于1,可显著抑制谐波对电网的干扰,改善电网运行品质。     

基于变流器改进控制的双馈风电机组SSO抑制方法

针对双馈风电机组经串联补偿电网运行时发生的次同步振荡问题,建立了双馈风电机组统一导纳模型,并根据变流器控制特点,进一步研究了抑制次同步振荡的策略。基于d-q坐标系下双馈风电机组统一导纳模型,利用广义奈奎斯特判据分析了双馈风电串补输电系统次同步振荡的主要影响因素,研究了在转子侧变流器上采用定子电流扰动反馈,在网侧变流器上利用网侧变流器电流扰动反馈的附加阻尼控制策略。比较分析了在转子侧变流器和网侧变流器上同时附加阻尼控制对次同步振荡的抑制效果,结果表明同时附加阻尼控制在串补度较高的情况下也能抑制次同步振荡。最后,通过仿真验证了所建模型及理论分析的正确性。     

LCL滤波并网逆变器的控制策略

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比,利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果,特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势,但是仅采用直接入网电流控制时,LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素,且可以直接控制入网电流的单位功率因数,采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对该方案进行系统建模,并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明,该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。     

弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器改进控制方法

由于电网阻抗的存在,并网逆变器的控制系统与电网阻抗相互耦合,弱电网条件会影响并网逆变器的稳定性。并网逆变器控制系统中通常使用锁相环来获取电网同步信息,其动态特性是影响系统稳定运行的关键因素。分析弱电网情况下锁相环输出对系统稳定性的影响,在此基础上提出一种提高系统稳定性的控制方法。在同步旋转坐标系下建立了包括电流环、锁相环和滤波器等环节的三相并网变换器阻抗模型,分析不同电网阻抗和锁相环带宽与并网逆变器稳定性的内在联系。结合阻抗模型中系统电压通过锁相环对电流环的影响,提出一种改进的前馈控制方法来减小锁相环输出影响,前馈环节中包括系统电压、锁相环动态特性和滤波器等环节。分析表明,改进的控制方法能够有效提高并网逆变器在弱电网条件下运行的稳定性。实验证明了所提方法的正确性。     

弱电网下多并网逆变器谐振失稳研究综述

并网逆变器引入的谐振问题将直接影响并网电流质量和系统的稳定运行。该文从并网逆变器系统稳定性分析方法、稳定性影响因素和谐振分析方法三方面进行综述。首先介绍了并网逆变器拓扑和控制方法。其次,对比了状态空间法和阻抗分析法在并网逆变器系统稳定性分析中的应用,研究了并网逆变器输出阻抗建模方法。然后,分析了电网阻抗、逆变器参数、锁相环、逆变器并联数量等因素对并网逆变器系统稳定性的影响。最后,采用传统频域分析法和模态分析法分别分析了多并网逆变器系统的谐振失稳机理,探索了模态分析法在多并网逆变器系统谐振分析中的优势及应用前景。     

基于阻抗分析法的风储并网系统谐波稳定性分析

储能系统多通过逆变器接入电网,大量的并网逆变器会对网络的稳定性造成较大的影响,易引发谐振。建立了风储并网系统的阻抗模型,研究了风机转子侧电流环比例增益和积分增益、储能逆变器电流环比例增益和积分增益对系统稳定性的影响。采用基于入网电流反馈的有源阻尼振荡抑制策略,提高弱电网条件下风储并网系统的谐波稳定性,并分析了其控制参数对谐波振荡抑制的影响。最后通过仿真结果,验证了分析结论的准确性和方法的有效性。     

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。     

弱电网中基于调节器重构的多机并网稳定性研究

多逆变器并联并网的方式常见于光伏电站,以满足大规模发电的实际需求。但在弱电网中,由于电网阻抗不可忽略,导致多机并网系统的稳定性受到严重威胁。针对弱电网中多机并网稳定性问题,将弱电网下的三相LCL型并网逆变器作为研究对象,建立多机并网模型,分析了电网阻抗对系统稳定性的影响机理,由此提出一种基于调节器重构的控制策略,调整多机并网系统的零极点分布以提高系统的稳定性,最后研制了两台参数相同的三相LCL型并网逆变器实物平台,通过实验对该控制策略的正确性和有效性进行了验证。     

基于DSP控制的多输出并网逆变器

针对世界各国电网电压规格种类较多的情况,提出一种基于DSP控制的可输出多个国家电网电压规格的并网逆变器。通过DSP控制和2台逆变器的串联和并联,实现了多种规格电网电压的输出,且串联和并联2种运行模式不影响系统的稳定性。详细阐述了逆变器的工作原理,分析了2台逆变器在串联模式下的均压和在并联模式下的均流效果,及串联和并联2种运行模式对系统稳定性及相对稳定性的影响,并以一台1 000 VA基于DSP控制的串并联双降压式半桥逆变器进行了实验验证。实验结果表明在串联和并联2种运行模式下2台逆变器具有很好的功率均分度。     

单相光伏并网逆变器电流控制方法研究及分析

针对并网逆变器的电流控制方法进行了分析研究,通过分析,采用了一种带电网电压前馈和准PR控制的双电流环控制方法,并就其关键的比例谐振控制（ＰＲ）进行了理论分析和参数设计。为分析该方法对抑制谐波,改善电能质量的作用,建立了并网逆变器控制系统仿真模型,并通过仿真试验,分别研究了在电网正常、电网电压突变、电网含低次谐波3种情况下比例积分（ＰＩ）控制和PR控制方法的控制效果,对于研制单相光伏并网逆变器控制系统具有一定参考价值。     

基于无源控制的并网逆变器特定次谐波电流抑制方法

新能源发电多位于我国西北部等弱电网地区,该地区电网电压谐波含量大。受电网电压谐波与开关特性的影响,并网逆变器的并网电流容易发生畸变现象,影响系统稳定性。为了应对此问题,文中针对三相并网逆变器提出了一种基于无源控制的特定次谐波电流抑制方法。首先建立三相并网逆变器欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)数学模型,并设计电流环无源控制器;然后结合多重参考系方法（Multiple Reference Frame Method,MRF）,引入误差电压补偿环路,对谐波电流进行了独立控制;最后搭建了系统仿真模型,并与传统PI控制和无源控制进行了对比仿真研究。仿真结果表明,所提控制方法在兼具无源控制优点的同时能够有效抑制三相并网逆变器的谐波电流,提高并网电流的电能质量,降低滤波器的设计要求,提高并网逆变器的弱电网适应能力。     

LCL型并网逆变器的网压滤波前馈控制策略

LCL型并网逆变器的网压比例前馈策略因其实现方式简单、谐波抗扰能力良好而受到广泛应用,但是该策略在弱电网下的适应性较差,并网逆变器的前馈通道与电网阻抗产生交互影响,使得系统稳定性随着电网阻抗的增大而显著下降,恶化了入网电流质量。以改善网压比例前馈策略的适应性为目标,提出了一种基于多二阶滤波器的网压前馈控制策略,即在前馈通路上引入多个二阶滤波器,实现电网电压的选择性反馈。详细分析了该策略的输出阻抗特性以及谐波扰动的抑制情况,分析结果表明,该策略不仅可实现电网背景谐波的抑制,而且又不削弱系统在弱电网下的稳定性,从而提高了并网逆变器对弱电网的适应性。最后,仿真结果验证了该策略的有效性。