电网电压畸变不平衡情况下三相光伏并网逆变器控制策略

电网电压不平衡且畸变情况下的系统控制策略是大规模光伏系统并网运行需要解决的关键问题之一.为实现光伏系统输出恒定有功功率,同时并网电流谐波含量满足IEEEStd.929-2000标准,提出一种系统控制策略.首先对光伏系统输出功率流进行分析,在此基础上推导出系统输出恒定有功功率对应的并网电流参考指令,设计电网电压正序/负序分量的测量方案,建立基于并联无源阻尼的并网控制模型;对系统稳定性进行分析,并对系统稳态误差控制进行探讨;最后在电网电压畸变/不平衡情况下对系统控制方案进行实验测试.实验结果验证了提出方法的有效性.     

不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略

不平衡电网电压下,光伏并网逆变器的输出功率和输出电流都将产生波动,给电力系统的稳定运行造成不利影响。根据光伏并网系统的数学模型,提出了光伏并网逆变器基于滑模控制的直接电压/功率控制策略。该控制策略可在电网电压不平衡时有效抑制并网逆变器输出有功功率和无功功率的波动。根据光伏并网逆变器输出功率和正、负序电流的关系,提出了以消除负序电流为控制目标的改进控制策略。此外,为提高系统的运行性能,提出了功率电流协调控制策略。最后,对所提出的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

不平衡情况下光伏多电平逆变器的控制策略研究

电网发生不对称故障时,电网电压中存在的负序分量会对光伏并网控制造成影响。为了消除逆变器交流侧电流和直流侧电压的谐波,采用了正、负序独立旋转坐标系的控制方法,做了基于光伏三电平逆变器的电网不平衡情况下的并网控制策略仿真。仿真结果表明采用正、负序独立旋转坐标系的控制方法,逆变器交流侧电流和直流侧电压的谐波得到有效抑制。     

一种改进的并网逆变器电压不平衡补偿策略

随着光伏和风电等可再生能源的普及率日益提高,提高并网系统运行的可靠性与稳定性已经成为系统内的一项关键技术。受电网的动态特性影响,若在电网电压不平衡的情况下仍然采用传统下垂控制,并网逆变器将无法稳定有效地运行,且公共连接点(PCC)的电压和电流不平衡度也将随之升高。针对并网系统中PCC点电压不平衡问题,提出了一种改进的电压不平衡补偿控制策略,在传统下垂控制基础上,引入正序无功下垂补偿回路和负序电压前馈补偿回路,叠加生成逆变器输出电压补偿参考值,从而有效地减小了并网连接点的电压不平衡度。建立了系统的小信号模型,并在此基础上进行了控制策略的稳定性分析,最后仿真验证了该下垂控制策略的有效性与可行性。     

关于三相电压不平衡时负序电压的计算

文章就负序电压和三相电压不平衡度的计算公式提供推导和证明，并从“异步电流能量”损耗的角度，提出综合反映谐波和负序电压的测试问题。     

基于负序补偿微源逆变器带不平衡负载研究

三相四线制微源逆变器在不平衡系统中具有独特优势,因此可作为微电网中变流器拓扑。为了改善微电网系统离网运行工况下带不平衡负载时的供电质量,提出一种改进负序控制方法。基于对称分量法和叠加原理对三相微源逆变器在不平衡负载下产生三相输出电压不对称的机理进行系统分析,得到了输出电压正序、负序、零序分量不同的补偿特性。设计了一个简单可行的同步正/负序参考系控制器,有效地补偿了不平衡负载引起的微源逆变器输出电压畸变,保证了微源逆变器在不平衡负载下能维持三相平衡输出电压。最后通过仿真和实验验证了理论分析和所提控制方法的正确性。     

二次谐波注入的光伏逆变器直流电压补偿研究

三电平中性点箝位(NPC)光伏逆变器的上下直流电容器之间存在的电压不平衡会损害系统的稳定性,并限制功率级的开关操作。因此这里提出了一种注入公共偏置电压的方法,将二次谐波分量和上下电容器电压差分量注入脉宽调制(PWM)控制器的控制环路中以补偿电容器之间的不平衡电压。先对NPC光伏逆变器的工作原理进行了分析,在此基础上推导了注入的公共偏置电压的计算方法和电路实现方法,并在仿真模型和实物样机中进行了验证。实验结果表明,所提的不平衡补偿方法可以有效实现直流电容器的不平衡电压补偿,且注入二次谐波半波信号拥有比注入二次谐波全波信号更快的响应速度和更好的补偿效果。     

适用于三相输入不平衡的电压前馈控制策略

针对三相交流输入不平衡工况下的三相Buck整流器,提出一种电压前馈控制策略。在输入不平衡情况下,该控制策略既可以消除输入电流的奇次谐波,又可以消除输出电压纹波的偶次谐波。与目前常用的控制策略相比,无需提取正负序分量,因此不需要锁相环和复杂的计算。作为一种电压前馈控制,其控制效果与反馈系统的环路带宽无关,因此适用于较宽的输入电压频率范围且可以实现频率瞬变,解决了数字控制器处理速度不足对控制效果带来的不利影响,为实现高集成度、低成本的三相Buck整流电源模块提供了理论基础。搭建了一台1.5 kW的三相Buck整流器原理样机对提出的控制策略进行了验证。     

基于电网电压前馈补偿的光伏并网逆变器零电压穿越控制

根据相关国家标准要求,大型光伏并网逆变器需具备零电压穿越(ZVRT)能力以防止其发生低压自动脱网,从而影响电力系统正常稳定运行。在分析光伏并网逆变器ZVRT标准的基础上,详细讨论了逆变器实现ZVRT的各项关键技术,包括电网电压正负序分离及锁相、逆变器有功和无功电流控制、电网电压不平衡时系统控制等。在此基础上,进一步提出向系统电流环引入电网电压前馈分量相位超前补偿环节,以改善逆变器故障穿越瞬间并网电流过冲现象。最后,利用RTDS和一台500 k W样机的实验结果验证了所述光伏并网逆变器ZVRT控制策略的正确性和有效性。     

带直流电流前馈的光伏逆变器预测控制策略

光伏并网逆变器的控制技术一直是可再生能源发电领域的研究热点。依据单相光伏并网逆变器的特点,在单级式拓扑结构中,通过对传统的电压电流双闭环控制方式的分析,提出了一种带直流电流前馈的光伏并网逆变器电流预测控制方法。该方法首先由并网逆变器的物理模型推导出电流预测控制函数,实现对并网电流的快速控制。分析结果表明,所提方法能加快电压外环的响应速度,使系统的动态响应更加优越,提高发电效率,减少并网电流的谐波。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性和实用性。     

电网电压不平衡时两级式三相光伏并网系统控制策略研究

在实际运行中,电网可能会出现不平衡状况。根据光伏阵列输出特性和逆变器并网要求,对两级式光伏并网逆变系统进行研究,建立不平衡情况下的数学模型来实现前级Boost电路和后级逆变系统的独立控制。为了抑制负序分量,采用基于二阶广义积分(SOGI)的正交信号发生器进行正负序分量分离并完成对电网电压的锁相,同时,提出一种基于dq同步旋转坐标系下的抑制负序电流的控制策略。最后通过建立光伏并网系统的仿真模型,验证了所提出的控制策略在电网电压不平衡情况下的有效性。     

不对称电网电压条件下三相并网型逆变器的控制

介绍了一种用于三相并网型逆变器的新型电流控制器,即比例谐振电流调节器(PR)。不平衡电网电压条件下,该电流调节器可直接在两相静止坐标中对输出电流进行调节,无需进行正、负序分解便可直接对输出电流的正、负序分量控制。在一台容量为1.5kVA的并网逆变器实验样机上,分别对传统单个PI调节器、双dq、PI调节器和PR调节器进行了对比验证,实验结果证明了所提PR电流控制方案可改善三相并网逆变器系统的动态性能,提高系统的不对称故障穿越能力。     

三相电压型PWM整流器不平衡控制新策略

根据三相瞬时功率理论,通过推导得出实现直流电压的无波纹控制时三相交流电流与三相交流输入电压的时域关系,由此提出虚拟导纳控制三相交流电流的幅值,并通过d-q变换控制三相交流电流相位以实现对功率因数的控制,从而提出新的电流控制算法.并采用广义积分器原理实现对三相电流在两相静止坐标下的控制,实现了正负序电流的无静差跟踪控制.仿真证明了该系统的正确性.     

三相负载不对称的Z源逆变器控制方法研究

在电源逆变器中,往往存在着负载不平衡的问题。为了解决这个问题,将采用一种新的解决方法,即引入一种新结构的Z源逆变器。在Simulink环境下建立系统仿真模型,采用空间电压脉冲矢量控制策略,构建Z源逆变器直通状态来解决三相不平衡负载的电压不对称导致的各种电器损坏问题。理论结合仿真实验,论证了其正确性。     

电网不平衡时三相四线整流器控制策略研究

提出了一种三相四线脉宽调制(PWM)整流器在不平衡电网下的控制方法。该方法通过分析静止坐标系下三相四线PWM整流器的有功、无功、零序功率,在保证直流侧电压稳定及交流侧单位功率因数的条件下计算出指令电流。该方法外环采用传统的电压环,内环电流采用有限控制状态模型预测控制(FCS-MPC)。和传统方法相比,所提方法无需提取电网电压、电流的正负序分量,有效降低了计算的复杂性。在电网不平衡时,该方法能够减小整流器直流侧电压波动和有功功率的波动。同时,简化了在线计算过程,易于工程实践,保证了良好的动态性能和电流跟踪能力。最后通过试验对所提方法的正确性与可行性进行了验证。     

电网不平衡时电压型PWM整流器控制策略

对国内外现行电网不平衡时电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的控制策略进行了探讨,指出现行控制策略的不足.为改进其控制性能,基于无源控制理论提出不平衡时电压型PWM整流器无源控制的新策略.无源控制新策略可克服现行控制策略的不足,消除或抑制所有谐波,只需电压、电流的实时值,不需要各次谐波的正、负序分量检测和处理,具有很强的鲁棒性和易于实现的优点.仿真结果表明,不平衡时电压型PWM整流器无源控制新策略是可行的.     

电网电压不平衡时电压源换流器型直流输电的负序电压补偿控制

电网电压不平衡或交流系统发生故障是电压源换流器型直流输电（VSC—HVDC）实际运行时不可避免的问题。针对这一问题,提出了一种基于负序电压实时补偿的控制策略。换流站控制系统采用该策略后,能够有效地抑制交流系统电压不对称引起的负序电流,实现限流控制,避免系统短路故障引起换流装置的过电流;同时为确保电网电压不平衡或交流系统故障时控制系统能正常运行,设计了正负序分量和同步相位检测环节。基于PSCAD／EMTDC的仿真结果表明,所设计的控制系统具有良好的动稳态性能,且结构简单,具有一定的工程应用价值。     

不平衡电网电压条件下PWM整流器功率谐振补偿控制策略

针对电网电压不平衡时脉宽调制型整流器功率波动的问题,建立不平衡电网电压下整流器在同步旋转坐标系中的数学模型,提出一种功率谐振补偿控制策略。该策略在传统电网电压定向矢量控制方法中增加功率脉动补偿环节,补偿环节采用在两相同步旋转坐标系中实施的比例谐振(proportional resonant,PR)功率控制方案。控制系统运行时无需对不平衡电流和电压进行正、负相序分解,并可同时抑制整流器输出的有功和无功功率波动,改善系统动态和稳态性能。仿真与实验结果证明了控制策略的正确性和有效性。