用于两相三线电网不对称负载的并网逆变器研究北大核心

北美家用配网电压广泛采用两相三线型式,即由相位互差180°的双火线和零线组成。对于这种电压型式,并网运行的逆变器仍需考虑两相负载不对称问题。此外,对于非隔离型并网逆变器,采用直流中点与交流中性点互联的三电平拓扑可更好地抑制共模。针对北美两相三线电网电压,对非隔离型两桥臂三电平逆变器进行直流电压外环、逆变电流内环的控制,并叠加负载电流前馈,在稳定直流电压的同时实现对不对称负载电流的跟踪;同时,采用适当控制方法来抑制逆变器直流中点的偏移。最后,通过仿真与实验验证了该控制方法的有效性。     

基于负载电流滑模观测的逆变器滑模控制

提出一种基于负载电流滑模观测的单相电压型逆变器滑模控制策略。结合串级系统思想,将逆变系统分解为电压子系统和电感电流子系统,电压子系统的控制输出为电感电流子系统的控制给定量。电压子系统采用滑模控制,并将负载电流观测值进行前馈补偿,以克服负载电流对逆变器控制性能的影响,同时有效避免了传统逆变器滑模控制中切换增益过大问题。实验结果表明,所提观测器响应速度快、观测误差小,系统输出无静差、输出电压谐波含量很少,且对直流母线和负载扰动具有强鲁棒性。     

电感双电容自调节逆变系统输出电压质量的控制

适当地选择元件参数,电感双电容电路(inductorcapacitor-capacitor,LCC)能代替传统逆变器中的电感电容型/电感电容电感型滤波器,还能自动调节其输出电压。负载变化时,只要保持输入电压不变,LCC将自动调节其输出电压,使其等于负载变化前的状态。因此,在三相逆变系统中,只要保持输入电压对称,则无论负载是否对称,LCC逆变系统输出电压的稳态分量总是对称的,不对称负载对LCC逆变系统的输出电压没有影响。在输入端引入另一个由负载电流控制的电压分量,LCC则能补偿非线性负载引起的谐波输出电压,从而有效控制输出电压的质量。根据LCC逆变系统的自调节特点,提出参数在线调节的前馈控制方式,在满足控制精度的前提下,提高了控制的响应速度和稳定性。通过仿真和实验验证了该文提出的逆变系统、控制系统和控制方法的正确性。     

基于电容电压前馈的LCL逆变器并网控制

并网逆变系统中,LCL滤波器相比单电感滤波器具有更优的滤波性能,然而引入了谐振点,降低了系统稳定性。揭示了存在数字延时LCL型并网逆变器逆变侧电流单环控制的稳定性恶化现象,提出了一种基于电容电压前馈的逆变侧电流控制方案,该方案通过电容电压前馈使系统降阶,从而有效地改善了系统的稳定性,同时分析了延时和前馈系数对电容电压前馈效果的影响。所提控制方案的有效性在自行研制的630 k W三相逆变器上得到了实验验证。     

一种高频开关电源系统的并联均流控制方法

苛刻的本地负载对开关电源性能有更高的要求。针对并联开关电源系统的均流度与负载调整率之间的矛盾,提出了一种高频开关电源系统的并联均流控制方法。平均电流前馈使开关电源输出统一化,降低模块个体的软硬件参数差异对并联电压和电流的影响;在平均电流前馈的基础上,引入均流差值及其虚拟阻抗,根据负载调整率、电流均流度等电能要求给出虚拟阻抗表达式形式及最小值,保证并联系统良好的均流程度。仿真和实验验证了所提控制方法的有效性。     

一种光伏独立逆变器非线性控制方法

三相多功能光伏逆变器的独立逆变功能一般采用基于d-q坐标变换的双闭环控制策略。在没有负载电流前馈的条件下,独立光伏逆变器抗负载扰动能力差,超调严重。针对这一问题提出一种非线性控制方法,根据电压的偏差通过逻辑切换改变电感电流内环反馈大小,该方法相当于改变了系统的等效阻尼,从而改善系统的动态性能。利用PSIM和MATLAB进行联合仿真并根据仿真分析结果设计100 k W三相光伏独立逆变器,仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。     

基于阻抗功率下垂的并联逆变器功率均分策略

传统下垂控制逆变器并联时,因为线路阻抗差异导致负载功率分配不均.在此提出了一种基于阻抗功率下垂的功率均分策略,该控制策略使用了合适的前馈信号消除了逆变器固有阻抗的影响,然后使用逆变器输出的视在功率作为调整其虚拟阻抗的基准,从而实现了虚拟阻抗的自适应调节.该方法不需要高带宽的通信线路,即可有效提高逆变器并联时的负载均分能力,并且具有较好的动态性能.仿真与实验结果验证了所提方法的有效性.     

逆变器并联系统均流控制策略的研究

针对逆变器并联系统的系统环流,提出了一种基于解耦控制的逆变器并联系统均流控制策略,对各逆变器设置一个独立的逆变电压调整电路,通过调节逆变电压使各逆变器的输出电压均相等,同时采用电压外环、电感电流内环的双闭环控制方式来达到均分负载电流,即实现均流控制的目的。因各逆变电压调整电路独立控制,因而完成了逆变器并联系统均流控制的解耦。在Matlab/Simulink下建立两台逆变器并联系统仿真模型,仿真结果证实解耦控制下系统均流性能较为理想,系统环流较小。     

两级式单相逆变器的二次功率解耦控制

两级式单相逆变器由前级DC/DC和后级DC/AC组成,通常利用负载电流前馈提高DC/DC的动态响应能力,但DC/AC输出瞬时功率的二次脉动,会由前馈通道使DC/DC的输入源产生二倍频电流。为了消除负载瞬时功率脉动对前级DC/DC的影响,提出在电压环引入串联虚拟阻抗以及增加电流环有功指令的前馈解耦控制方法,并推导出2条前馈通路的最优组合方式。在此基础上给出串联虚拟阻抗和有功电流前馈的优化选取方法以及控制器参数设计思路。该方法不仅能有效抑制输入侧的低频纹波电流,保证了系统的稳态性能,而且能够完整快速提取前馈分量,提高了DC/DC负载突变时的响应速度,实现了前后级之间的二次功率解耦。理论分析表明,所提控制既能满足二倍频电流抑制要求,又增大了电压环带宽,系统的动态特性更强。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

使用平均电流控制的逆变器并联系统

研究了基于平均电流控制的逆变器并联系统。通过分布在各模块中的平均电路,对各模块的电流给定信号进行平均后产生共享的电流基准信号,由此实现负载均分。推导了带负载电流前馈补偿的并联系统的数学模型,其等效传递函数与单台逆变器相似;通过理论分析、仿真和实验对有、无负载电流补偿两种控制方式下的并联系统外特性和均流性能进行了对比分析。实验结果表明并联系统具有动态响应快速,均流性能好的特点。     

变频空调负荷虚拟同步机化改造及其参与微网互动调控

为了提高微网系统运行的安全稳定性,充分发掘海量空调负荷资源的可调潜力,从而增强负荷响应自主性,在对空调压缩机电机控制电路改造的基础上,提出了一种变频空调负荷虚拟同步机群参与微网调频的控制方法。首先对变频空调压缩机电机进行负荷虚拟同步机控制改造,建立其控制模型;然后将空调压缩机电机进行聚合等值,便于其参与微网互动调控;接着建立了变频空调负荷虚拟同步机群参与微网互动的控制架构;最后提出变频空调负荷参与微网一次和二次调频的策略,并通过对变频空调负荷虚拟同步机群控制仿真,验证了负荷虚拟同步机化改造能够有效提升空调负荷参与调频的能力。     

带自适应估计器的微电网逆变器跟踪控制

针对电压型微电网逆变器接入本地非线性负载产生输出电压波形畸变问题,提出一种基于自适应估计器的微电网逆变器跟踪控制策略。在该控制策略中,构造一个自适应估计器,用它来估算出因各种扰动产生的微电网逆变器电压降,并进行前馈补偿,求出逆变器的电压控制矢量。为了实现对微电网电压的实时跟踪,引入虚拟阻抗概念,将谐波压降、滤波器电感和电阻参数变化以及各种外部扰动等产生的压降等效成虚拟阻抗上产生的压降。以此为基础,估算出相关的等效虚拟阻抗,并修改自适应估计器中的参数,提高逆变器输出电压波形质量。在各种负载条件下进行了仿真和实验,取得了良好的控制效果。     

基于虚拟谐波电阻的微网同步定频电流控制法

孤岛微网同步定频电流控制法具有逆变器间功率均分效果受系统运行参数影响小,抗电压扰动能力强,实现方法简单等优势。但是,其应用于含非线性不平衡负荷的微网时存在电压畸变及不平衡问题。为此,文中提出基于虚拟谐波电阻的同步定频电流控制法,通过引入虚拟谐波电阻,降低逆变器低次谐波频域的输出阻抗,抑制电压畸变及电压不平衡。同时,在并联逆变器间实现谐波电流的合理均分。建立逆变器的输出阻抗模型,依据模型分析发现虚拟谐波电阻会引起谐振并放大高次电压谐波,为此采用有源阻尼控制抑制谐振产生。仿真及实验结果表明所提控制方法可以有效的改善电压波形质量并实现逆变器间谐波电流的合理均分。     

基于虚拟电阻匹配模式的逆变器并联方案

对于采用逆变器并联模式的交流供电系统,逆变器均流是首先要解决的问题。逆变器的动态均流与静态均流同等重要,而现有的方法不能从根本上解决动态均流问题。另外,抑制逆变器并联系统的直流环流和输出电压的直流偏移也是需要解决的技术难题。为此,提出虚拟电阻匹配模式的并联控制方案。此方案将逆变器设计为给定基准电压源与虚拟电阻串联的形式,通过控制虚拟电阻值间接实现控制目标。据此设计的系统,具有良好的动态和静态均流效果,可彻底抑制直流环流,并能保证在任意负载条件下输出电压无直流偏移。仿真和实验结果证明了所提控制方案的有效性。     

孤岛微电网逆变器不平衡负载下的控制策略

提出一种孤岛微电网逆变器在不平衡负载下的控制策略,采用分序网络解耦控制,在虚拟同步发电机(VSG)控制的基础上引入自适应负序补偿环.对三相负载不平衡下的电路进行分析,得到逆变器分序网络等效电路和逆变器间负序环流产生机理.通过分序网络解耦控制得到电压环参考电压各序分量,引入分序网络虚拟阻抗改进逆变器各序输出阻抗.正序网络采用VSG控制实现正序调频调压和电流的自主分配,负序网络加入负序补偿环抑制微电网三相电压负序分量.详细分析了微电网电压负序分量与负序补偿系数和逆变器输出电流负序分量的关系.负序补偿环采用自适应控制,在实现微电网三相电压平衡的同时根据逆变器额定容量自主分配输出电流负序分量.建模仿真结果验证了所提控制策略的有效性.     

Enhancement of voltage quality in a passive network supplied by a VSC-HVDC transmission under disturbances

When a VSC-HVDC transmission is connected to a passive network, the receiving AC system is weak and is subject to power quality problems such as voltage sag and swell. Dynamic performance of voltage control would affect the voltage quality in the receiving AC system directly. The direct voltage control (DVC) method is simple but fails to quickly eliminate voltage fluctuation caused by load current change. One solution is to add a feed-forward controller to the DVC. The inverter nonlinearities, however, degrade the performance of the feed-forward controller. This paper presents a modified direct voltage control to enhance control dynamics in the receiving AC system by overcoming the effect of inverter nonlinearities. In the proposed control scheme, the influence of inverter nonlinearities on the performance of the feed-forward controller is first discussed. A compensation method for nonlinearities of the inverter is then designed in the d–q rotating axis. Moreover, to overcome parameter sensitivity of the feed-forward controller, a feed-back loop with a PI controller is implemented. Simulation results from PSCAD/EMTDC showed that the VSC-HVDC system using the proposed control scheme, as compared to that with the conventional control methods, has a better capability to mitigate voltage fluctuation during system disturbances.     

采用前馈控制的同步整流半桥DC／DC变流器

介绍了一种新型的PWM控制集成电路ISL6742,基于该控制芯片设计了前馈控制的同步整流半桥DC/DC变流器.采用前馈控制策略,可实现初级控制输出电压,避免了输出反馈,简化了控制电路.根据ISL6742的特点,设计了一台无输出反馈的DC/DC样机,输出为12V/8A,开关频率200kHz.样机利用输入电压进行前馈控制,提高了电压调整率,并引入了变压器初级的电流进行前馈控制,以提高负载调整率.同时采用同步整流驱动,以提高效率.     

独立电力系统电压源型LCL逆变器虚拟阻尼控制

在独立电力系统中,LCL逆变器作为电压源为电网提供稳定电压,其输出谐振是影响电力系统稳定性的重要因素之一。为了提高系统稳定性,对LCL逆变器输出谐振抑制方法进行了研究,在目前采用的前馈解耦双闭环控制系统的基础上进行改进,引入虚拟阻尼代替实际阻尼,通过有源控制,选取合理的采样点和反馈位置,得到一种基于滤波电容电压前馈的虚拟阻尼控制方法。理论分析和仿真验证表明:该方法避免了额外并联实际电阻所造成的系统损耗,同时有效降低了系统输出阻抗,提高了系统的稳定裕度。     

PWM整流器无电流传感器前馈控制策略的研究

针对PWM整流器采用前馈控制策略加装负载电流传感器所产生的问题,提出了一种无电流传感器的前馈控制策略,即采用基于现今值状态观测器的方法取代电流传感器对负载电流进行测量,避免了安装电流传感器所带的增加线路电感、安装位置困难等问题,尤其当母线挂接多个逆变器负载需要多个传感器时,采用该方法可大大降低成本,提高系统的可靠性。最后,仿真和实验结果证实了无电流传感器前馈控制策略的正确性。