弱电网条件下LCL型三相光伏并网逆变器研究

针对常规并网逆变器在弱电网环境下易出现不稳定情况,在考虑电网阻抗变化条件下设计LCL型滤波器网侧电流及电容电压双闭环控制策略。基于LCL型光伏并网逆变器拓扑结构,在dq同步旋转坐标系下建立数学模型,进行解耦及控制器设计。分析电网阻抗变化对LCL型滤波器的影响,给出一种考虑不同电网阻抗条件下锁相环扰动的系统参数设计方法。最后通过仿真验证理论推导的正确性和可行性,以及三相光伏并网逆变系统的稳定性和鲁棒性。     

基于双序前馈解耦的光伏逆变器并网控制策略

为了消除三相不平衡LCL型光伏并网逆变器在同步旋转坐标下耦合项对电流控制性能的影响,该文提出适用于逆变侧电流反馈的双序前馈解耦的方法。通过双旋转剔除耦合项中负序直流量,使用正序直流量进行前馈解耦,实现电网电压和变换耦合项对控制环路的零干扰。在PI控制的基础上加入重复控制,抑制死区效应,降低并网电流谐波含量。通过仿真和实验,验证所提控制策略的有效性。     

级联H桥光伏并网逆变器的无锁相环控制策略

级联H桥光伏并网系统采用多电平调制方法和各模块独立的MPPT控制,具有较高的效率,但是系统控制性能受锁相环影响较大,当电网电压畸变时锁相环的测量准确度会受到严重影响,使系统控制性能下降,尤其是在功率不平衡的情况下会出现过调制,导致系统不稳定。为此,提出一种应用在级联H桥光伏并网逆变器的无锁相环控制策略。该策略在基于无功补偿的级联H桥光伏并网逆变器控制策略的基础上,采用电网电压基波同步信号算法,在电网电压畸变时无需锁相环即可获取与电网电压基波同频同相的正、余弦信号,较好地满足了系统在功率平衡、功率不平衡2种工作状态下的控制要求。仿真结果和实验结果都验证了所提控制策略的有效性。     

基于LC滤波的光伏逆变器电感电流反馈控制策略研究

针对光伏并网逆变器的特点,基于电感电流反馈控制的光伏并网逆变器,提出了参考电流相位超前的电流内环控制策略。通过分析单相并网逆变器结构,推导了LC滤波器上电压电流矢量关系。加入电网电压瞬时值前馈解耦控制,研究了比例调节和准比例谐振调节两种策略下参考电流与输出电流的关联。基于一台3 kW逆变器为实验平台的理论分析和实验结果表明,采用该策略的逆变器并网电流时刻跟踪电网电压频率和相位,功率因数为1,并网电流谐波失真度低于3%。     

δ算子离散化的二阶广义积分实现单相光伏逆变器并网控制

为了实现单相光伏逆变器交流并网电流的无静差输出,获得良好的并网性能,提出一种基于δ算子(Delta算子)实现广义二阶积分(SOGI)的单相同步旋转坐标系并网电流数字控制策略。运用二阶广义积分器,使单相电网电压与并网电流产生90°相移,得到α、β正交坐标系下的电压电流矢量,并构造出单相同步旋转坐标系。实现了基于同步旋转坐标系的单相电网电压数字锁相环控制与并网电流的无静差输出控制。与基于移位算子q的Z变换数字实现方法相比,在快速采样情形下离散模型更能趋近于连续模型,避免了SOGI幅值和相移的误差以及Z变换引起的数值不稳定等问题。仿真与实验结果证明了理论分析的可行性,系统具有良好的并网性能。     

弱电网下级联H桥光伏并网逆变器稳定性分析

随着大规模新能源发电设备的接入,可能会形成对外呈感性的弱电网,这将影响逆变器系统的稳定性.针对级联H桥光伏并网系统,分别考虑锁相环和电压前馈的影响,对输出阻抗进行建模,并基于阻抗稳定判据分析延时时间、锁相环带宽、谐振前馈系数对并网系统稳定性的影响.最后,提出一种通过相角补偿来增强级联H桥光伏并网逆变器在弱电网条件下稳定...     

三电平光伏并网逆变器低电压穿越的控制策略

为满足光伏逆变器并网要求,针对电网电压在对称跌落和不对称跌落情况,分别采用不同的低电压穿越控制策略。当发生对称跌落时,封锁电压外环,电流内环给定指定值;当发生不对称跌落时,采用电压前馈算法有效抑制跌落瞬间的电流冲击;快速的正负序分量提取和精确的电网电压同步信号,保证控制信号提取的实时性;抑制负序电流分量,保持三相电流平衡并动态调节无功电流输出,满足无功支撑要求;有源阻尼控制将保证系统的稳定运行。基于10 k W三电平光伏并网逆变器,进行Matlab/Simulink仿真和现场实验。结果表明,控制策略能有效抑制并网电流的瞬间冲击并具有较高的正弦度,从而保证在电网发生跌落期间的安全穿越。     

提高弱电网下并网逆变器稳定性的复合补偿策略

采用电压前馈控制以及H∞控制组成的H∞复合控制策略,利用阻抗分析方法,分析电网阻抗对并网逆变器稳定性的影响,通过分析并网逆变器的输出阻抗特性,提出了一种在电压前馈通道引入复数滤波器以及在系统前向通道引入超前校正环节的复合补偿方法,以此提高并网逆变器在弱电网下的稳定性.最后,在MATLAB/Simulink中对所提方法进...     

光伏逆变器改进控制策略的稳定性研究

光伏逆变器在弱电网下运行时,不均匀的线路阻抗使微电网控制系统功率因数下降、带宽变窄、控制性能减弱、跟踪误差变差,甚至导致逆变器系统退出运行等现象。为此,首先在双闭环控制方式下,通过电压环振荡处理引入瞬时无功控制手段与电压前馈控制方式来减少无功输出,提高逆变器控制系统并网电流质量。其次采用锁相环与锁频环复合同步手段优化跟踪质量,提高控制系统功率因数以及抗干扰能力。最后通过搭建两台2 kW同型号的单向并网逆变器并联运行的实验平台验证了该控制方法的正确性与实用性。     

微网双向变流器的解耦控制策略研究

在微电网中,双向变流器作为核心组网装置,起到稳定接入点电压,降低网损率和提高功率因数的作用。但是在同步旋转坐标系下,双向变流器是一个强耦合、非线性的系统,因此需要对其进行解耦控制,以保证并网电流能够快速无差地跟踪给定信号。研究双向变流器的解耦控制策略,对其在同步旋转d-q坐标系下的数学模型进行了推导和分析,在此基础上采用PI控制和前馈控制相结合的解耦控制方法,将原系统进行线性化解耦,消除了有功与无功电流的耦合,实现系统的解耦控制。实验结果表明,所提解耦控制策略能够降低稳态跟踪误差和总谐波失真,具有较好的控制性能。     

分布式电源与电网同步的研究

在分布式电源并网系统中,通过获取电网侧的瞬时相位信息,使逆变器输出与电网保持同频、同相。文章分析了单同步坐标系软件锁相环算法和双二阶广义积分器锁相环算法的性能特点,根据优势互补的方法,通过检测电路检测三相电路的状态,正确地对锁相环进行切换,以快速精确的检测出正序电压和相位,保证系统中的逆变器正常工作。同时通过利用单纯形法对其锁相环的控制器参数进行优化。研究结果表明,根据电网侧的工作状态,合理地切换锁相环的工作模式,可以快速精确地追踪电网相位和频率信息。     

可调度型光伏并网逆变器直接电流控制策略研究

为实现光伏电站有功功率的平稳输出以及灵活调度,文章提出了一种基于优化型DDSRF-PLL锁相环的直接电流控制方案。该方案将广义二阶积分器(SOGI-QSG)与解耦双同步旋转坐标系锁相环(DDSRFPLL)相结合,并应用于直接电流控制方案中。在Matlab/Simulink软件中对控制策略进行了仿真,结果表明,该控制策略下的光伏并网逆变器可以实现有功功率的平稳输出与灵活调度,动态性能优异,抗干扰能力强。     

光伏逆变器非线性分析与补偿策略研究

光伏逆变器的非线性特性导致相电压和相电流畸变,使得系统性能降低,在详细分析非线性效应的理论基础上,提出了一种非线性补偿策略。该补偿策略在两相静止坐标系下,根据电流空间矢量所在的不同扇区,将逆变器功率器件导通压降带来的电压偏差前馈给指令电压来进行补偿,保证了并网电压空间矢量仍为圆形轨迹,提高了相电压和相电流的正弦度。该补偿策略简单有效,能有效对非线性误差进行补偿,最后通过仿真结果表明,所提出的新型非线性补偿策略能够有效减小非线性误差造成的电压电流畸变现象,提高了系统运行性能。     

电网正、负序电压基波分量的提取算法在并网型逆变器控制中的应用

提出一种在电网三相电压不平衡的情况下,通过三角函数运算的方法解耦不平衡电网基波正、负序电压分量。由于电网负序电压分量送入锁相环后会造成锁相环的震荡,导致锁相环输出误差大无法精确锁相。根据正序分量与负序分量之间的相角关系,推导出提取正序分量的公式,把该公式进行数字化处理,将其应用于dq数字锁相环,提高了dq锁相环在电网三相电压不平衡条件下的有效性和准确性。提出了网压前馈对逆变器控制的重要性,分析了利用正序电压瞬时值进行前馈控制的优点。并通过实验验证了公式的有效性和控制的稳定性、可靠性。     

基于双二阶广义积分锁频环的光伏并网发电系统仿真研究

电网不对称故障时,光伏发电系统中的负序分量和谐波分量会影响并网逆变器中的锁相环及控制算法。文章提出一种具有自适应滤波的双二阶广义积分锁频环技术,用于电网电压和并网电流正负序分量的提取以及电网电压同步信号的检测,并将该技术引入到正负序双电流环控制策略,通过优化不平衡控制策略中锁相环的方法,提升光伏并网逆变器整个控制系统应对电网不对称故障的能力。通过Matlab/Simulink软件平台搭建基于DSOGI-FLL锁频环的光伏并网发电系统模型并进行了仿真研究,结果表明,文章控制策略在电网不对称故障时有助于消除有功功率的2倍频波动以及抑制并网电流中的谐波分量。     

不平衡电网电压下PMSG并网逆变器全阶滑模控制

建立永磁直驱风力发电系统并网逆变器在电网电压不平衡故障下的数学模型。在两相α-β静止坐标系下,设计全阶滑模变结构电流内环控制器,证明控制器的稳定性,达到了非奇异、去抖振的控制效果。电压外环在传统PI调节器的基础上增加了机侧功率前馈,以提高直流母线电压的稳定性。控制器设计无需旋转变换,省去繁琐的锁相、电流正负序分离以及解耦控制,并能根据要求实现不同的控制目标。控制系统具有原理简单、运算量小、易于实现的特点。仿真结果可验证所提方法的正确性、有效性。     

基于负序电压前馈的非对称故障下低电压穿越控制方法研究

以电网发生非对称故障期间的双级式光伏并网发电系统为研究对象,首先利用LES(least error squares)滤波器提取电网电压基波分量,并采用二阶广义积分器锁相环分离电压负序分量。提出基于负序电压前馈的非对称故障下低电压穿越控制方法,以抑制电网电压负序分量造成的并网功率二倍频畸变,提高光伏发电系统的低电压穿越性能。仿真及实验结果均证明所提方法的正确性和有效性。     

基于MPPT运行模式的光伏发电系统低电压穿越无功控制策略

针对光伏发电系统通常以单位功率因数运行,造成故障时光伏并网逆变器一定视在功率浪费的现状,提出一种低电压穿越无功控制策略。分析光伏并网逆变器的有功、无功功率解耦控制和其无功功率输出极限,建立光伏逆变器无功功率输出与并网点电压跌落的关系,通过比较故障前光伏阵列发出有功功率与光伏逆变器允许输出最大有功功率,确定光伏发电系统在低电压穿越过程以最大功率模式运行或者以非最大功率模式运行。利用RTDS软件搭建仿真算例,验证该低电压穿越无功控制策略的可行性。     

电网频率波动时LCL并网逆变器重复控制研究

针对电网频率波动时,并网电流畸变和谐波较大的问题,提出了静止坐标系下LCL并网逆变器的重复控制策略,该策略可有效降低并网电流谐波畸变率;在静止坐标系下,LCL并网逆变器数学模型无耦合现象,省去了复杂的解耦运算,从而该控制策略简单易实现;在确定电路参数的基础上,对重复控制进行了参数设计,并通过仿真试验证明了理论分析的正确性。研究成果对于提高电能质量意义重大。     

虚拟同步发电机并离网无缝切换控制策略研究

针对常规逆变装置并网时电压相位幅值不同步,以及逆变装置内环控制结构瞬时变化给电网带来冲击和不稳定问题,文章提出一种多运行模式下统一电压电流双环控制结构、基于虚拟同步发电机(VSG)算法的逆变器并离网无缝切换策略。该策略包括孤岛模式并网的预同步控制策略、离网控制策略、有功功率和无功功率的并网冲击抑制、根据负荷变化在线实时整定并网预同步相角差、及时调整输出电压相位的算法。在逆变器带阻性、阻感性负载时对所提并离网切换策略进行了仿真验证,证明了算法的可靠性,有效实现了对于电网、负荷以及直流侧储能的无冲击平滑并网。