准比例谐振与电压前馈控制的并网系统研究

针对传统光伏并网逆变器跟踪交流信号存在静态误差及抗干扰性较差的缺点,设计了一种电流准比例谐振(QPR)与电网电压前馈复合控制的控制策略.首先建立T型三电平并网逆变器的数学模型,然后分析控制器的原理及引入QPR控制器后系统的稳定性,并给出参数整定方法,最后通过仿真和实验证明所提策略在抑制尖峰谐振的同时,克服了传统比例积分(PI)控制和比例谐振(PR)控制的缺点,在电流无静差跟踪、提升电能质量及电网电压抗扰动方面表现出良好的效果.     

光伏并网逆变器准比例谐振控制仿真研究

分析了单相光伏并网逆变系统的结构与等效模型,提出了准比例谐振控制策略结合电网电压前馈控制,克服了传统比例积分和比例谐振控制的缺点.利用Matlab/simulink搭建仿真模型,仿真结果显示准比例谐振控制比传统比例积分控制具有更小的静态误差;在电网电压频率发生波动时,准比例谐振控制相对比例谐振控制更为合适.     

基于准比例谐振的VIENNA整流器中点电位平衡策略

传统双闭环PI控制由于相位误差的存在难以实现交流量的零静差跟踪,同时dq解耦控制策略往往又需多次坐标变换,不利于数字实现。基于此,将准比例谐振控制器(QPR)引入VIENNA整流器的控制系统,同时针对直流侧电压不平衡问题,提出一种基于QPR控制器的直流侧电压中点平衡控制策略,进一步改善网侧电流质量,提升整机效率。为验证文中策略的正确性,构建了基于QPR控制的VIENNA整流系统完整的仿真模型与实验样机,结果表明该控制策略可有效改善直流侧均压并有效抑制网侧电流谐波影响,动静态性能优良。     

孤岛模式下串联型微电网亡逆变环节的建模及控制

首先给出了串联型微网结构及逆变环节等效模型;其次,通过状态空间平均法建立了逆变环节的大信号模型,并给出了相应的传递函数;最后,基于该模型设计了系统控制器（电压外环准比例谐振（QPR）控制、电流内环比例控制）参数设计。实验结果验证了所建模型和控制器设计的正确性。     

LCL并网逆变器准比例谐振与网压前馈控制研究

针对传统LCL并网逆变器对交流电流信号跟踪存在静差及抗干扰性较差的问题,提出一种基于准比例谐振和网压前馈的新型并网控制策略。该控制策略由逆变器侧电感电流反馈环、网侧电感电流外环和电网电压前馈环组成。其中网侧电感电流外环采用准比例谐振控制器,同时结合逆变器侧电感电流内环,在抑制LCL滤波器谐振峰的同时,提高了控制系统的精度;电网电压前馈控制的引入,一方面提高了系统的响应速度,另一方面保证了在电网发生畸变时并网逆变器较好的动态性能。最后,仿真结果验证了所提控制策略在无静差跟踪及抗电网电压扰动方面具有显著优势。     

低开关频率对并网逆变器控制环节的影响及补偿方法

为了防止大功率并网逆变器网侧LCL滤波器所导致的谐振问题,通常采用无源阻尼方法进行谐振抑制。但是传统的无源阻尼方法未考虑数字延时对系统稳定性的影响,通过在离散域和连续域建模结合奈奎斯特稳定判据分析,得出采用准比例-谐振(QPR)控制时,低开关频率下的数字延时角会导致无源阻尼方法在谐振频率附近出现负穿越。这个特性会导致电流环不能稳定运行,并进一步得出QPR控制下的无源阻尼系统稳定性不受电网阻抗变化的影响。为了保证低开关频率下电流环的稳定性,提出采用具有低通特性的超前环节补偿QPR控制器谐振频率相位滞后的方法,给出了超前补偿的设计步骤。最后,仿真和实验验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于准PR控制的单相能馈型交流电子负载研究

针对能馈型交流电子负载传统控制精度低、动态效应差、实现难度大等问题,将准比例谐振(QPR)控制用于电流控制器的设计。首先介绍了能馈型交流电子负载的原理及结构;其次对系统整体控制方案进行了设计,模拟变换器采用单电流环控制,并网变换器采用电流内环和带二次陷波器的电压外环双闭环控制,可以准确模拟真实负载和能量单位功率因数回馈电网,达到节能的效果;最后,通过仿真和样机实验结果验证了理论的正确性。     

基于PI与 QPR双闭环控制的光伏并网系统控制策略∗

传统的比例积分(PI)控制器在光伏三相逆变器系统中存在无法实现无静差跟踪及谐振抑制效果较差的问题,为提高光伏三相逆变器系统谐振抑制效果及电流控制效果,提出一种基于PI与准比例谐振(QPR)双闭环控制的光伏三相逆变器系统控制策略.设计了基于PI与QPR双闭环控制的控制策略及控制框图,实现入网电流无静差跟踪,具有更好的入网电流波形及谐振抑制效果,提升了系统的稳定性.最后,通过在MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,验证了该控制策略的正确性和有效性.     

笼型异步风电系统在电网不平衡时的控制策略

分析了电网电压不平衡时系统机侧与网侧变流器的运行工况及控制方式,提出一种在两相静止坐标系下采用准比例谐振(PR)控制器来控制交流电流以达到控制有功功率恒定的网侧变流器控制策略。该控制策略以控制直流母线稳定为控制目标,在两相静止坐标系下采用准PR控制器避免了反复的坐标变换而导致的延时问题。在电网电压发生不对称故障时能保持直流母线电压的稳定无波动,从而不干扰机侧的稳定控制,使整个系统的安全性和稳定性得到提升。搭建了小值不平衡的仿真模型和一套笼型异步风电系统在大值不平衡电网电压下的实验验证系统。仿真和实验结果验证了所提策略的可行性和有效性。     

电网模拟装置的研究

研制了一种电网模拟装置用来模拟电网的各种故障工况,进而实现变流器电网适应性的测试。该装置采用背靠背方式的四象限变流器组成。整流侧变流器采用直流电压外环、有功电流内环的经典双环控制,实现了对直流电压及功率因数的控制。逆变侧变流器采用基于比例谐振(PR)控制器的双环控制,能够实现任意可调的电压幅值和频率,并可模拟电压三相不平衡跌落。分析推导了电压三相不平衡跌落的算法,同时为了保证在各种负载条件下电网模拟装置输出的电能质量,利用电容并联虚拟阻抗控制策略实现了输出滤波器的谐振抑制。通过实验验证了所提出算法和控制策略的有效性和正确性。     

三相LCL并网逆变器的单电流双环控制策略

为了抑制LCL并网逆变器系统的谐振尖峰,提出了一种单电流双环控制策略。该策略只对并网电流进行采样：内环采用并网电流的二次微分反馈,以配置系统开环传递函数极点,增加系统阻尼;外环对并网电流直接反馈,以跟踪输出电流,提高系统精度。同时,外环采用准比例谐振（QPR）控制器来补偿电流,以减小稳态误差,消除特定次谐波。通过该单电流策略与传统的电容电流内环,并网电流外环策略的对比,以及采用QPR与比例积分（PI）控制器的对比,结果表明本文所采用方法的性能较优。仿真结果验证了该策略能有效抑制并网电流谐波,提高系统的动态性能和稳定性。     

二阶LADRC在风电并网逆变器网侧直流母线电压控制中的运用

为提高风电并网系统中电网侧逆变器直流母线电压的稳定性和动态响应速度,文中设计一种无对象模型辅助的二阶线性自抗扰控制技术(Linear Active Disturbance Rejection Control, ADRC)以取代电压外环的PI控制器,从而形成一种新的双闭环控制结构。文中利用频域分析法分析了ADRC控制器的稳定性、跟踪性和抗扰能力;最后在3.6MW直驱永磁同步风力发电机组的物理实验平台中验证了该控制结构的可行性,将传统PI控制和文中所提出的控制模式在不同工作条件下的控制效果进行比较。实验结果表明,该文章设计的控制方案优于传统的PI控制器,具有良好的抗干扰性和鲁棒性,大大减少直流侧母线电压波动所造成的影响。     

基于一种即插即用的二端口有源电容的控制策略对比

无源电容广泛应用于电力电子领域,但大容量无源电容限制了电力电子装置的功率密度和寿命,针对无源电容在可靠性及成本上的局限性,本文研究了一种能实现即插即用的二端口有源电容,在详细分析了电路拓扑及其基本控制策略的基础上,提出了一种闭环控制策略,能更精准的控制输出电压,从而降低纹波电压;对比了PI、PR及准PR的特点后,采用对时变量跟踪更好的准PR作为控制器。以单相全桥整流器为例,通过仿真分析其在不同状态下的动静态性能,仿真结果验证了所提出的闭环控制策略的有效性。     

LCL型三相光伏并网逆变器新型控制策略研究

LCL滤波型并网逆变器是高阶多变量控制系统,传统并网电流单一控制方法,不能确保系统稳定性良好的同时又较好的改善并网电流质量。为此提出了一种基于LCL型并网逆变器的新型复合电流控制技术。文中详细分析了LCL滤波器的特点,其在谐振频率处存在谐振尖峰,通过在电流环中增加陷波器的方法实现了LCL滤波器的有源阻尼,提高系统稳定性的同时又不需要额外增加传感器;并网电流调节器将重复控制(RC)和准比例谐振控制(QPR)有机结合,提高了系统的动态响应速度,且降低本地非线性负载扰动和电网电压频率波动对并网电流质量造成的影响,实现对基频信号的无静差跟踪控制和单位功率因数并网。通过Matlab/Simulink仿真测试,验证了陷波器有源阻尼及重复准PR复合控制策略的正确性和有效性。     

基于DRNN自整定QPR-DMRC控制的并网逆变器技术

针对常规并网逆变器中电网电压会出现畸变及传统控制器动态响应差等问题,通过分析准比例谐振和传统重复控制策略的优缺点,提出了一种基于对角递归神经网络的改进型QPR-双模重复控制(DMRC)复合控制器并给出其控制算法,DRNN采用LM算法,利用DRNN参数自整定技术,对改进型QPR-DMRC控制器参数进行在线整定,该方法既能够有效地对奇、偶次谐波进行抑制,同时解决了QPR控制器参数整定困难等问题。采用Matlab/Simulink进行仿真研究,结果表明该方法能有效地降低系统谐波总畸变率,提高了系统的抗干扰能力,实现逆变器无静差稳定运行。     

具有改进最大功率跟踪算法的光伏并网控制系统及其实现

光伏并网控制系统输送到电网的功率随着光照强度、环境温度以及光伏阵列输出电压的不同而变化,控制光伏阵列的工作点使其连续稳定地向电网输出最大功率非常必要。该文提出了基于同步旋转坐标变换实现光伏阵列最大功率跟踪与电流控制的电压源型逆变器相结合的三相光伏并网控制系统,该系统主要包括光伏阵列、直流母排电容、电压源型逆变器、滤波电感、数字信号控制器与电网。提出的改进最大功率跟踪方法,根据光伏阵列dP/dU-U的特性曲线,利用Newton-Raphson方法快速计算光伏阵列输出功率对电压的微分值,由此进一步形成光伏阵列工作在最大功率点的参考电压值。整个控制系统为双环控制,外环为电压控制环,利用一个PI调节器使光伏阵列输出电压工作在最大功率工作点;内环为电流控制环,利用2个PI调节器分别对d-q轴电流进行解耦控制,使逆变器输出电流与参考电流一致。根据所提出的控制算法,研制了一台三相光伏并网系统原理性样机,仿真与实验结果一致,系统具有良好的动稳态性能,说明了所提出的控制方案是非常有效的。     

LCL滤波的三相并网逆变器电流双环控制策略

对于LCL滤波的三相并网型逆变器系统,电网电压畸变会增加网侧电流总谐波。针对该问题,分析了传统逆变侧电流单环控制策略无法有效抑制电网电压畸变对网侧电流的影响。为了增加网侧电流对电网电压畸变的抗扰性,提出了电流双环的控制策略。内环通过PI控制器实现对逆变侧电流的控制,外环通过PI+PR的控制方案完成对网侧电流的控制。通过推导系统的输出导纳的频率响应,分析了在提出方案下,网侧电流能够更有效地抑制网侧电压畸变的影响。仿真以及100kW样机的实验结果验证了该控制策略的有效性。     

Nonlinear Adaptive Backstepping Controller Design for Three-Phase Grid-Connected Solar Photovoltaic Systems

A cascaded control structure is proposed in this paper for injecting active and reactive power in a three-phase grid-connected solar photovoltaic (PV) system by considering external disturbances. In the proposed cascaded control structure, there are two control loops—the outer loop voltage controller is used to ensure a continuous balance in power flow between the PV arrays and electrical power grid whereas the inner loop current controller controls the output current of the inverter. Moreover, the DC-DC boost converter is controlled to achieve a constant voltage at the input of the inverter. In order to obtain the power balance and extract maximum power, an incremental conductance (IC) based maximum power point tracking (MPPT) method is used in this paper. The current controller is designed using a nonlinear adaptive backstepping technique to regulate the active and reactive components of the grid current. The regulation of these currents towards desired values which in turn control the active and reactive power delivered into the grid. The overall stability analysis of the system is performed based on the formulation of control Lyapunov functions (CLFs). Finally, the performance of the designed controller is tested on three-phase grid-connected PV systems with single as well as multiple PV units under different environmental conditions and compared with an existing sliding mode controller. Simulation results confirm the effectiveness of the proposed adaptive backstepping control scheme and demonstrate the superior performance over the sliding mode controller.     

光伏逆变器改进控制策略的稳定性研究

光伏逆变器在弱电网下运行时,不均匀的线路阻抗使微电网控制系统功率因数下降、带宽变窄、控制性能减弱、跟踪误差变差,甚至导致逆变器系统退出运行等现象。为此,首先在双闭环控制方式下,通过电压环振荡处理引入瞬时无功控制手段与电压前馈控制方式来减少无功输出,提高逆变器控制系统并网电流质量。其次采用锁相环与锁频环复合同步手段优化跟踪质量,提高控制系统功率因数以及抗干扰能力。最后通过搭建两台2 kW同型号的单向并网逆变器并联运行的实验平台验证了该控制方法的正确性与实用性。