实时电感辨识的模型预测并网逆变器控制方法

电能质量是光伏系统的重要性能指标,而逆变器的控制对其起着决定性作用。传统模型预测控制下的并网逆变器省去了脉冲宽度调制环节,一定程度上加快了系统动态响应速度,但前提是运行在精确的模型参数值下,当逆变电路的电感值受电压、电流的影响改变而导致模型失准时,其控制效果也会下降。针对该问题,提出一种实时电感辨识的模型预测控制方法,分析了电感模型与实际不匹配对预测电流误差的影响,并建立基于实际电流、电压采样值的电感辨识模型,同时加入延时补偿与参考值校正环节以保证电流预测值的准确性与输出开关状态的正确性。仿真与实验证明了改进方法能够对电感值进行实时准确跟踪,并有效降低了模型参数不匹配下的电流畸变率。     

滤波电感在线估计方法在预测电流控制中的应用

提出了一种滤波电感参数的在线估计方法,从而可以防止传统预测电流控制方法在滤波电感参数不匹配时可能出现的电流相位差和系统不稳定问题。通过简化小型分布式单相并网发电系统的等效电路,同时考虑逆变器输出电流过零附近存在的死区效应,结合三点中值滤波方法,建立了基于每个电网电压周期的正负采样区间的平均电感参数在线估计方程。针对电感参数变化、逆变器输出电流幅值变化以及注入一定的谐波电流、电网电压幅值变化和注入一定幅值的谐波电压等各种情况,进行了仿真和实验研究,结果证明本文所提出的方法是正确可行的。     

提高LCL型并网逆变器阻抗重塑控制鲁棒性的延时补偿方法

阻抗重塑方法通过增大LCL型并网逆变器的输出阻抗,提高逆变器对电网谐波电压的抗扰能力。但阻抗重塑控制通常采用数字控制方法,存在控制延时,降低了逆变器的稳定性,并在高于1/6采样频率(f_s/6)的频率段减小了逆变器输出阻抗的模值。为此,提出一种LCL型并网逆变器的状态预估延时补偿方法,通过补偿延时环节产生的相位滞后,优化了虚拟阻抗函数。该方法显著增大了逆变器输出阻抗的模值,提高了阻抗重塑控制的鲁棒性,使逆变器在电网含有谐波电压时满足并网电流的谐波标准。以三相LCL型并网逆变器为例进行实验,验证了控制策略的有效性。     

LCL滤波并网逆变器的控制策略

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比,利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果,特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势,但是仅采用直接入网电流控制时,LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素,且可以直接控制入网电流的单位功率因数,采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对该方案进行系统建模,并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明,该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。     

基于电网电压全前馈的七电平光伏并网系统

针对传统单相多电平光伏并网逆变器输出电流谐波畸变率高的缺点,提出一种基于电网电压全前馈的七电平光伏并网系统。该七电平逆变器是由boost电路及正激电路组成的DC/DC变换电路、全桥逆变器、辅助回路和电感-电容-电感(LCL)滤波器级联而成。其中,LCL滤波器滤除由脉宽调制(PWM)造成的高次谐波,从而减小并网电流的谐波含量。同时采用电容电流内环来抑制LCL产生的谐振,提高稳定性。此外,为防止由电网电压谐波造成系统振荡,引入电网电压全前馈控制策略。仿真结果证明该系统能有效地提高输出电流质量,消除电网电压对并网电流的影响,并使并网电流始终保持与电网电压同频同相。     

一种无谐波检测的三相并网逆变器谐波灵活控制方法

为了简化三相并网逆变器的谐波补偿控制,同时提高并网逆变器对电网背景谐波电压的抗干扰性能,提出一种无谐波检测的三相并网逆变器谐波灵活控制方法,该方法将本地谐波补偿和抗电网背景谐波电压扰动在三相并网逆变器控制中予以统一考虑。所提控制方法可根据控制目标的不同,在谐波抑制和谐波补偿两种模式下灵活切换。谐波补偿模式,在不需要进行谐波电流检测的前提下,可实现对本地负载谐波电流的有效补偿,简化了谐波补偿时并网逆变器的控制操作;谐波抑制模式,可抑制电网背景谐波电压对逆变器输出电流的负面影响,从而提高并网逆变器的抗干扰能力。通过对同步旋转坐标系下控制器到静止坐标系的等效变换,建立了整个控制系统在静止坐标系的频域模型,分析了系统的频域跟踪特性和稳定性。仿真与实验结果证明了所提方法的有效性。     

改进的三相并网VSI电流预测控制策略研究

改进了电压源逆变器(VSI)传统电压电流双环控制策略,电网电压前馈补偿电网谐波干扰,双定时器实现多重采样,软件预算与滤波减小采样误差和系统控制非线性延迟。在一台6 kW光伏并网逆变器上进行了实验,实验结果证明了该预测控制算法提高了输出电流质量,多重采样缩短了控制延迟,控制器性能优越。     

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。     

负载电流补偿在并网逆变器中的应用

本文分析了并网逆变器带关键性负载情况时对进网电流造成的影响,然后分析和比较了几种谐波补偿的控制方法,并在此基础上提出了一种负载电流补偿方法,该方法控制简单,容易实现,对谐波和无功电流采样计算精度影响小,使逆变器输出能够准确的补偿负载电流,从而使进网电流不受负载特性的影响,文中通过仿真和试验证明了逆变器在带载并网情况下,进网电流都具有很好的正弦度     

孤立微电网中基于输出电压复合控制的电压源型并网逆变器谐波电流抑制策略

针对具有平衡谐波电压扰动的孤立水光互补微电网系统,根据叠加原理提出一种电压源并网逆变器并网谐波电流抑制策略。首先利用陷波器将网侧电压基频与谐波分量进行分离,利用下垂功率控制器对逆变器输出端基频电压分量进行下垂控制;同时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,在保证逆变器向电网注入基频电流的同时,提高逆变器控制环路对网侧电压谐波分量的跟踪能力,通过减少网侧与逆变器输出端谐波电压误差的方法,降低系统并网电流的谐波含量;最后仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。     

单相光伏并网逆变器瞬时电流检测与补偿控制

为拓展单相光伏并网无功补偿功能，实现单相并网系统无功和谐波电流的精确检测和补偿，提出一种改进的新型瞬时无功与谐波电流检测及补偿方法。该方法以瞬时无功理论为基础，推导出单相并网逆变器瞬时无功控制规律，可以简便、快速地分离所需电流分量;并结合无差拍理论，给出基于无差拍控制的单相并网逆变器的脉宽调制（PWM）算法，可以对瞬时谐波及无功电流进行补偿。将该控制策略应用于单相光伏并网系统，使光伏并网系统除提供有功功率外，同时兼备无功与谐波补偿功能，增强了光伏并网功能。     

一种用于并网电流控制器的有源高频阻尼方法

在数字控制器的应用中,并网逆变器的电感电流控制增益总是受到电感值、控制频率以及数字控制器实现时的控制延时限制。增加控制增益和提高系统稳定裕度之间存在固有矛盾。因此,针对大增益引起的谐波和稳定性问题,进行根本原因分析,提出了一种虚拟高频阻尼方法(VHD)来解决数字控制器对于电流控制增益的限制,并且也提出了一种改进的电流预测(CP)单元。Matlab仿真和实验结果验证了虚拟高频阻尼方法的有效性,并且电流环增益得到了放大。     

低电压穿越条件光伏逆变器模型预测控制研究

低电压穿越条件下要求光伏逆变器能够正常并网,传统并网控制方法难以满足快速性以及低谐波、低漏电流要求。为此,提出一种改进型有限集模型预测控制方法,实现低电压穿越条件下电流快速跟踪控制和漏电流抑制。首先建立电网不平衡条件下准确模型,然后提出改进型有限集模型预测控制,实现并网电流谐波和漏电流的抑制。提出方法能够同时实现漏电流、谐波抑制以及低电压穿越情况电流快速跟踪。仿真结果验证了所提出的算法正确性。     

不平衡电网三相四开关变换器预测功率控制

为了提高三相四开关变换器并网电能质量,提出一种适用于不平衡电网条件的有限控制集模型预测直接功率控制策略。分析三相四开关变换器的工作机制和电压矢量变化关系,并建立其功率预测模型。使用αβ静止坐标系下的电网电压以及其90°延迟信号计算功率补偿值,设计价值函数,选择最优电压矢量对应的开关状态。该控制策略无需传统的正负序分离控制及锁相环技术,易于实现。仿真和试验结果表明,在不平衡电网条件下,所提出的控制策略能够有效降低并网电流畸变,消除功率波动,提高并网电能质量。     

基于扰动观测器的三相逆变电路改进型模型预测控制

经逆变电路并网的分布式发电系统中,为了解决传统模型预测控制(MPC)在电路参数变化时系统动态响应不佳的问题,在ABC三相坐标下,提出一种基于扰动观测器(DOB)的改进型模型预测控制(AdMPC-DOB)方案,对被控电流进行两步预测,同时采用多重比例谐振(PR)调节器作为MPC的前馈补偿,消除预测电流的周期性误差,并提高对特定次谐波的抑制能力。考虑到电路参数变化和不确定扰动对系统造成的影响,采用电感电流扰动观测器对MPC输入信号进行精确观测。理论分析和仿真试验表明,所提改进型控制方案能够有效提高逆变器输出电能质量,降低并网电流总谐波畸变率(THD)。     

并网逆变器预测电流控制算法性能分析

在并网逆变器预测电流控制算法中,当模型电感与实际电感参数不匹配时可能导致控制算法不稳定,而无法有效跟踪并网逆变器的输出电流,为此提出了一种改进型预测电流控制算法.在对比分析几种现有预测电流控制算法优缺点的基础上,总结了预测电流控制算法的构建原则,通过对目标电流误差以及目标输出电压的表达式进行重建,降低了预测电流控制算法的阶数.计算机仿真以及实验结果验证了改进型预测电流控制算法的可行性以及可靠性     

基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪算法

针对光伏发电的突变性及昼发夜停特性提出一种新型的基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪(MPPT)算法。根据实际情况考虑光伏阵列的非线性特性,最大功率点周围光伏电压的振荡及逆变器、滤波器的设计等。为了确保系统采用控制算法的稳定性,MPPT的设计应运而生,在此基础上通过改进算法从光伏系统的电压与电流预测基准电流进而控制光伏并网系统。通过与传统的波动相关控制方法对比给出了仿真结果。仿真结果表明:在光照发生突变时,与传统的波动相关控制法相比,提出的改进算法的跟踪速度较之提升9.3%,并能够准确跟踪光伏并网系统最大功率点,且性能稳定可靠。     

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。     

LCL并网逆变器改进加权电流控制方法及其鲁棒性分析

加权电流控制方法可以使LCL并网逆变器控制系统降阶,从而提高控制系统的稳定性与带宽。但该方法不能抑制并网逆变器输出电流谐振峰,同时当滤波器电感参数偏移时,还可能造成不稳定现象。本文针对该问题,在不增加额外传感器的前提下,推演出附加不同电流反馈的改进加权电流控制方法,并进行对比择优,从而得出谐振抑制效果理想且稳态误差较小的改进方法;该方法在保持加权电流降阶特性的前提下,抑制了输出电流谐振峰,提高了整个控制算法的鲁棒性。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于LCL滤波的逆变器并网电流控制策略研究

LCL滤波器不仅电感量小,而且具有良好的高频衰减特性。但LCL滤波器为三阶系统,虽然能有效抑制并网电流中高次谐波电流,但却带来谐振问题。谐振问题对逆变器的控制策略提出较高要求。采用逆变器的逆变侧电流和并网侧电流双闭环控制方法,对基于PI调节和一种新型准PR(准比例谐振)调节的有源阻尼控制法进行建模及仿真。仿真结果表明,这种新型准PR调节的逆变侧和并网侧电流双闭环控制策略具有谐振抑制能力强、动态响应快等优点。