基于线性卡尔曼滤波器的三相锁频环设计

电网同步算法对提升并网控制器的性能有重要意义。该文基于线性卡尔曼滤波器提出一种三相锁频环技术(frequency-locked-loopbasedonlinearKalmanfilter,LKF-FLL),首先分析卡尔曼滤波器关于含直流偏置的电压畸变信号正交分解的有效性,分析表明当频率为已知量时可采用线性卡尔曼滤波器估计电网状态,包括频率、正/负序和直流偏置;接着针对基频观测采用三相锁频环,通过误差分析提出自适应三相锁频环结构;然后利用状态观测器的思想设计成本函数求取优化增益系数,逆推卡尔曼滤波参数,避免按照经验选取,最后通过和已有技术对比,显示所提三相锁频环在三相电压信号含直流偏置的畸变情况下的有效性和优越性,并通过仿真实验进行验证。     

一种穿越频率自适应的四阶广义积分锁频环

滤波器级联型锁频环可以抑制电网电压中非基频分量对频率估计的影响,适用于直流偏置严重和谐波复杂多变的场景,但是难以同时兼顾动态和稳态性能。分析对比了级联二阶广义积分锁频环(cascaded second-order generalized integrator frequency-locked loop,CSOGI-FLL)和四阶广义积分锁频环(fourth-order generalized integrator frequency-locked loop,FOGI-FLL)两种典型的滤波器级联型锁频环,推导并建立了两者传递函数和线性模型,采用振荡指标法整定两者的控制参数,证明了FOGI-FLL的参数设计灵活性优于CSOGI-FLL。针对FOGI-FLL分析了中频宽和幅值穿越频率影响其动态和滤波性能的规律,提出了根据电网电压估计误差自适应调整FOGI-FLL幅值穿越频率的方法,从而实现FOGI-FLL动态和滤波性能的自适应调节,称其为穿越频率自适应的四阶广义积分锁频环(FOGI-FLL with crossover frequency adaptation,CFAFOGI-FLL)。最后,实验对比了CFAFOGI-FLL、SOGI-FLL、CSOGI-FLL和FOGI-FLL的各项性能。实验结果表明,CFAFOGI-FLL相较于其他比照技术可以兼顾动态和稳态性能,能够同时满足收敛速度快、估计精度高、滤波能力强的应用要求。     

基于改进DSOGI-FLL的并网变流器多谐振解耦网络同步方法

电网电压基频正序分量相位和幅值的准确检测是三相并网变流器稳定运行的重要保证。针对传统单同步旋转坐标系锁相环在畸变或不平衡电网下锁相精度低的问题,文中利用双二阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL)设计了一种多谐振解耦网络的电网同步方法。首先,分析了二阶广义积分器锁频环自适应提取电网电压基波和频率的原理;其次,详细分析了不平衡电网下DSOGIFLL的锁频响应特性,提出将负序电压分量考虑在内的增益标准化线性模型,以提升其在不平衡电网下的锁频性能;然后,设计了以DSOGI-FLL为基础的多二阶广义积分器谐振解耦网络,实现畸变及不平衡电网下基波电压信息的准确获取。仿真与实验表明,该方法在电网电压畸变或不平衡情况下均能准确获取电网电压基频正序分量的相位和幅值信息。     

电网畸变条件下基于快速正负序分离算法的自适应锁频环同步技术(英文)

为了应对电网发生电压跌落、频率突变、谐波污染等电网畸变条件,该文为并网逆变器提供了一种新的基于快速正负序分离算法的自适应锁频环同步技术。基于自适应陷波器的锁频环本质上是一个2阶陷波器,加上非线性微分方程后可以实现基波频率跟踪,实现电网信号的同步,前提条件是电网无扰动和谐波。电网发生畸变时,为了抑制扰动和谐波,提出了一种快速正负序分离算法,结合自适应陷波器,改进后的自适应锁频环同步技术利用简单的矩阵运算,可以在5个采样周期内实现正、负序分量及各次谐波的快速分离。与1/4周期延时的传统锁相环相比,该方法无需压控振荡器,无需比例积分参数调试,简化了系统的结构,实现了频率的自动跟踪,消除了系统检测误差,提高了系统的动态性能。文中对所提锁频方案进行了详细的理论分析,最后仿真和实验结果验证了所提方法的可行性及良好的暂态特性。     

单相并网逆变器准比例谐振控制器的设计

针对光伏并网逆变器的比例积分(PI)控制器存在稳态误差,抗电网干扰能力差的问题,提出了一种准比例谐振(PR)控制策略,利用其在谐振频率处增益无穷大的特点,消除稳态误差,提高抗干扰能力同时设计了准PR控制器的参数。仿真结果验证了所设计的准PR控制器能实现系统电流无误差跟踪,具备抗电网干扰能力。     

消除直流分量影响和谐波干扰的并网同步方法

在电网发生故障时,如何快速、准确的检测出电网同步信号,对逆变器电力电子控制至关重要。提出了一种基于多重复数滤波器(MCCF)与锁频环(FLL)的电网同步技术,复数滤波器分离出故障电网电压的正负序分量及谐波,锁频环进行电网锁相跟踪,并加入直流分量反馈环节。当电网故障时本文所提结构可以自动地在短时间内准确地跟踪电网电压频率,准确提取故障时电网电压正、负序分量和谐波成分,消除直流分量的影响,且具有较快的动态响应速度.确保并网电力电子器件的稳定、可靠运行。     

基于二阶广义积分器的单相并网系统锁相技术的研究

由于电网电压通常受到扰动和谐波的影响,因此在并网变换器的同步应用中,并网电流和电网存在相位差,会对电网产生冲击和污染。实践经验表明基于某种正交信号发生器(QSG)的锁相环(PLL)具有更好的性能。文章采用基于二阶广义积分器(SOGI)的正交信号发生器,并加以改进,在无需使用三角函数的情况下,设计一个简单的控制环将SOGI谐振器中心频率自适应调节为输入频率,并去除PLL模块,构造了新型的锁频环(FLL)结构。仿真结果表明,该方法不仅易于设计和实现,同时其性能优异,频率和相角的检测速度较快,且不含有稳态振荡,验证了方案的可行性和优越性。     

复杂电网工况下三相并网逆变器的锁频环技术

为解决复杂的电网工况下,传统的并网逆变器锁相环锁相精度不高、锁相速度慢等问题,提出了具有频率自适应滤波器、快速锁频和相序提取功能的双2阶广义积分器的锁频环,并做出伯德图,对滤波器的性能进行了分析;然后在电网电压幅值、频率、相位跳变下,对锁频环的基本性能(电网电压频率、相位、正负序提取)进行了测试,最后在谐波电压背景工况下,对其性能进一步仿真,验证了基于双2阶广义积分器的锁频环具有动态响应快、抗谐波能力较强、精度高、误差小等优点。     

基于新型三相锁频环的锁相技术

锁相技术是分布式发电系统并网运行最基本的技术要求之一。针对在电网电压频率发生突变时传统锁相环PLL无法准确锁定电压相位的问题,本文提出了一种新型三相锁频环FLL。首先说明了因非理想微分运算导致频率估算时产生稳态误差的原理;然后详细分析了非理想电网条件下可能存在的3类误差源,并提出相应的解决方案;最后,系统地阐述了新型锁频环工作原理和参数设计的方法,并在Matlab/Simulink建立了相应的仿真模型,与基于dq同步坐标变换的三相同步锁相环SRF-PLL方法进行了对比实验。结果证明,该新型三相锁频环的动态响应速度很快,频率突变时的锁相性能比传统锁相环更好,具有很好的实用价值。     

直流分量对正弦幅值积分器同步信号检测方法的影响及其抑制方法

三相并网变流器的控制需要电网基波电压同步信号的确准检测,正弦幅值积分器锁频环(frequency-locked loop based on sinusoidal amplitude integrator,SAI-FLL)是一种结构简单、性能良好的同步信号检测方法。文中首先分析了当输入信号含有直流分量时,正弦幅值积分器锁频环的性能,分析结果表明,输入直流分量会在正序幅值和频率信号中产生工频波动,负序幅值中还会产生附加直流分量。文中提出一种抑制直流分量影响的方法,该方法将直流分量作为频率为零的交流分量,利用正弦幅值积分器(sinusoidal amplitude integrator,SAI)的选频特性,形成统一的SAI方法,控制结构简单。理论分析和实验结果都表明,文中提出的方法可以在电网不平衡和频率变化等情况下消除直流分量的影响,并快速准确地提取电网电压基波正负序分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。     

一种降低电网谐波影响的单相自适应锁频方案

随着分布式发电的发展,在单相光伏场景中性能可靠的电网同步技术是实现逆变器高效并网的重要前提。提出了一种有效的单相自适应锁频算法,该算法主要由1个级联的二阶广义积分正交信号发生器SOGIQSG(second-order generalized integrator-quadrature signal generator)和1个简单可靠的频率自适应控制器组成。理论分析表明,级联SOGI-QSG结构具有良好的滤波性能,可以改善谐波含量高的电压信号。在电网遭受频率波动时,所提出的频率自适应控制器可以快速跟踪电网频率的瞬时变化。仿真和实验验证了所提方案的可行性和有效性。     

基于三相光伏并网系统的比例谐振重复控制研究

在分析LCL型的光伏并网系统的运行状态的前提下,针对三相光伏并网系统的稳定性能、输出波形质量的好坏以及电网的抗干扰能力等问题,提出了一种基于比例谐振的重复控制的控制策略。该控制策略利用比例谐振(PR)在其谐振频率处增益无穷大的特点,消除稳态误差,实现电流的无静差跟踪,提高系统的稳态性能;利用传统的重复控制在并网系统稳定以后可以抑制电网的周期性扰动,从而提高系统的动态性能、电网的抗干扰能力以及获得高质量的并网电流波形。最后通过Matlab/Simulink进行仿真验证,结果显示这种改进的重复控制策略能够很好地解决光伏并网的稳定性能、输出波形质量的好坏以及电网的抗干扰能力这类问题。     

一种风场主动支撑电网的智能自适应控制方法

风电的不确定性和高渗透率,导致电网调度控制难和电网惯量下降等问题,为此提出了基于混合储能的功率分配系数自适应控制策略和基于T-S模糊神经网络的调频功率自适应控制策略.首先,对风场混合储能系统健康状态进行评估;其次,功率分配系数自适应控制器根据各组混合储能系统健康状态系数对风场所有风机输出总功率和调度功率之间的差值进行分...     

动态电压恢复器复合控制策略的研究与仿真

在研究动态电压恢复器（DVR）的电网电压前馈控制加负载电压与电容电流双闭环反馈控制相结合的复合控制策略基础上,分析了反馈控制中传统比例积分（PI）控制的不足。经过理论分析,提出了基于模糊PI控制与重复控制相结合的控制方法。仿真结果表明,所提控制方法使DVR有良好的动、静态性能和抗干扰能力。     

单相逆变器并网控制技术研究

设计了一种具有零稳态误差的并网逆变器系统，系统控制器由比例调节器P和谐振调节器R组成。与传统的PI控制器比较，该比例谐振控制器(PR)在基波频率处增益无穷大，因此可以完全消除稳态误差。通过理论分析，系统中采用了一种更易实现的准谐振控制器，并给出控制器参数具体的设计方法。此外，为了消除电网电压畸变或扰动对逆变器输出电流的影响，系统中引入了电网电压前馈解耦控制，改善了系统输出电流的质量。理论分析和实验结果验证了系统具有较好的稳态性能和抗扰性能。     

一种无延时的单相光伏并网功率控制方法

针对分布于电网末梢的单相光伏并网发电系统,提出一种无延时的兼具无功补偿功能的并网功率控制方法,使系统在向电网和本地负载快速提供有功电能的同时,也能提供负载所需的无功电能。该方法由无功电流检测、电压电流双环控制、功率前馈及电网电压前馈构成。提出的无延时单相无功电流检测方法,解决了传统单相无功电流检测存在较大延时的不足;电压外环采用比例积分(proportion integration,PI)控制实现逆变器直流侧稳压;电流内环采用准谐振PR控制实现并网电流的零稳态误差控制,并降低电网频率偏移对电流的影响;引入功率前馈加快系统响应;引入电网电压前馈降低电压畸变或扰动造成的电流畸变。给出了并网功率控制系统的设计,分析了准谐振PR控制中不同控制参数对系统性能的影响,并选取了合适的设计参数。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。     

LLCL滤波的单相光伏并网逆变器控制技术研究

采用新型LLCL滤波器对单相光伏并网逆变器进行滤波,LLCL滤波器通过在传统LCL滤波器的电容支路中串联一个小电感达到在开关频率处产生串联谐振,相比LCL滤波器能够更大程度地对串联谐振频率处的电流谐波进行衰减,可进一步减小总电感值。分析表明LCL滤波器双电流环控制同样适用于LLCL滤波器,并网电流外环采用带谐波补偿的准比例谐振(PR)控制器能够有效跟踪并网电流指令的同时可对特定次谐波进行补偿,但谐振控制器在谐振频率处存在180°相角跳变,随着谐波补偿的次数增加易导致系统不稳定。在准PR控制器之后增加一个超前校正环节,对谐振频率处进行相位补偿的同时能够提高系统的相位裕量,增强系统稳定性。此外,引入电网电压前馈控制增强系统对电网电压的抗干扰能力。仿真结果表明系统具有较好的稳态性能和抗干扰性能。     

Wavelet technique based islanding detection and improved repetitive current control for reliable operation of grid-connected PV systems

Recent years have witnessed a thrust towards the use of solar energy as the major renewable energy source for distributed power generation. The proposed system requires reliable detection technique and suitable current control strategy for proper operation. This paper focuses on plug-in repetitive current (RC) control strategy for grid connected inverter system and wavelet technique for electrical grid status identification. The performance of proposed current control technique employed for grid connected inverter system under distorted and unbalanced grid voltage is compared with the existing conventional methods like PI and PR controller. This controller uses the feedback control system for attenuating periodic disturbances, improving high quality sinusoidal output current and high power factor. The proposed scheme employs fourth order infinite impulse response (IIR) filter for maintaining its resonance frequency, output frequency matching with grid fundamental frequency and reduction of harmonics. The DC-DC boost converter implements incremental conductance based (INC) maximum power point tracker (MPPT) algorithm. The effects of LCL filter for improving disturbance rejection capability and dynamic performance of the proposed system is also demonstrated. Grid connected PV inverter employs wavelet technique for an islanding detection functionality in order to determine the status of the electrical grid. In order to show the effectiveness of the proposed algorithm, modeling and simulation for grid connected PV system is performed using MATLAB/SIMULINK and its PowerSim toolbox.     

具有限流能力的交流微网并网控制策略

英国8·9大停电事故的发生让我们思考高比例分布式发电系统存在一定的技术瓶颈。基于此,本文提出了一种适应于交流微网接地故障的限流控制策略,该方法可以将故障电流限制在两倍额定电流以内,进而使得分布式电源在电网故障情况下不会瞬时脱网运行。同时,该方法不需要在电网正常和故障运行状态时切换参考电流,且在两种状态下可实现较小的电流谐波和较低的电流幅值不对称度。首先,通过含有washout滤波器的改进下垂控制策略获得电压参考值和锁相环,并通过准PR控制器实现对外环参考电压的无静差跟踪;其次,将外环控制器的输出的滤波电感参考电流与实际电感电流的差值通过具有抗参数扰动能力的改进无源控制控制器以实现对参考电流的跟踪;最后,仿真搭建的含有4台分布式电源的交流微网模型验证了本文提出方法的有效性。     

微网逆变器双模式自抗扰控制策略

为解决微网逆变器的解耦问题,提高其抗干扰能力,文章提出一种双模式自抗扰切换控制策略(SADRC)。文中分析了逆变器的主拓扑结构,建立了在dq轴的数学模型,文中介绍了非线性自抗扰(Unlinear Active Disturbance Rejection Control, NLADRC)和线性自抗扰(Linear Active Disturbance Rejection Control, LADRC)控制器的特性,将耦合、内外部扰动作为总扰动,设计双模式自抗扰切换控制策略跟踪扰动、估计对象状态,进行控制和补偿,并给出参数的整定方法。MATLAB仿真平台也充分表明所提策略的可行性和正确性,抗干扰能力和解耦性能较好。