考虑环流抑制的微网并联多逆变器稳定运行控制研究

针对传统微网并联多逆变器运行控制策略仅能在某种程度上抑制系统中的环流,抑制后的环流仍然比较大的问题,提出考虑环流抑制的微网并联多逆变器稳定运行控制研究。首先,建立微网并联多逆变器模型;基于微网并联多逆变器模型,计算微网并联多逆变器输出有功功率和无功功率;根据计算出的数据,提出改进后的下垂控制方法,对系统进行控制,以减小系统的环流值,控制微网并联多逆变器稳定运行。仿真实验结果显示,在存在环流干扰条件下,当有功功率和无功负载出现变化时,采用所提方法对微网并联多逆变器进行控制,其输出功率和输出频率会随着有功功率和无功负载的变化而产生相应的变化,实现了微网并联多逆变器稳定运行,说明该方法在微网并联多逆变器稳定运行控制研究方面有一定的参考价值。     

微网虚拟同步发电机下的自适应滑模控制策略

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)通常用作微网逆变器中各种分布式电源的接口,以便使系统具有更大的惯性。负荷中的不平衡和非线性负载会对逆变器输出电压造成的影响。为此,设计了一种电压自适应滑模控制器。以VSG作为基础控制器,然后根据系统在αβ坐标系下的方程,将系统的负载电流作为扰动,设计自适应扰动补偿,使系统能在保持稳定的条件下,减少输出电压的抖振。最后,对控制策略进行仿真,结果验证了控制策略在电压不平衡与谐波抑制方面的有效性与鲁棒性,提高了微网逆变器输出电压的电能质量,减少了并联逆变器之间的环流。     

微网孤岛运行条件下基于导纳域的稳定性研究

通过分析电压源型逆变器的拓扑结构和控制策略,建立了逆变器输出阻抗模型.结合阻抗分析方法分析了逆变器中滤波器参数和控制环路增益对其输出阻抗、逆变系统等效环路增益及稳定性的影响规律,并采用时域分析方法验证了相关分析的正确性.基于微网孤岛运行时多逆变器并联的特点,提出了一种导纳域的稳定性判断方法,给出了逆变器输出导纳和负载输入导纳之间量化的稳定性判断条件,通过合理设计微源输出导纳以保证微网系统的稳定性.仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和可行性.     

微网中分布式电源锁相环建模及其稳定性分析

多分布式电源的同步失稳对微网的稳定性有重要影响,由微网中各分布式电源的控制策略不尽相同而带来的多类型逆变器并联系统建模及其同步稳定性分析已经成为困扰微网广泛应用的重要问题,其中同步锁相环(phase locked loop,PLL)的失稳又是多分布式电源发生同步失稳的主要原因之一。因此,该文提出一种基于PLL的多逆变器并联系统稳定性分析策略。首先建立基于下垂控制器和PQ控制器的逆变器系统及其PLL小信号分析模型,其次利用信号流图和梅森增益定理得到多逆变器并联系统的PLL小信号分析模型,最后得到其传递函数。提出的小信号模型可以很好地鉴别多逆变器并网及孤岛情况下系统的同步稳定性。最后通过仿真验证所提出的基于PLL的多逆变器并联系统稳定性分析策略的可行性和有效性。     

三相逆变器并联系统的无互连线预测控制

对于三相逆变器并联系统,下垂控制是一种有效的控制算法,它可以确保各并联逆变器对系统负载功率的均分,并具有无互连线分布式控制的优点。而对于三相电压型逆变器,新兴的有限控制集模型预测控制算法(finite control set model predictive control,FCS-MPC)具有系统动态响应快、处理系统约束灵活等优势。将逆变器并联系统的下垂控制与三相电压型逆变器的模型预测控制结合起来,由下垂控制器提供模型预测控制器的参考电压信号,以并联逆变器输出电压对参考电压的跟踪误差构建模型预测控制器的优化性能函数,实现了三相电压型逆变器并联系统的无互连线模型预测控制。仿真及实验结果表明:所构建的无互连线模型预测控制器在三相电压型逆变器并联系统由空载投入负载、负载突变及某一并联逆变器切除等工况下均能有效运行,且与传统的逆变器并联系统三环控制器相比,显著地改善了三相逆变器并联系统的均流性能。     

一种提高中频逆变器外特性的谐振控制器建模与带宽设计

外特性是衡量逆变器性能的重要指标,代表了逆变器输出电压受负载的影响程度,性能优良的逆变器通常具有较硬的外特性,其空载到满载过程中输出电压的变化量较小。目前谐振控制器法是提高双环控制逆变器系统较为可靠的方法。但是该方案应用于400Hz中频逆变器时,会在空载或轻载下在低频段产生相移,造成相频曲线穿越??,同时因为中频逆变器的谐振控制器中心频率往往接近截止频率,谐振控制器的相位移设计不当会影响系统开环传递函数的相位裕度,造成系统的不稳定。本文通过对包含谐振控制器的三相四桥臂逆变器在全负载状态下的小信号建模,结合经典控制理论,分析了系统相频曲线低频段穿越??时稳定性判断条件,提出了一套应用于中频逆变器的谐振控制器设计依据。据此设计谐振控制器,逆变器在提高外特性的同时在全负载范围获得了良好的稳定性能和动态性能。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

弱电网下并联逆变器稳定性及电能质量治理研究

在新能源发电系统中,逆变器通过并联接入电网,扩大了并网容量,此外由于电网阻抗的存在,降低了逆变器的稳定性,也加大了逆变器对负载中电能质量治理难度。文中对一种弱电网下并联逆变器治理负载中电能质量的问题进行了研究,首先以H∞+电压前馈作为电流内环控制策略,分析了弱电网下单台及多台并联逆变器的稳定性能,采用了前馈通道串联复数滤波器及前向通道串联超前校正环节的复合策略提高逆变器的稳定性;其次利用电流检测算法分离负载中的不平衡、谐波及无功电流,实现并联逆变器对不平衡、非线性及无功等负载引起的电能质量问题的治理。通过Simulink仿真实验,结果表明在弱电网条件下利用并联逆变器能够对多种负载的电能质量问题进行治理。     

非对称负载下逆变器电压不平衡度抑制策略

为解决多逆变器并联系统输出端电压出现三相不对称的问题,本文提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度改善策略.首先,分析非对称负载导致多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的原因.其次,采用基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,利用其余从逆变器可用容量来补偿负载电流中的全部负序分量,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持逆变器输出端电压稳定.所提控制策略将电能质量治理功能嵌入到从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的不平衡度.最后,基于PSCAD仿真对本文所提控制算法的有效性进行了验证.     

多逆变器并联系统输出电压不平衡度补偿策略

为解决多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的问题,在此提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度改善策略.首先分析非对称负载导致多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的原因,进而采用基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,利用其余从逆变器可用容量来补偿负载电流中的全部负序分量,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持逆变器输出端电压稳定.所提控制策略将电能质量治理功能嵌入到从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的不平衡度.最后,基于PSCAD仿真对所提控制算法的有效性进行了验证.     

基于预测控制的三相电压型逆变器并联系统

研究了基于预测控制的三相电压型逆变器并联系统。采用开关周期平均建模法,在dq0旋转坐标系下建立了三相电压型逆变器并联系统的状态空间模型,并以此为基础构建了三相电压型逆变器并联控制系统的预测模型;选定并联系统输出电压与参考电压的差值及各逆变器输出电流之间的差值构建控制系统的优化性能指标,通过滚动优化操作,实现了三相电压型逆变器并联系统的预测控制。仿真及实验结果表明,所构建的基于预测控制的三相电压型逆变器并联系统能够在不同负载条件及逆变器投切等工况下实现系统输出电压的跟踪及负载电流的均分,同时也具有良好的鲁棒性及自适应性。     

光储微电网逆变器有限集模型预测控制

针对光储微电网并网稳定问题提出了一种有限集模型预测控制（FCS-MPC）方案。储能系统双向DC/DC变换器采用电压电流双环控制,以稳定直流母线电压。建立并网逆变器离散化数学模型,将逆变器输出电流作为成本函数控制量,构建电流预测控制器。逆变器电流采用前2步预测,并使用矢量角补偿法对控制过程进行延时补偿。利用MATLAB/Simulink搭建光伏储能微电网仿真模型,对比分析传统控制和模型预测控制的电压电流响应。结果显示,所提方案在负载变化和光伏功率波动情况下,能提高直流母线电压稳定性,减小并网电流畸变率。     

基于主从控制的微电网电压质量改善策略

针对非线性不平衡混合负载易导致微电网母线电压畸变和不平衡的问题,目前大多采用增加额外的电能质量治理装置来提高母线电压质量。鉴于逆变器具有与电能质量治理装置相同的拓扑结构,本文将微电网母线电压质量治理问题转化为连接在微电网母线上的多逆变器输出侧电压质量治理问题,提出利用并联在微电网母线上的多逆变器系统对母线质量进行治理的策略,即将电能质量治理功能嵌入到从逆变器中,利用从逆变器实现逆变后的剩余可用容量抑制微电网母线电压谐波和不平衡。本文首先以单台逆变器为例,对非线性不平衡混合负载造成逆变器输出电压质量下降的原因进行分析,在此基础上,提出利用从逆变器剩余可用容量来补偿负载中的谐波、负序电流分量,而负载中的基波电流和零序电流分量则有主从逆变器共同分担。该控制策略有效的降低了逆变器输出侧电压的畸变率和不平衡度,避免了增加额外的电能质量治理装置,降低了系统成本。最后通过在PSCAD仿真环境下搭建仿真模型验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

适用于不平衡负载工况下的微网逆变器控制策略

微网逆变器的一个重要性能是其工作在离网模式下时,在三相负载不平衡情况下仍能维持三相输出电压的对称性,为微网提供稳定的电压支撑。文中通过分析逆变器输出接不平衡负载时的系统不平衡机理,提出了一种简单有效的系统控制策略:在系统传统控制环路中引入谐振控制器,以抑制不平衡负载条件下控制环路中所存在的2倍工频脉动分量。所提出的控制策略免去常规控制中所需电压/电流正负序分离等控制环节,极大地简化了系统的控制结构。建立了新控制策略下的系统环路模型,给出了环路控制参数及谐振控制器的设计方法。仿真和实验结果验证了所提出的系统控制策略能有效抑制由不平衡负载引起的输出电压畸变,获得高质量的输出电压波形。     

基于虚拟阻抗的低压微网多逆变器环流抑制研究

低压微网内逆变器等效输出阻抗导致多逆变器间环流上升,低压微网整体运行出现异常,稳定性下降,严重时会造成器件损毁。为解决上述问题,提出基于虚拟阻抗的低压微网多逆变器环流抑制研究,在低压微网结构中,分析等效输出阻抗对输出功率特性的影响,提出多环控制策略,在下垂控制方基础上引入虚拟阻抗,将全部逆变器的等效输出阻抗由感性转变为阻性,均分低压微网负荷功率,提升低压微网稳定性。在Matlab/Simulink仿真平台内构建低压微网仿真模型,仿真结果显示引入虚拟阻抗后可将低压微网多逆变器间的环流最大值降至2A以下,保障低压微网系统稳定运行;分布式电源的离、并网情况下微网运行特性仿真结果证明所提方法及控制器的可行性与有效性,可有效实现整个逆变器并联系统的环流抑制。     

基于电压电流协同控制的微网运行模式无缝切换策略

主从型微网从并网切换到孤岛时,主逆变器由电流控制模式切换到电压控制模式,需改变控制器结构,并且孤岛检测期间电压不可控。针对上述问题,提出一种电压电流协同控制策略,在整个运行过程中用电压控制器对微网内负载的电压进行控制。并网时电压控制器经调节后平衡微网内负载功率并达到稳定输出;同时附加上电流控制器控制输出电流,保持微网和电网间功率平衡。孤岛后电流控制器退出运行,电压控制器继续控制微网内负载电压,保证微网内负载功率始终处于平衡状态,控制器输出具有连续性,控制模式也平滑切换到电压控制。根据所述电压电流协同控制策略设计了相应的电压控制器和电流控制器。最后进行Simulink仿真及实验验证,结果证明了协同控制策略能实现微网运行模式的无缝切换。     

不平衡电网下储能系统直流纹波分析及抑制策略

针对微电网中三相逆变器接不平衡负荷在储能变流器直流侧引入低频纹波的问题展开研究。通过建立三相两电平变流器开关函数等效模型,分析了低频电流纹波的产生原因,指出直流电流的低频分量主要由不平衡负荷的负序分量引入,且与微网内三相负荷的不平衡度成正比。为降低低次谐波对系统振荡的影响,提高微电网运行的可靠性,提出一种基于重复+比例积分复合控制的Buck-Boost型直流电力弹簧的低频电流抑制方法,并根据建立的电力弹簧小信号频域模型,利用小增益原理对所提出的复合控制策略的稳定性进行了分析,并对重复控制关键环节及参数进行设计。最后,利用Matlab/Simulink仿真模型及2 kV?A实验样机验证了所提方法的有效性。     

基于比例积分谐振的微网逆变器电压均衡控制策略研究

对于工作在离网模式下的微网逆变器,在可能会出现的负载不对称或者单相负载运行场合,采用传统的电压电流双闭环控制方法会导致输出电压严重不平衡,从而危害供电设备以及整个系统。基于分裂电容式的三相四线逆变器系统,针对逆变器在离网模式下带不平衡负载运行的问题,建立相关数学模型分析抑制不平衡问题,分析传统比例积分控制的缺陷,并在此基础上采用正负序分离独立控制和比例积分准谐振控制策略。同时针对微电网运行状态平滑切换的要求,给出一种基于间接电流控制策略的平滑切换控制策略。仿真结果证明该控制策略的正确性。最后在微电网逆变器实验平台上通过实验验证了该方案的实用性和可行性。     

孤岛运行微电网的同步定频电流控制原理与验证

现有的孤岛运行微电网的主从控制方法只适用于有大容量支撑电源的小型系统;对等控制方法存在产生功角与频率稳定问题,且不能很好地适应微电网运行条件。针对全逆变器微电网,提出逆变器利用卫星授时信号同步,产生相位相同、频率固定为工频的电流,采用I/U下垂控制实现有功与无功出力按照逆变器的容量比例进行分配;采用常规的无功补偿方法实现无功功率的就地补偿,降低逆变器的无功功率输出。通过数字仿真与物理试验,验证了所提方法的可行性与有效性。由于所有逆变器输出电流的频率与相位均相同,使得交流微电网的电压控制过程与直流微电网类似,避免了功角与频率稳定问题,控制方法简单、直接,功率分配合理。     

基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统

传统新能源微电网功率控制系统因忽略虚拟阻抗而不利于随机位置分布式电源的结合,导致容易发生电网故障,致使微电网整体瘫痪。为了解决上述问题,本文提出基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统的研究。引入虚拟阻抗,降低逆变器输出功率的耦合程度。通过逆变器额定容量比值确定虚拟电阻取值范围,计算微电网输出电压,保障微电网输出电能质量。在积分控制器下控制虚拟阻抗电阻数值,使逆变器输出功率趋近于积分控制器计算得到的功率参考值,保障输出功率的稳定性,实现对新能源微电网的功率控制。设计仿真实验,结果显示：本文方法控制的逆变器在同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率最为稳定,无功功率保持均分状态;不同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率稳定用时最短、无功功率基本与额定容量比匹配,充分说明提出方法对新能源微电网的功率控制及运行具备较好的控制效果。     

微电网光伏发电系统控制与稳定性研究

在分析光伏电池原理及最大功率跟踪基础上,分析了含光伏发电系统的微电网模型。对光伏系统控制采用的是两级式控制,前级Boost DC/DC实现光伏阵列最大功率跟踪控制以稳定直流母线电压,并可升高电压以满足后级逆变器需要。后级为DC/AC逆变器,对逆变器采用V/f控制策略,此控制策略用以保证微电网的频率电压的稳定性。在Matlab/Simulink平台搭建含光伏发电系统的微电网仿真模型,分别对在并网运行时改变光照和在孤岛运行时改变负荷进行仿真,验证控制策略能够保证光伏发电系统的稳定运行。