不对称故障下两级式光伏逆变器的LVRT策略

为提升基于Boost电路的两级式光伏逆变器的并网运行稳定性,研究了不对称故障下光伏逆变器的运行特性,提出了以Boost调节直流母线电压配合负序电压前馈的电流控制策略,来实现低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)。首先,分析了两级式光伏逆变器的常规Boost电压控制模式和电流控制策略。在电网故障时通过引入基于故障前光伏阵列最大功率点电压前馈的母线电压控制外环改变Boost电压控制模式,以稳定直流母线电压和防止逆变器过流。接着,为在不对称故障期间控制并网电流三相对称,提出了基于电网负序电压前馈的电流控制策略;结合根据电压跌落深度直接给定参考值的方式调节输出电流,为电网提供无功功率支撑;为实现前述电流控制,设计了基于二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator,SOGI)的正负序分离锁相模块。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建100 kW光伏逆变器模型进行控制策略验证,结果表明该策略在单相电压跌落至0.2 p.u时仍能快速有效地抑制直流母线电压升高,使光伏逆变器安全地实现低电压穿越。     

非理想电网下多电平并网逆变器控制仿真

在非理想状态下，多电平并网逆变器正负序电压影响，控制精确度下降，提出非理想电网下多电平并网逆变器控制研究。在非理想电网情况下，构建3L-ANPC光伏并网逆变器数学模型，计算三相电网电压、电流、正序分量、负序分量、谐波分量等，通过对称分量法分离正负序电压，通过锁相环定向正负序分量，利用派克变换锁相三相电流电压，实现多电平并网逆变器控制。实验使用Matlab仿真软件构建3L-ANPC光伏并网逆变器仿真模型，实验结果表明：可有效控制交流侧a相电压在-50-50V范围、电流在-1～1A之间，抑制谐波能力较好；在电压出现波动时受影响较小，上述方法可维持电压稳定输出；可显著抑制有功功率和无功功率波动。     

矿用LCL型三电平静止无功发生器控制策略

为适应煤矿井下特殊环境,减小矿用静止无功发生器(SVG)的体积和质量,采用LCL滤波器和三电平逆变器作为矿用SVG的主电路拓扑,并针对LCL滤波器电流谐振问题和三电平逆变器中点电位不平衡问题,提出了一种基于串联双电流环有源阻尼控制和动态比例空间矢量调制的矿用LCL型三电平SVG控制策略。串联双电流环有源阻尼控制在网侧电流外环PI控制的基础上,通过增加滤波电容电流内环反馈控制使LCL滤波器具有阻尼特性,有效抑制了电流谐振;动态比例空间矢量调制在基本空间矢量中引入动态比例调整因子,对单位开关周期内平均中点电流进行实时控制,从而实现对中点电位平衡的控制。仿真和实验结果验证了该控制策略在LCL滤波器无阻尼电阻和直流母线电容较小情况下的可行性和良好效果。     

不平衡电网下光伏逆变器的控制策略研究

针对不平衡电网下常规光伏逆变器的并网电流三相不对称及谐波含量大增的问题,研究了相应的控制策略。首先,从获取电压相位出发,设计了基于二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator,SOGI)的不平衡锁相环,以快速、准确地锁定电网正序分量的幅值和相位,并通过实验加以验证;其次,将抑制网侧负序电流作为控制目标,设计了基于电网负序电压前馈的不平衡电网下光伏逆变器的控制策略,且为减弱直流侧电压波动对并网电流的影响,在电压外环控制器后引入了二倍频陷波器。最后,利用PSCAD/EMTDC搭建出光伏并网系统仿真模型,仿真结果表明了本文理论研究的正确性。     

抑制电网背景谐波的电容电压全反馈控制策略研究

电网电压全反馈控制策略能够有效抑制电网背景谐波的影响而在LCL型并网逆变器系统中得到有效研究。但是实际应用中逆变器可能通过升压变压器接入电网,变压器的漏感作为逆变器电网侧电感的一部分,从而导致电网电压难以直接测量。针对这一问题,以电容电压作为反馈量,提出电容电压全反馈控制策略并进行了分析研究。     

风电电网侧变流器在不平衡电压条件下的控制研究

为了提高采用LCL滤波的电网侧变流器在电网电压不平衡情况下的工作性能,文章对变流器在上述条件下的数学模型进行了理论分析,给出了基于LCL滤波器的不平衡电流指令算法,并提出了在同步旋转dq坐标系下采用PI调节器和重复控制器并联结构的电流复合控制方案。文章提出的电流控制策略可有效减少电网电流中的低次谐波含量,并提高直流电压...     

高效LCL滤波电路的分析与设计

针对目前逆变器中广泛应用的LCL滤波电路存在的体积大、滤波效率低、易失效等问题,在深入分析其滤波原理及逆变器输出的谐波成分的基础上,提出了一种高可靠性、高滤波效率、高功率密度的LCL优化方法,通过增加补偿电容的方式,对LCL滤波电路中由于电流过大造成的滤波电路失效的问题进行了有效遏制,从而使LCL滤波电路的工程化应用更具实用性和经济性。     

非线性负载下逆变器并联系统控制策略研究

微电网并联逆变器接入非线性负载时出现的谐波电流,会引起逆变器输出电压畸变严重.以两逆变器并联运行模型为研究对象,提出一种综合控制策略.首先,在电压外环采用比例积分控制和重复控制串联控制方法的同时,考虑下垂控制所引起的基波频率偏移会进一步恶化输出电压质量,改进重复控制方法,实现在频率变化时对电压谐波的有效抑制.其次,由于SOGI可以抑制输入信号的谐波,将基于SOGI的虚拟复阻抗引入到电流反馈环,抑制谐波电流对虚拟复阻抗影响,有效改善功率均分效果和抑制逆变器间环流.最后,对所提出的综合控制策略进行仿真研究,验证所提控制策略的正确性和可行性.     

模糊PID控制策略在动态电压恢复器中的应用研究

针对动态电压恢复器采用前馈控制方法和PID控制方法处理电压跌落问题的不足,提出了一种模糊PID控制策略。该控制策略实现原理:当电网电压检测系统检测到供电端电压发生跌落时,使动态电压恢复器投入到电网中运行;由标准信号产生模块产生与电网电压同步的标准正弦信号,用该信号与实际电网电压进行比较;然后通过模糊PID控制器调节得到需要实际补偿的电压给定信号,并利用控制环节生成逆变器所需要的PWM信号,通过驱动电路去控制逆变器功率开关的通断;逆变器输出电压经滤波后通过串联变压器注入电网,产生补偿电压用于抵消电网电压的波动。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

弱电网下基于功率前馈的光伏并网逆变器稳定性分析

光伏并网逆变器的直流侧电压在光照强度、温度等外界环境的影响下通常是波动的,这会对弱电网下光伏并网系统的稳定性产生影响.针对这一问题,在传统控制系统中引入基于功率前馈的电压控制回路,并给出其结构和参数的设计过程.在此基础上,对光伏并网逆变器的输出阻抗进行建模,并分析不同控制器下对应的输出阻抗的频率特性,并利用奈奎斯特稳定性判据,分析弱电网下光伏并网系统的稳定性.最后,通过仿真实验验证所提出控制策略的有效性.     

基于电网电压定向的光伏并网逆变器系统研究

针对传统的光伏并网系统逆变控制策略存在控制复杂、谐波含量多的问题,提出了一种基于电网电压定向的光伏并网逆变器直接电流控制方法,给出了以TMS320F2812为主控制器的三相光伏并网逆变器系统的硬件及软件设计。该逆变器直接电流控制方法采用过零检测电路测量电网电压的过零点时刻,得出过零点时刻的电网电压的旋转角度,从而得到逆变器输出电压的幅值和相位;采用SVPWM技术控制IPM的开断,使逆变器输出上述幅值和相位的电压,从而实现单位功率因数并网发电功能。实验结果表明,该逆变器直接电流控制方法简单,逆变器输出电流与电网电压基本保持相同的频率和相位,并网发电功率因数接近于1。     

并网逆变器双电流环控制算法的代码自动生成

采用LCL方式滤波的单相光伏并网逆变器,有利于抑制高频开关谐波电流进入电网,滤波效果明显优于单电感滤波方式。但LCL滤波器是无阻尼的三阶系统,容易发生谐振现象。文中采用有源阻尼方案,即在并网电流和电容电流双闭环的方法增加系统阻尼。对电流双闭环控制方案进行系统建模和稳定性分析,并用Matlab/Simulink软件进行仿真验证,验证成功后搭建以TMS320F2808DSP为主芯片的代码模型,再进行IQ数据转换和采样电路后的仿真验证,然后利用RTW功能自动生成控制算法代码。实验结果表明,该方案可有效地避免进网电流谐振和实现进网电流的高功率因素,大大缩短算法的开发周期。     

一种新型的永磁同步电机转矩脉动抑制方法

针对永磁同步电机运行过程中气隙磁场畸变和逆变器非线性因素导致的永磁电机电磁转矩脉动问题，提出了一种基于谐振调节器和谐波注入抑制永磁电机转矩脉动的方法。分析了永磁电机在运行过程中产生的谐波数学模型，设计了基于谐振调节器的前馈控制环节、谐波提取算法和谐波电压注入算法。最后在Simulink仿真实验平台上进行了仿真分析，成功的抑制了电机中的电流谐波含量，减小了电流的失真度，改善了电机输出转矩的平滑性，验证了谐振调节器前馈控制和谐波注入抑制算法的正确性和可行性。     

电网模拟器控制策略的仿真研究

为了对分布式发电系统做电网适应性检测,提出一种能够模拟各种电网故障的电网模拟器拓扑结构。模拟器可以四象限运行,实现能量的双向流动,而且能够模拟三相电压跌落、电网电压频率变化、三相电压不平和电压波形畸变故障。为了获得与电网故障环境更接近的故障电压,电网模拟器逆变侧采用输出电压外环、电感电流内环的双闭环控制策略。在控制中引入负载电流前馈调节,抑制负载扰动对系统稳定性的影响。通过仿真验证了理论的可行性,得到了符合电网模拟器输出性能要求的几种电网故障波形。     

电网电压不平衡条件下并网逆变器的研究

采用一种具有双参数控制的结构实现并网运行和负序电流的消除,直流侧的电压控制环作为并网的基础控制,同时提取电网电压和逆变器输出电压的负序分量并加以控制,当两者相等时就可以达到消除负序电流的目的,然后对负序电压的获取以及电流的跟踪控制作了分析。最后利用Matlab/Simulink对系统进行仿真,验证了系统的可行性。     

基于光伏并网的功率控制算法研究

针对光伏并网发电系统中的逆变器工作具有间歇性和容量利用低的情况,提出了一种改进型的光伏并网功率控制算法。该方法不仅能够向电网和本地负载提供有功功率,而且能补偿电网中的无功和谐波。该方法由谐波和无功电流检测、给定电流信号合成、电压电流双闭环和功率前馈构成。通过改进传统光伏并网功率控制系统中的电流给定算法,使系统能够根据天气和电网电能质量的状况进行工作状态的切换。提出后级网侧逆变器直流电压外环控制结合光伏电池输出功率前馈控制策略,解决了天气突变可能造成直流母线电压波动的问题。通过仿真的对比研究,证明了所提出方法的可行性。     

适用于井下的PWM整流器LCL滤波器设计

应用于刮板输送机、采煤机等机械设备的双PWM变频调速系统需在整流器网侧设置滤波器以抑制谐波电流。现有的LCL滤波器设计方法依赖经验,效率较低,且对阻尼损耗问题考虑不足,易导致器件发热,不适于井下应用。通过分析双PWM变频调速系统整流器的LCL滤波器模型,推导了电感比、阻尼电阻与电流衰减系数、谐振频率、阻尼损耗之间的数学关系,进而提出了适用于煤矿井下的PWM整流器LCL滤波器设计方法,即:在考虑滤波效果、电流快速跟踪能力、系统快速响应能力基础上,为减小整流器体积,应选取较小的总电感;在保证滤波效果前提下,尽量增大滤波电容;在允许的电流总谐波畸变率范围内,尽量选取电感比和阻尼电阻最小值。在Matlab/Simulink中搭建三相电压型PWM整流器控制模型进行仿真验证,结果表明采用该方法设计的LCL滤波器可使PWM整流器具有很小的超调量、快速的响应能力、较低的电流总谐波畸变率;通过样机实验验证了LCL滤波器能较好地抑制PWM整流器网侧电流,提高并网电流波形质量;通过对比验证了该方法设计的滤波电感和阻尼电阻均明显小于传统方法设计值,可有效减小滤波器体积,降低成本。     

低压微网离网模式下基于下垂控制的无功功率分配策略

在低压微网中,针对并联运行的三相电压下逆变器,分析了无功功率和线路阻抗的关系,在添加虚拟阻抗使得逆变器等效输出阻抗为感性的基础上,根据电压／无功下垂特性与负荷侧电压的关系,提出将负载侧电压作为参考量引入下垂控制的电压控制环的控制方法,该方法能够在线路阻抗有较大范围变化情况下,仍然能够保证较好的无功分配结果。理论分析和仿真的结果验证了该方法的有效性。     

电压源型直流输电变流器系统中电网侧变流器的反步法控制

随着适用于海上风电场长距离输电的电压源型直流输电变流器技术日趋成熟, 其成功应用案例也在逐渐增多. 为进一步提高海上风电场电力输送能力和并网的电能质量, 论文研究带LCL滤波器的电网侧变流器控制方法, 针对该变流器数学模型阶数较高的特点, 采用反步法设计Lyapunov函数, 经过3步反推得到最终控制量, 满足系统渐进稳定的要求. 该控制方法的特点是省去了滤波电容支路的阻尼电阻, 同时也无需检测流过滤波电容的电流, 从而避免了增加额外的传感器. 最后, 采用MATLAB进行仿真, 结果表明, 相对于传统带阻尼电阻的LCL滤波器, 本文所提出控制方法可使电压总谐波畸变率(THD)更小, 抑制高次谐波的效果更明显, 且动态跟踪性能优于传统双闭环矢量控制, 证明了所提出控制方法的正确性和有效性.     

基于单周期的三相并网逆变器控制策略研究

研究单周期控制及三相并网逆变电路的优化设计问题,将单周期控制方法运用到并网逆变器中,提出了一种基于单周期的逆变控制策略.分析了三相并网逆变器中开关管的动作顺序与电网电压的关系,推导出了开关管的触发脉冲与电网电压之间的逻辑关系,提高了控制性能.实验结果证明将单周期控制策略应用于三相并网逆变器中可以快速地将输出畸变电流校正为正弦电流,并实现输出电流对电网电压的跟踪,达到很好的功率因数校正效果.