具有同步发电机特性的储能型光伏并网发电系统研究

基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的并网逆变器可以对电网的频率和电压起到一定的支撑作用.但是,仅由光伏供电的逆变器难以模拟同步发电机的特性.本文提出一种具有同步发电机特性的储能型光伏并网发电系统,并给出了相应的VSG控制策略、DC–DC控制策略以及协调控制方法;建立了系统的小信号模型,分析了参数取值对动态性能和稳定性的影响.仿真结果不但表明该系统具有同步发电机特性,可实现光伏阵列的最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)和储能的充放电控制;而且验证了理论分析的正确性.     

具有惯量特性的并网逆变器黑箱模型辨识

针对具有惯量特性的并网逆变器,提出了一种统一虚拟同步发电机(VSG)模型和基于智能算法的惯量阻尼参数辨识方法,实现了对未知模型的商业化并网逆变器装置的数学建模和惯量评估.基于将具有惯量特性的并网逆变器装置等值为一台VSG的思想,总结了现有各种VSG的实现方法,归纳出一种包含锁相环和动稳态阻尼特性的统一VSG模型;利用遗传算法实现了统一VSG模型惯量和阻尼参数的准确辨识,但锁相环的控制参数却无法准确辨识,为此,从系统闭环极点的角度详细分析了锁相环参数辨识的准确性与其带宽之间的关系,并提出了选取高带宽锁相环的统一 VSG模型进行并网逆变器等值惯量和阻尼辨识的解决方案.最后,通过MATLAB/simulink仿真验证了所提模型辨识方法在多种不同VSG控制策略下的适用性和有效性.     

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。     

单相LCL型并网逆变器的滑模控制策略

为了改善单相LCL型并网逆变器的稳态性能和瞬时响应性能,提出了一种基于改进切换函数的滑模控制策略。该控制策略从开关函数模型角度分析单相LCL型并网逆变器的数学模型,得到系统的状态方程。通过选取合适的滑模面,求得等效控制。提出一种改进的切换函数设计滑模控制器,并用李雅普洛夫第二法证明了系统的稳定性。最后用MATLAB对系统进行了仿真实验,仿真结果表明,采用该控制策略的逆变器具有较好的稳态性能和瞬时响应性能,其并网电流畸变率为0.41%。     

光伏并网逆变器LCL滤波器参数设计方法

LCL型光伏并网滤波器参数设计好坏直接影响其滤波性能、成本及电网是否容易发生谐振.针对LCL并网滤波器参数设计不易的问题,提出一种LCL滤波器参数设计方法.方法首先根据LCL滤波器并网条件下的谐波模型,分析其滤波特性及谐波电流与各滤波器参数的关系;然后按LCL滤波器设计要求确定各参数上下界,用熵值权重法把多个优化目标转化成单目标优化模型;最后通过灰狼算法寻滤波器各参数最优值.通过具体设计实例,在Matlab中搭建不同LCL滤波器设计方案的仿真模型.对比结果表明,所提方法设计的滤波器滤波效果更好,且更经济,验证了设计方法的可行性.     

LCL滤波器型双Buck并网逆变器

提出利用LCL滤波器对双Buck并网逆变器滤波。LCL滤波的双Buck并网逆变器既有LC滤波的无桥臂直通、可靠性高、器件耐压应力要求低等优点,又保证滤除系统的高次谐波,减小总电感体积。首先分析了LCL型双Buck并网逆变器的工作模态,然后设计LCL的参数等,最后分析了系统稳定性。并且用实验进行验证。     

面向多逆变器的电网电压前馈控制仿真

为了有效避免额外引入电流影响电力系统的稳定性，提出面向多逆变器的电网电压前馈控制方法。分析LCL滤波器的滤波特性，获取LCL滤波参数计算结果，同时对多逆变器建模处理。分析满足逆变器稳定运行的基本条件，调节公共耦合点处的电网阻抗和逆变器输出阻抗，引入理想前馈函数抑制电压对并网电流的干扰，获取逆变器输出阻抗的频率特性，将其和电网电阻相匹配，实现电网电压前馈控制。仿真结果表明，所提方法能够有效抑制谐波的产生，获取比较满意的前馈控制效果。     

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。     

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。     

基于一致性的并联虚拟同步发电机分布式协同控制

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)可模拟同步发电机运行机制,并为系统提供惯性和阻尼支撑.在孤岛模式下,VSG并联运行多采用分散下垂控制,不具备频率恢复以及有功出力合理分配等功能,为此,本文提出了一种基于一致性的并联VSG分布式控制方法,可改善系统频率与有功功率特性.本文首先介绍了传统VSG控制的数学模型,并在此基础上设计了VSG并联系统频率恢复及有功出力合理分配的整体方案.在分布式控制模式下,相邻VSG只需少量信息交互即可控制频率恢复到额定值,并可实现功率的按需分配,满足了不同用户的定制需求.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

并网逆变器分数阶虚拟惯性的虚拟同步发电机控制技术

传统虚拟同步发电机(VSG)控制策略在逆变器并网运行中为其提供了虚拟阻尼与惯性,增加了系统的频率和电压的支撑能力.然而,引入的虚拟惯性会增加系统的阶数,引起逆变器并网运行过程中输出有功功率的振荡,并且虚拟惯性与阻尼会使系统的响应速度变慢.对此,基于分数阶虚拟惯性环节的频域特性分析,提出一种分数阶虚拟惯性的虚拟同步发电机控制策略.与基于一阶惯性环节的VSG技术相比,基于分数阶虚拟惯性的VSG技术增加了可调参数,能显著抑制有功功率的振荡,全面改善并网逆变器的性能.仿真结果验证了所提出控制策略的可行性和优越性.     

自适应惯量及阻尼VSG的船舶光伏逆变器控制

绿色船舶是未来船舶发展的趋势,随着光伏等新能源引入船舶电网,船舶电网惯性及一次调频能力不足。针对上述问题,在船舶光伏逆变器中引入虚拟同步发电机技术,建立小信号模型,分析转动惯量与阻尼系数对系统动态性能的影响,并提出一种转动惯量和阻尼系数自适应的VSG控制策略,根据虚拟转子角频率的变化率实时调节转动惯量与阻尼系数,并在VSG有功调频基础上引入辅助调频功率,以抑制功率与频率的超调量,改善VSG的动态特性。最后在MATLAB/Simulink中搭建船舶光伏仿真模型,将传统VSG与所提控制策略进行对比分析,结果表明提出的控制策略可以有效抑制功率与频率震荡,增强了船舶光伏发电系统安全稳定运行能力。     

基于虚拟角急动度并网控制策略

提出一种基于虚拟角急动度的并网控制策略,这种控制策略结合了下垂控制和虚拟同步机控制的优点.虚拟角急动度控制是模拟物理运动中的加速和减速过程,当电网频率或者负载出现瞬时波动时,并网逆变器频率调节按照给定频率加速和减速曲线变化,使得并网控制拥有和虚拟同步机一样的惯性和阻尼特性.对比分析下垂控制、虚拟同步机控制和虚拟角急动度控制的传递函数,说明虚拟角急动度不仅具备惯性环节,并且其动态调节时间是可量化的.通过状态方程的稳定性分析,验证虚拟角急动度拥有良好的稳定性能.仿真实验结果表明,虚拟角急动度控制算法在负荷波动时具有良好的惯性和阻尼特性,能有效抑制微网频率的波动,并确保微网的可靠运行.     

孤岛模式下VSG的转动惯量无模型自适应控制

频率稳定是微网在孤岛模式下稳定运行的关键.由于传统下垂控制的转动惯量固定,当微网中接入时变负载时无法满足系统的频率稳定需求.针对传统控制方式的不足,提出虚拟同步发电机的转动惯量无模型自适应控制.首先,分析在孤岛模式下的传统虚拟同步发电机控制算法的角速度变化率的抑制效果和恢复时长;其次,设计无模型自适应控制器并证明控制算...     

小型开关磁阻风电系统优化仿真研究

研究风力发电系统优化问题,传统小型风力发电存在发电率低,稳定性差的缺陷。为解决上述问题,提出开关磁阻风力发电系统,开关磁阻发电机发出的直流电不经蓄电池,可直接由增加的两级式逆变器逆变成交流电,以减轻蓄电池的负担,优化发电系统。为简化逆变器的控制,开关磁阻发电机采用电压反馈控制以稳定输出电压,采用开关磁阻发电机非线性数学模型,给出其总体控制框图,分析两级式逆变器主电路拓扑结构及选取重要元件参数,建立由开关磁阻发电机和两级式逆变器组成的子系统模型,仿真结果表明,子系统静动态性能好,得到的交流电质量较好,并验证了方法的可行性,为优化风力发电提供了科学依据。     

基于小型雨水发电装置的电能转换电路设计

基于充分利用清洁能源、保护环境的理念,设计了小型雨水发电装置的电能转换电路。通过对小型雨水发电装置的输出电压值数据分析处理,为发电装置设计电能转换及收集电路。在搭建好的试验装置上,改变出水口与发电机扇叶的相对位置,测出不同因素不同水平(因素的不同状态)下的电压值作为试验数据。采用方差分析和统计分析等方法进行数据处理分析,得到最佳的输出电压值,作为转换电路的输入电压。设计转换电路,对发电机输出电压进行升压、逆变和滤波,以实现用电补给。在Matlab(Simulink)环境下搭建的转换电路模型,模拟交流侧的负载为感性条件下进行仿真。对所设计的电路模型进行两个方向的触发试验,转换电路输出了较为理想的波形。该电路设计为雨水发电的研究提供了依据。