基于混成自动机理论的光伏并网逆变器控制研究

分析了光伏并网逆变器的混成特性并概述了混成自动机理论。在光伏并网逆变器的混成自动机建模与控制器设计的基础上,提出了并网逆变器的一种并网控制策略。通过Matlab仿真平台的Simulink和Stateflow工具箱仿真验证了混成控制器和并网控制策略的正确性和有效性。仿真结果表明,所设计的光伏并网逆变器不仅可以实现正常的并网功能,而且有一定的无功和谐波补偿能力。     

光伏并网系统的混成控制研究

针对光伏并网系统是一个非线性、不确定性、非纯一性的典型混成动态系统,本文将混成控制理论应用于光伏并网系统的最大功率点跟踪和并网逆变器控制策略的设计。首先简单介绍了混成控制理论,分析了光伏并网系统的混成特性,然后分别设计了最大功率点跟踪和并网逆变器混成控制决策,建立了基于混成自动机的光伏并网系统控制模型,最后通过仿真验证所建模型及方法的正确性和有效性。仿真结果表明该方法能够快速实现最大功率点跟踪,并能够实现并网电流精确跟踪电网电压。     

多机光伏并网逆变器的环流改进重复控制策略

逆变器的并联能够增加系统的容量,但是会带来环流问题,环流会使系统的效率降低和增加系统损耗,而且输出并网电流发生畸变。针对多机光伏并网逆变器的零序环流问题,提出了一种改进的重复控制策略。首先在分析并联系统环流平均模型的基础上,设计了环流改进重复控制和PI控制相结合的控制器,环流控制是通过控制各个并联模块中的空间矢量调制中零矢量作用时间实现环流抑制。通过仿真验证了理论分析的正确性。     

基于重复控制器的逆变器并联环流抑制方法研究

逆变器并联后可靠运行的关键技术在于环流抑制,本研究针对在电力电子装备大规模接入电网时,往往会产生零序环流并导致系统不平衡等问题,提出了一种基于重复控制器的逆变器控制方法。首先分析了光伏逆变器并联模型,讨论了逆变器并联环流的产生机理。根据系统的相量分析得到了并联逆变器间的环流与零序电压差的关系式。然后通过重复控制以保证输出波形的精确跟踪,根据重复控制器能够有效矫正周期性畸变的输出电压波形的工作特性,实现了抑制系统环流的目标。最后通过Matlab、Simulink仿真实验验证,表明该控制方法能有效减小逆变器零序电流,从而抑制系统环流。     

单相光伏并网逆变器群控供电系统的建模与控制

分析了光伏并网逆变器群控系统中环流产生的机理,并导出了影响环流数值的因素。通过进一步分析找出逆变器输出的功率与环流之间的关系。在单台并网逆变器控制方法之上,设计出并网逆变器群控系统的环流抑制的方法,并对环流抑制方法的稳定性作了进一步分析。最后给出了并联控制系统仿真输出电流波形以及样机实验波形,并对理论分析、仿真波形以及实验结果进行比较。从仿真波形以及实验结果来看,所采取的控制措施是完全正确的。     

电压电流双闭环控制逆变器并联系统的建模和环流特性分析

传统的基于功率差的逆变器并联控制方法是由电力系统中同步电机并网理论演变而来,通过分别改变各并联模块输出电压的幅值和相位来分别控制各模块输出无功和有功功率平衡,但该并联均流方案应用于电压电流双闭环反馈控制逆变器并联系统时有较大的控制误差.本文建立了考虑环流因素的电压电流双环控制逆变器闭环系统电路模型,依据传递函数推导出并联系统有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位的关系.建立基于等效输出阻抗和求解微分方程的环流特性分析方法,给出了逆变器输出有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位之间的定量关系,提出了相应的并联均流控制方案.仿真结果证实有功和无功环流均受输出电压幅值和相位影响,实验结果证明所提控制方案有较好的均流效果.     

微网中并联逆变器的环流控制方法

环流抑制是逆变器可靠并联运行的关键技术,针对微电网中的共直流母线冗余并网逆变器的并联运行,提出了一种基于零序电压差补偿原理的零序环流控制方法。首先分析了并联逆变器间零序环流等价模型,根据单台逆变器的零序电流反馈量和无差拍电流控制方法直接得到并联逆变器间的零序电压差补偿量。然后通过调节该单台逆变器的零序电压使并联逆变器间的零序电压差接近零,实现抑制零序环流的目标。最后,仿真和实验结果验证了所提零序电压差补偿原理和零序环流控制方法的有效性。     

逆变器并联运行的环流反馈控制

逆变器并联运行时由于各模块输出电压的频率、相位等参数不一致,会在模块间产生环流.先分析了逆变器并联运行时环流产生的原理.然后对加入和未加入环流反馈控制的并联逆变器系统结构做出比较,结果表明加入环流反馈控制后,其输出电压不变,环流大大减少,两台逆变器的输出电流趋于一致.最后用Matlab软件对此并联系统进行了仿真研究,验证了控制方式的可行性.     

逆变器并联运行的环流反馈控制

逆变器并联运行时由于各模块输出电压的频率、相位等参数不一致,会在模块间产生环流。先分析了逆变器并联运行时环流产生的原理。然后对加入和未加入环流反馈控制的并联逆变器系统结构做出比较,结果表明加入环流反馈控制后,其输出电压不变,环流大大减少,两台逆变器的输出电流趋于一致。最后用Matlab软件对此并联系统进行了仿真研究,验证了控制方式的可行性。     

单相并网逆变器多频阻抗模型及其在谐振环流分析中的应用

逆变器并联并网系统中存在带宽频率以外的谐振环流,不利于逆变器的安全运行。为分析并联系统中谐振环流特性,首先充分计及数字控制及脉宽调制非线性环节的影响,基于一维频谱分析法研究了调制波存在扰动时的逆变器输出电压谐波成分,提出了适用于单相逆变器并联并网系统的多频阻抗模型。基于该模型,采用广义奈奎斯特稳定判据明晰了控制载波相位对并联系统稳定性的影响,鉴别了逆变器间谐振环流所处的频率范围,指出逆变器输出阻抗模值的提升有助于谐振环流的抑制。实验结果表明,所提出的多频阻抗模型的正确性及其在并联并网逆变器谐振环流分析时的有效性。     

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。     

交直流型微电网中光伏逆变器并联控制策略

针对光伏电源和储能装置主要配置在直流网,交流网在离网时需克服光伏电源出力波动的问题,提出一种微电网离网模式下的光伏逆变器并联控制策略:直流网侧逆变器为主逆变器,采用恒定电压幅值以及 P-f 下垂法为交流网提供全部无功及部分有功功率;少数较小容量的光伏逆变器为从逆变器,从逆变器不提供无功,采用自适应下垂系数法输出与实时最大功率匹配的有功功率,既维持交流网电压稳定,又充分利用光伏发电.基于 MATLAB 的系统模型仿真证明了该方法的正确性与可行性.     

并联微网逆变器输出功率精确分配研究

为了解决基于传统下垂控制的并联微网逆变器输出功率分配不合理问题,以两逆变器并联运行模型为研究对象,详细分析下垂控制中并联逆变器输出功率分配机理,得出并联逆变器输出功率分配不精确的本质原因是逆变器总输出阻抗和额定容量间的不匹配。进而提出了一种改进下垂控制策略,在电压外环采用准比例谐振(PR)控制,同时虚拟阻抗被引入到电流反馈环,进而使逆变器总输出阻抗近似于虚拟阻抗,通过比例设置虚拟阻抗实现并联逆变器输出功率的精确分配。此外,在功率控制环中引入逆变器输出电压幅值反馈环节,合理选定预设电压,有效改善了虚拟阻抗造成的输出电压降低问题。仿真软件验证了理论分析的正确性。     

基于无源控制的并网逆变器特定次谐波电流抑制方法

新能源发电多位于我国西北部等弱电网地区,该地区电网电压谐波含量大。受电网电压谐波与开关特性的影响,并网逆变器的并网电流容易发生畸变现象,影响系统稳定性。为了应对此问题,文中针对三相并网逆变器提出了一种基于无源控制的特定次谐波电流抑制方法。首先建立三相并网逆变器欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)数学模型,并设计电流环无源控制器;然后结合多重参考系方法（Multiple Reference Frame Method,MRF）,引入误差电压补偿环路,对谐波电流进行了独立控制;最后搭建了系统仿真模型,并与传统PI控制和无源控制进行了对比仿真研究。仿真结果表明,所提控制方法在兼具无源控制优点的同时能够有效抑制三相并网逆变器的谐波电流,提高并网电流的电能质量,降低滤波器的设计要求,提高并网逆变器的弱电网适应能力。     

基于电流控制电压源的并联三相变流器环流抑制控制方法

三相变流器并联运行能提高系统可靠性和传输容量,然而并联结构为环流提供了流通路径,可能导致供电质量降低,运行损耗增加,为此必须采取措施抑制环流。本文以变流器作为电流控制电压源,通过增加环路等值阻抗的方法抑制环流。经分析可知,变流器输出电压不对称及线路参数不对称引起的零序环流和谐波环流流经相同的路径,采集并联变流器系统环流,经转移阻抗计算得到输出电压,并与正常运行时的控制系统输出电压叠加,环流回路相当于增加了该转移阻抗。仿真结果表明,采用该方法且转移阻抗选择纯电阻时,零序环流和谐波环流均能进行有效抑制。     

考虑锁相环影响的多逆变器并联接入弱电网稳定性分析

锁相环在经逆变器并联接入电网时,对确保并网电流与电压保持同步有着至关重要的作用.且在弱电网下电力电子设备的自身动态及其与电网的相互作用明显引发复杂的稳定性问题.文中从多逆变器并网的控制系统出发,建立了计及锁相环、电流调节器等控制环节影响的阻抗分析模型,考虑了各个逆变器对其它逆变器及其与交流电网之间的相互影响,提出了多组逆变器并网的阻抗稳定性判据.分析了随着电网强度、锁相环参数及逆变器数目的 变化对系统稳定裕量的影响,并根据所得稳定性判据给出了不同电网强度下可以并联的最大逆变器数目,最后在PSCAD上搭建多个逆变器并联接入弱电网的模型,验证了所得结果的正确性.     

并联三相逆变器环流的双变零矢量控制研究

并联三相逆变器的参数不可避免地存在差异,导致逆变器间会产生环流。环流会造成逆变器损耗增加、输出电压、电流波形畸变等危害。为了解决这个问题,提出通过零序占空比来抑制环流的控制策略。在建立零序环流数学模型的基础上,针对传统零序环流控制策略中基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中一个载波周期内仅单次调节零矢量的作用时间,导致环流抑制效果不佳的问题,提出在一个载波周期内进行两次零矢量作用时间调节,提高零序环流控制实时性;并基于各逆变器输出的瞬时功率反馈来实现并联逆变器负载功率自适应均分的控制方案。该方案不仅能够很好地抑制环流,实现负载均分,而且能显著地改善三相逆变器输出电压和电流波形。通过仿真和半实物仿真实验平台验证了该方案的有效性。     

基于补偿电流的并联逆变器环流抑制方法

为了提高并网逆变器的并联运行效率和特性,需对并联运行的逆变器进行环流抑制。本文基于补偿电流法的平均电流控制的逆变器并联系统,对补偿电流的位置及调节函数进行优化,使其响应的时间常数小,均流效果不受PI调节器相移和滞后作用的影响,基波环流抑制效果更好;考虑到补偿电流法主要抑制基波环流,将补偿电流经过低通滤波器,使得补偿电流中只含有基波电流分量,消除补偿电流中谐波分量对环流抑制的影响。外部采用LCL滤波器对高频谐波环流进行抑制。仿真结果表明本文给出的基于补偿电流法的平均电流控制对抑制基波环流的优越性及LCL滤波器对抑制高频谐波环流的有效性。     

弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法

弱电网下多逆变器并网系统的谐振问题一直广受关注,当计及背景谐波时,逆变器的电网电压前馈环节引入正反馈通路,将进一步恶化系统的电能质量。鉴于此,提出了一种弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法。通过对逆变器的控制环节进行导纳划分,建立基于三分解导纳的多逆变器并网等效模型,并利用模态分析法得到逆变器数量和电网侧阻抗变化时系统的谐振特性。计及电网电压前馈和电容电流反馈环节,对加权电流控制进行改进,并通过公共耦合点并联虚拟导纳对逆变器进行阻抗重塑,以实现对弱电网下系统谐振的抑制。仿真结果表明,所提方法既能极大地减小背景谐波对逆变器输出电流的影响,又能有效地抑制弱电网下多逆变器并网系统的谐振。     

400Hz中频单相电压源逆变器的输出控制及其并联运行控制

中频电源由于其较高的输出频率，要想得到较好的输出电压波形和较大的输出功率，则比工频逆变器的控制更加困难。针对400Hz中频逆变器的特点，给出了一种带幅值环的双闭环单相逆变器控制策略，得到了很好输出波形。并提出了一种介于有线和无线并联控制方法之间的共享同步信号的外特性下垂控制方法，以及用于消除直流环流的直流偏置电压下垂方法，将上述方法应用于中频逆变电源的并联运行控制，取得了很好的均流效果。介绍了该方案的理论依据，并搭建了两台1.5kW的实验样机，实验结果证明了该方案的有效性。