基于互联与阻尼配置无源控制的并网逆变器电流控制技术

在分布式电源并网发电中,并网逆变器及其输出滤波器是实现电能馈送的重要环节。本文在并网逆变器中引入T型滤波器取代传统的电感滤波器以减小并网电流的谐波含量。为了克服采用T型滤波器对并网逆变器系统带来的不稳定性,本文提出了一种互联与阻尼配置的无源控制控制策略,并详细分析了该控制器的稳定性。仿真与实验结果证明采用该控制策略可以有效实现并网逆变器稳定运行,具有较好的稳态性能和动态性能。     

新型多电平光伏并网逆变器控制策略研究

传统多电平逆变器受其复杂电路拓扑的制约在光伏系统中应用较少。将一种简化的新型五电平逆变器应用于并网系统,并对其拓扑结构和工作原理进行了分析。为降低开关频率引起的电流谐波,采用T型滤波器对输出电流进行滤波;同时采用电容电流内环,并网电流外环的双闭环控制策略来消除T型滤波器对并网逆变器系统带来的不稳定因素。鉴于传统电网电压前馈的PI控制在跟踪正弦信号时存在稳态误差和抗干扰能力差等缺陷,在并网电流外环中采用改进型比例谐振(PR)控制器,在减小稳态误差和实现单位功率因数并网的同时,针对特定次谐波进行补偿,无需电网电压前馈,有效避免了电网电压畸变带来的干扰。所设计的系统结合了新型五电平逆变器和双闭环控制策略各自的优点,仿真结果验证了其正确性和有效性,凸显了将该拓扑结构与所用控制策略相结合的优越性。     

基于LCL滤波的三相并网Z源逆变器研究

针对传统并网系统中应用的逆变器,输出电压电流的局限性、高次谐波含量大等缺点,提出将传统三相PWM并网逆变器和等效的Z源网络相结合,建立了三相Z源并网逆变器的数学模型。采用LCL滤波器对高次谐波进行滤波,LCL滤波器在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。研究采用并网电流和电容电压双闭环控制策略对并网逆变器进行控制,给出了网侧电流分量的控制策略,以及外环电压设定值的约束条件。仿真结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

小功率光伏并网逆变器控制策略的研究

为减少开关频率引起的电流谐波和实现电气隔离,采用带T型滤波器和工频隔离变压器的并网逆变器拓扑。针对传统电流SPWM控制响应速度慢和单纯采用电流PI控制不能消除电网扰动对并网电流影响的缺点,提出了电流PI和电网电压前馈相结合的SPWM电流瞬时值跟踪控制。通过对光伏并网逆变器控制原理的理论分析,设计了并网逆变器控制模型,并推导出各个控制环节的传递函数模型,最后进行了电流环PI调节器的设计。通过对Matlab仿真结果分析,表明该种控制策略是可行的。     

分布式电源单相并网逆变器控制方法研究

分布式发电系统通常采用逆变器并网,基于LCL滤波器的并网逆变器能够有效抑制高频谐波电流进入电网,因此得到广泛应用。对单相逆变器并网模式建立数学模型,基于频域分析理论,提出一种双环控制策略,内环电容电流控制增加系统阻尼,有效抑制谐振发生;外环并网电流控制实现对并网电流的精确控制,以及高功率因数并网。该控制策略有效抑制了谐振尖峰,增强了系统稳定性,实现了逆变器并网电流的优化控制和运行。该控制系统具有良好的动态特性,鲁棒性强,保证逆变器并网电流与电网电压同频率输出,且设计方案简单易行,具有实际应用价值。     

双频并网逆变器与LCL型逆变器效率对比研究

为了能够在保证并网逆变器输出电流质量满足并网要求的同时,降低并网逆变器的损耗,提高并网逆变器的效率,提出了一种并联型双频单相并网逆变器。双频并网逆变器含有两个工作在不同开关频率的功率单元。低频功率单元的开关频率低(2kHz),电流幅值大,将电能输送到电网,降低了系统的开关损耗。高频消谐单元电流幅值小,开关频率高(40 kHz),其电流与低频功率单元的电流纹波反向,作用是抵消掉低频单元电流的谐波成分,保证并网电流质量。此处对并联型双频单相并网逆变器的工作原理和控制策略进行了理论分析,并设计了一个相同功率等级的LCL型并网逆变器。并网实验结果证明了双频并网逆变器消谐理论的正确性和可行性。效率分析和实验也证明了双频理论能够改善系统效率。     

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。     

三相并网逆变器改进定频模型预测电流控制

三相并网逆变器传统模型预测控制存在开关频率不固定和输出电流谐波含量较高的问题,给并网逆变器输出滤波器的设计带来了一定困难,并且影响并网逆变器的运行效率。为此,提出一种三相并网逆变器改进定频模型预测电流控制算法,在每个控制周期采用三个电压矢量,通过 轴电流无差拍控制来确定每个电压矢量的作用时间,以电流跟踪误差最小选择最优电压矢量组合,再经过DPWM0调制得到开关信号,实现输出电流定频控制且谐波含量降低。仿真和实验结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

具有输入低频电流纹波抑制功能的光伏高频链并网逆变器

光伏发电系统对光伏电池输出电流低频纹波有严格的要求,而普通光伏并网逆变器通常增加滤波器容量或复杂的控制策略实现输入低频电流纹波抑制。将LCL-T谐振网络引入光伏并网逆变器,在变换器开关频率等于谐振频率时,可由谐振网络特性有效抑制光伏电池输出电流中的低频纹波。分析了光伏并网系统中电流、电压与各元件参数之间的关系,提出了相关元件参数的设计规则,并提出了相应的控制策略。实验结果表明,所提逆变器能够很好地抑制光伏电池输出电流中的低频纹波,且具有较高的效率。     

基于电容电压反馈的直驱风力发电变流器控制

在兆瓦级直驱型风力发电系统中,并网变流器控制是实现电能回馈电网的重要环节.针对采用LCL型滤波器结构的风力发电并网变流器在谐振频率附近的不稳定性、选择基于电容电压超前校正结合电网电压电流双前馈补偿间接控制变流器并网输出电流的控制策略.实验结果证明,采用该控制策略可以有效实现并网变流器稳定运行.抑制网侧输出电流谐波,同时具有较好的动静态性能.     

LLCL滤波的单相光伏并网逆变器控制技术研究

采用新型LLCL滤波器对单相光伏并网逆变器进行滤波,LLCL滤波器通过在传统LCL滤波器的电容支路中串联一个小电感达到在开关频率处产生串联谐振,相比LCL滤波器能够更大程度地对串联谐振频率处的电流谐波进行衰减,可进一步减小总电感值。分析表明LCL滤波器双电流环控制同样适用于LLCL滤波器,并网电流外环采用带谐波补偿的准比例谐振(PR)控制器能够有效跟踪并网电流指令的同时可对特定次谐波进行补偿,但谐振控制器在谐振频率处存在180°相角跳变,随着谐波补偿的次数增加易导致系统不稳定。在准PR控制器之后增加一个超前校正环节,对谐振频率处进行相位补偿的同时能够提高系统的相位裕量,增强系统稳定性。此外,引入电网电压前馈控制增强系统对电网电压的抗干扰能力。仿真结果表明系统具有较好的稳态性能和抗干扰性能。     

改进的有源电力滤波器滞环电流控制策略

针对滞环电流控制开关频率不固定、频率范围大从而产生较大损耗的问题,以提高控制精度、减少开关损耗为目标,提出一种有源电力滤波器随机变环宽滞环电流跟踪控制方法。该方法针对电力系统负荷的特点,产生预置变环宽函数,能够较合理地给出滞环宽度,并引入随机函数,将开关频率范围拉宽,使电流频谱分布范围更宽,从而降低谐波畸变率,减少开关损耗。仿真及实验结果均证明了其可行性,可在保持总控制精度的同时有效降低总开关损耗,同时具有良好的补偿性能。     

Mitigating grid voltage harmonics using a line converter with active filtering feature

A line converter equipped with an LCL-line filter is used as an active filter directly compensating grid voltage harmonics. The control of four individual grid voltage harmonics is implemented using an individual control of corresponding harmonic line currents. The knowledge of the grid impedance is essential to efficient control of the grid voltage harmonics. To overcome the problem of an unknown grid impedance an identification method is used. The method uses the converter control system to measure the grid impedance at selected frequencies. The active voltage harmonic cancellation is tested with a 19 kVA line converter by compensating background voltage distortion and distortion caused by a nonlinear load.     

三相电力有源滤波器(APF)控制策略的研究

日益严重的电网谐波污染,严重影响电气设备的正常工作,为了消除电网中谐波污染和减少无功的损耗,提出了一种基于PWM控制技术,采用电压型逆变器,向电网中注入补偿电流的控制策略,该策略可在电网电压畸变情况下对电网中滤波电流进行连续动态补偿,实验中利用Matlab/Simulink建立了逆变系统仿真模型,并进行仿真研究,理论和仿真实验都证明采用该控制策略可使有源电力滤波器实现更精确的控制和更理想的补偿效果。     

电网电压畸变下的级联H桥光伏并网逆变器谐波抑制控制策略

三次谐波补偿策略可有效解决单相级联H桥光伏并网逆变器的功率不平衡问题,但在电网电压畸变下易发生并网电流畸变。针对这一问题,提出一种电流谐波抑制环来消除电网电压畸变所带来的影响,并降低电网电流畸变率。分析了电网电压畸变导致电流畸变的机理原因,在此基础上,提出了将并网电流中的谐波成分作为控制对象,实时反馈至系统中,通过闭环控制实现对电流谐波成分的抑制。该电流谐波抑制环不改变原有的控制策略,只是作为额外的补充环节。仿真和实验结果表明,所提控制策略可大幅降低逆变器在电网电压畸变时的电流畸变率,证明了该控制策略的有效性和可行性。     

LCL滤波的PWM整流器新型控制策略研究

为了减少PWM整流器开关频率附近高次谐波的含量,文中采用了三次LCL型滤波器.为了提高系统的稳定性,抑制滤波器的谐振,在双闭环控制的基础上提出了一种基于虚拟电阻思想的控制策略.通过对滤波电容电流的积分处理,改变了系统传递函数的极点,确保了系统的稳定运行.此外,文中对LCL滤波的三相PWM整流器数学模型进行了详细的分析,并从理论和仿真两方面证明了LCL滤波器的优越性能.最后的仿真结果证明了该控制策略是可行的.     

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。     

Converter-connected distributed generation units with integrated harmonic voltage damping and harmonic current compensation function

The steadily growing share of converter-connected distributed generators, combined with a large amount of nonlinear and unbalanced loads connected to the electric power system, has led to a degraded power quality. Both harmonic voltage and harmonic current distortion may cause many unfavourable effects on the power system. However, the converter-connected distributed generators can be redesigned to have a positive effect on the distortion of the grid voltage. Two different approaches can be discerned. At the one hand, distributed generation units can be controlled to synthesize a resistive load for harmonic voltage components. This approach is called harmonic voltage damping. At the other hand, if the polluting current of an adjacent nonlinear load is measured and added to the control loop, the converter-connected distributed generator is able to compensate all harmonic current components of the nonlinear load. This approach is referred to as harmonic current compensation. In this paper, a control strategy for a converter-connected distributed generator is extended with a harmonic voltage damping function and a harmonic current compensation function. Experimental tests show that the voltage distortion of the grid voltage can be significantly improved.     

基于谐振阻尼的三相LCL型并网逆变器谐波抑制优化策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但是内部滤波器自身容易出现谐振,而且对电网背景谐波电压引起的电网电流谐波抑制能力有限。针对逆变器中LCL型滤波器自身存在的谐振现象,在逆变器侧电流单环控制的基础上,分析其谐振机理,采用基于电感电流一阶微分前馈的谐振阻尼抑制谐振;同时建立谐波电网下的LCL型并网逆变器微分方程模型。在抑制谐振的基础上,主要分析网侧谐波电流环直接抑制方式,实现对电网电流谐振与谐波复合抑制,同时采用滤波电容临界值作为选择网侧谐波电流闭环的条件。分析闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计。实验结果验证了所采用控制策略的正确性和有效性。