微电网中多功能并网逆变器的无线协调控制

多功能并网逆变器在实现可再生能源并网的基础上,还能利用其功率裕量补偿微电网内的谐波和无功电流。然而,单台并网逆变器所能投入的用于电能质量治理的功率容量是有限的。因此,如何有机地组织和协调微电网内的多台多功能并网逆变器,实现它们之间对网内谐波和无功电流的无互连线分摊,具有重要的研究价值。基于限幅控制,提出了一种能协调微电网内多台多功能并网逆变器分摊网内谐波和无功电流的无互联线控制策略。该方法通过对多功能并网逆变器所检测到的补偿电流dq轴分量进行限幅,实现谐波和无功电流在各台多功能并网逆变器之间按补偿容量分摊。最后,在一个微电网实验平台内,利用两台10kVA的多功能并网逆变器并联实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

一种适用于微电网状态无缝切换的混合控制策略

针对传统微电源逆变器控制算法需要在微电网并网和孤岛运行时切换的弊端,提出一种适用于微电网无缝切换的混合控制策略。该混合控制策略算法可以同时支持并网和孤岛运行状态,消除了在微电网状态切换时由于软件进行切换所带来的冲击。该算法在并网阶段微电源逆变器具有有源滤波器功能,消除非线性负载对电网带来的谐波电流;其电压环采用比例谐振控制器有效消除孤岛时微电源逆变器输出的电压静差。仿真结果验证了控制策略的正确性。     

基于分层控制的微电网并网谐波电流主动抑制控制策略

采用传统下垂控制的电压源型逆变器并联构成的微电网,由于其等效输出阻抗较小,当微电网与电网并联运行时,易受到电网并网点电压谐波分量扰动的影响,使微电网并网电流总谐波畸变率升高。提出一种基于分层控制的微电网并网电流电能质量主动提升控制策略,首先利用Park变换将并网点与微电网交流母线的误差电压变换到旋转坐标系下,并在原微电网的二层控制中添加误差电压补偿环路,利用补偿环路中的并联多重谐振控制器对该误差电压进行运算,得到底层电压源型逆变器的谐波电压补偿量,同时在逆变器电压电流内环采用基于旋转坐标系的比例积分与谐振混合控制器,提高逆变器对谐波电压补偿量的跟踪能力,进而减少微电网交流母线与并网点间的谐波电压差,从而降低微电网向电网注入的谐波电流。通过分析表明,本文所述控制策略不仅可减少微电网向电网注入的稳态谐波电流,还可以降低由于并网开关闭合导致电网对微电网的谐波电流冲击。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

虚拟同步发电机及其在独立型微电网中的应用

针对独立分布式发电系统设计了一种基于同步发电机功角特性的虚拟同步发电机控制策略,使逆变器能以电压源形式与柴油发电机并联组网。所设计的控制策略实现了逆变器对电网的无缝投切,逆变器在并网运行时能根据指令调节有功输出。突加、突减负载时逆变器能迅速响应需求输出功率,有效地减小了微电网电压幅值和频率波动。当微电网中柴油发电机停机时逆变器能独立支撑微电网的电压和频率,使微电网电压和电流平稳过渡。最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了所设计控制策略的有效性。     

兼具有源电力滤波器功能的多功能并网逆变器控制

分布式发电系统中,为了能将风能和光伏等转化过来的能量最大限度地高效率传输到微电网单元内,通常采用恒功率(PQ)控制。当微电网系统中带非线性负载运行时,为保证入网电流的质量,在传统的PQ控制策略中加入谐波抑制功能,即将PQ控制和有源电力滤波器(APF)功能合二为一,形成兼具APF功能的多功能并网逆变器,既向电网传送了有功功率又达到了补偿谐波的目的。文中从并网逆变器入手,分析其工作原理及PQ控制策略,在此基础上添加了谐波抑制功能,并对其进行详细说明,主要包括基于瞬时无功功率理论的谐波检测和多谐振控制器部分。最后,仿真和实验验证了该控制策略的正确性和可行性。     

多功能并网逆变器及其在微电网电能质量定制中的应用

针对微电网电能质量的定制进行了研究,并研究了一种多功能并网逆变器拓扑及其控制策略以实现微电网电能质量的定制。给出了微电网电能质量定制的概念,阐释了其目的和意义;建立了多功能并网逆变器的数学模型并给出了其控制策略;提出了一种适合于微电网电能质量定制的多功能并网逆变器参考电流生成算法;给出了一种微电网电能质量综合评估的层次分析模型,提出了以补偿容量最少为目标的最优补偿方法,并利用拉格朗日乘子法进行了求解;最后利用PSCAD/EMTDC验证了多功能并网逆变器在微电网电能质量定制方面的可行性和有效性,并从技术性和经济性的角度探讨了多功能并网逆变器在微电网电能质量定制中的效益。     

基于多功能并网逆变器的微电网电能质量研究

针对微电网中含有非线性、不平衡以及无功负荷,从而导致微电网的电压、电流发生畸变,引起谐波污染等电能质量问题。提出了一种能够实现并网发电和电能质量治理双重功能的多功能并网逆变器。集成了向分布式电网注入有功功率和对并网点处的谐波、负载无功、三相不平衡进行补偿等多种功能。最后,利用PSCAD/EMTDC验证了设计的可行性。     

多功能并网逆变器及其在微电网中的应用

提出了一种能同时补偿无功、谐波和不平衡电流的多功能并网逆变器拓扑,并研究了其在微电网中的应用。同时,基于加权电流反馈的思想,给出了一种多功能并网逆变器的滞环电流控制策略。此外,基于同步旋转坐标系的无锁相环电流检测方法,给出了一种多功能并网逆变器参考电流的生成算法。最后,利用PSCAD/EMTDC验证了所提出方法的有效性和正确性。仿真结果表明,所提出多功能并网逆变器在改善微电网电能质量的同时,还能控制微电网与配电网之间的潮流,在必要时可为配电网提供一定的有功和无功支撑。     

基于单周控制的微电网谐波主动治理方法

微电网中由于存在电力电子设备和非线性负载,其电能质量问题不容忽视。由于分布式电源并网逆变器本质上为一个三相全桥电路,通过对其控制策略的改进,可以使得其在输出电能的同时,还能够实现对电能质量的主动治理。借鉴该思路提出了一种基于单周控制的谐波主动治理方法以抑制公共连接点处的电流谐波。针对多逆变器并联的情况,提出了一种输出电流分摊补偿的控制策略,简化和改进了传统单周控制的控制。在Matlab/Simulink中搭建相应的仿真模型,利用dSPACE搭建实验平台,通过仿真和实验验证了所提方法的正确性与有效性。     

低压微电网平滑切换控制策略研究

为了避免微电网并网与孤岛运行模式控制策略的切换,实现微电网并网模式和孤岛模式之间的平滑切换,研究在低压微电网下垂特性的基础上,提出了一种采用外环功率控制和内环电压电流双环控制的三环控制策略,实现并网时基于下垂控制的间接恒功率控制,孤岛时分布式电源自动调节功率输出,并设计了微电网同步并网控制器,有效地减少了微电网过渡过程产生的冲击。仿真结果表明,所提微电网逆变器控制策略运行稳定,运行模式之间能平滑切换。     

光伏并网与有源滤波统一控制系统的研究

提出一种将光伏并网与有源滤波统一控制的新型控制策略。以分布式小容量并网逆变器为研究对象,基于瞬时无功功率理论进行谐波和无功电流检测,采用SPWM电流矢量控制技术,在MATLANB/SIMULINK中对所提控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明,该控制策略能够在保证系统以最大功率并网的同时,充分利用逆变器容量,实现负载总谐波、特定次谐波和无功电流的最佳补偿,从而提高设备利用率,改善电网电能质量。     

可参与微电网电能质量控制的并网光伏逆变器研究

微电网中负载与电源类型多样,电能质量指标可能会不满足要求,为此提出利用光伏并网逆变器控制微电网电能质量的方法。检测逆变器接入点母线上的电压和所带负载三相电流,使光伏并网逆变器除了输出有功功率以外,还能根据电网的电能质量情况,对负载谐波和不平衡电流进行实时跟踪补偿。基于瞬时无功功率理论,提出了一种串联超前校正的谐波检测方法,通过对检测系统传递函数的零点进行合理调整,使其动态响应性得到有效改善。采用广义积分控制方法对交流参考电流进行跟踪控制,可以达到稳态误差为零;并针对传统广义积分控制方法频率鲁棒性差的问题进行了改进。通过PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明,所提控制策略可以准确地实现谐波与无功补偿,有效降低了电压不平衡度,对负载突变和频率波动有良好的适应性。     

一种多功能并网逆变器拓扑及其控制

针对一种能兼顾分布式电源并网和并网点无功、谐波和不平衡电流补偿的多功能并网逆变器拓扑进行了研究。建立了该拓扑的数学模型,利用加权电流反馈方法设计了其并网电流跟踪控制器,基于输出滤波器中阻尼电阻功耗与阻尼比之间的关系,设计了阻尼电阻。给出了一种包含并网功率跟踪和电能质量补偿两部分的、简洁有效的指令电流生成算法。PSCAD/EMTDC的仿真结果和一台15 kV.A样机的实验结果,验证了所提拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

基于改进PR控制的多功能逆变器控制策略

多功能并网逆变器(multi-functional grid-tied inverter,MFGTI)在实现分布式电源(Distributed Generation,DG)并网的同时能够兼具电能质量治理的功能,相比功能单一的并网逆变器,具有更好的应用前景。针对分布式电源的多功能并网逆变器进行研究,针对传统PR控制器,提出一种基于改进PR控制的多功能逆变器跟踪控制方法,除了并网控制外还兼具了滤除谐波电流的功能。设计了应用多层PIR控制器的双环PQ逆变器控制,使并网的分布式电源除了提供功率以外还能够有效滤除特定次数谐波。建立该控制系统的数学模型并且利用DIGSILENT/Power Factory对其进行仿真,验证了该控制系统的正确性和有效性。仿真结果表明,所提出的多功能逆变器除了能够改善并网点的电能质量,还能够满足微网的要求,对并网点进行PQ控制。     

负载不平衡条件下并网逆变器的运行策略研究

针对新能源并网出现的配电网分布式和不平衡负载问题,提出了通过电网统一调度实现并网逆变器对电网的有功功率、无功功率和不平衡负载进行分布式补偿的运行策略。上级电网根据线路的运行数据,对线路上并网逆变器进行调度,完成对电网的有功功率、无功功率和不平衡负载的调节。对不平衡负载的调节会导致逆变器直流侧电压的波动,造成逆变器的输出电流产生谐波等问题。针对该问题,提出基于陷波器的直流侧电压控制策略,抑制输出电流谐波。通过仿真和样机实验验证了该运行策略的可行性。     

光伏规模化并网的电能质量复合控制策略研究

为了充分发挥并网逆变器结构及功能上的潜在优势,研究将滤波及无功补偿功能融入光伏电站逆变器中,同时实现有功并网、谐波抑制、无功补偿及电压补偿等多功能复用。在研究了逆变器控制策略以及微电网电能质量特性和控制方法后,对光伏电站拓扑结构进行了改进。在此基础上提出了一种基于逆变器动态剩余容量的无功分配策略,对并联逆变器和串联逆变器的控制策略进行详细讨论。运用该控制策略有效地实现了光伏规模化并网的电能质量复合治理,并用PSCAD/EMTDC软件通过实例仿真验证了控制策略的正确性和有效性。     

改善孤岛微电网电压波形质量的方法

针对孤岛微电网公共交流母线电压对称性和波形质量易受不平衡非线性负载影响的问题,采用组合式三相逆变器作为各分布式电源的拓扑电路,并设计了提高逆变器输出电压质量的控制策略。首先,分析了不平衡非线性负载下影响微电网电压质量的原因,得出逆变器的参考电压的平衡性和系统等效阻抗的降低是提高电压质量的2大要素。然后,设计了平衡的参考电压控制使逆变器各相产生对称的参考电压;提出了自调整频率下的比例谐振电压控制器及其离散化下的系数自调整策略,同时增加输出电流前馈控制。这些方法在提高系统开环增益的同时可有效减小逆变器各次频率处的输出阻抗,改善因逆变器输出阻抗压降带来的不平衡和电压波形质量问题。最后通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。     

光伏并网逆变器的阻抗重塑与谐波谐振抑制

针对并网逆变器的输出阻抗重塑控制,及其在抑制分布式光伏发电系统谐波谐振中的应用进行研究。首先,以一个典型的分布式光伏并网发电系统为例,分单台并网逆变器和多台并网逆变器两种情况,定量分析系统内串并联谐波谐振的机理及其影响因素。其次,提出一种能重塑光伏并网逆变器高频输出阻抗的控制策略。利用基于二阶广义积分器的陷波器滤除并网电压/电流基波分量后,经过输出阻抗控制后反馈到其指令电流(或调制信号)中,从而重塑并网逆变器的输出阻抗。当重塑后的阻抗呈现足够大的阻性时,可有效抑制网络内的高频谐波谐振。最后,利用PSCAD/EMTDC的仿真结果和一个微电网的实验结果验证所提控制策略的正确性和有效性。     

微电网并网和孤岛运行的二级控制策略研究

由于低压微电网并网和孤岛运行受线路阻抗比值较大等因素的影响,采用传统下垂控制的方法,将不能满足低压微电网控制的需求,且孤岛微电网的频率和电压与主电网不同,并网前需进行同步控制。在分析逆变器功率分配的基础上,提出了分层控制方法;同时,根据微电网可以并网和孤岛运行的特性,分层控制包含2个层次。其中,二级控制(Secondary control)通过重新控制逆变器的输出电压幅值和频率,使得微电网公共连接点处电压和频率的偏差在一定范围内。为了验证二级控制策略能使微电网可靠运行,通过Matlab/Simulink仿真,对微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律进行了分析。仿真结果表明微电源的二级控制策略的性能优良。     

无通信高电能质量的微电网平滑切换控制策略

该文提出一种具有高电能质量且无需远程通信线的微电网平滑切换控制策略。微电网主要由多台并联分布式发电单元和一台预同步单元构成,针对分布式发电单元中的接口逆变器提出一种统一并网电流控制结构,具有如下优点：(1)无需孤岛检测便能实现逆变器并网运行状态电流控制模式和孤岛运行状态电压控制模式的自动切换,以确保负载供电质量;(2)所提统一并网电流控制结构能有效抑制并网电流与电容电压中的谐波;(3)当电网频率发生波动时,逆变器仍能按照指令值输出相应的有功及无功功率,并且在并网运行状态无需锁相环或锁频环即可实现与电网同步。此外,所提出的预同步单元能够在不依赖远程通信线的情况下实现微电网电压与电网电压的预同步控制,减小孤岛运行状态转为并网运行状态时的冲击电流。最后,对控制参数进行优化设计,并通过实验验证所提控制策略的有效性和可行性。