逆变器并联系统阻抗分析

逆变器并联系统的环流抑制是实现并联需解决的关键问题,增大逆变器输出阻抗可有效抑制环流,但会严重影响逆变器的抗扰动特性。针对这一矛盾,提出了在传统双闭环控制结构基础上加入平均负载电流前馈的控制方法,通过详细的理论分析,得出该方案有效地增大了并联逆变器间的阻抗,增强了系统的环流抑制能力和抗扰动能力。并通过仿真进行了验证,证明该方案对环流抑制效果明显且简单易行,对增强并联系统稳定性具有实用意义。     

基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略

在孤岛模式下的微电网中由于线路阻抗存在差异,采用传统下垂控制的逆变器不仅无法精确分配负载功率,还会产生环流。为解决该问题,提出了一种基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略。该策略采用旋转坐标的环流来构造虚拟阻抗,通过PI控制使线路等效阻抗不断相向趋近直至相等,从而均衡分配负载功率。所提出的改进策略无需实时检测线路阻抗,也无需借助通信网络。此外,构造的虚拟阻抗不仅能有效抑制环流,还不会引起输出电压大幅跌落。仿真结果验证了改进控制策略的有效性。     

高速磁悬浮列车在双端供电模式下的电流控制策略

针对双端供电模式下高速磁悬浮列车牵引系统中的环流和馈电电缆损耗问题,提出一种改进的直接模式法电流控制策略来协调负载电流分配.该文首先建立双端供电模式下牵引系统电机电流和环流的等效电路模型,分析环流产生的原因,在此基础上提出同步坐标系下转速电流双闭环控制策略.该策略通过共用转速调节器实现总负载电流控制,通过电流调节器和环流调节器实现负载电流分配,并对线路中的环流进行抑制.硬件在环实验结果表明,该控制策略在保证电机动态性能较好的基础上实现逆变器负载电流分配,降低了馈电电缆损耗,并有效地抑制了并联逆变器模块间环流.     

基于LCL滤波的400 Hz逆变器并联控制

LCL滤波器广泛应用于并联系统中,这种滤波器的结构有利于环流抑制和功率均分,但在非线性工况下容易在负载侧产生较大的谐波电压.针对环流抑制与电压质量控制的矛盾,对400 Hz逆变器等效阻抗进行了分析,揭示了输出电压闭环控制与引入输出电流前馈的电容电压闭环控制是等效的,可以减少谐波电压,但也削弱了负载侧电感的环流抑制作用.在此基础上,提出采用多比例谐振控制器和负载电流前馈构成虚拟负谐波阻抗,以重塑逆变器在低次谐波处的等效输出阻抗为小阻抗,从而减小谐波电压.通过采用不同基准的多比例谐振控制技术,实现了分频段阻抗重塑,使滤波器在基波和高次谐波频率处仍具有环流抑制功能.最后,使用下垂控制策略对两台逆变器进行了并联实验研究,实验结果验证了所提技术方案的有效性.     

基于自适应虚拟阻抗的牵引辅助逆变器并联控制

针对传统下垂并联控制法因各列车辅助逆变器线路阻抗不一致导致系统环流较大、功率分配不均及负载电压跌落问题,提出一种基于自适应虚拟阻抗的下垂并联供电控制策略。详细分析列车辅助逆变系统传统下垂并联控制策略及辅助逆变器输出阻抗对系统性能的影响,采用自适应虚拟阻抗对列车辅助逆变器并联供电系统中各模块输出线路阻抗进行调整,使其接近一致,抑制因线路阻抗差异导致的并联供电系统环流,实现功率均匀分配的有效控制。以电压跌落补偿方法解决因线路阻抗及虚拟阻抗引入导致的负载电压跌落问题,并最终设计列车辅助逆变器并联系统双闭环解耦控制结构,实现系统中电容电感元件的解耦控制。仿真和降功率实验系统测试表明,所提控制策略具有有效性与可行性。     

并联三相逆变器环流的双变零矢量控制研究

并联三相逆变器的参数不可避免地存在差异,导致逆变器间会产生环流。环流会造成逆变器损耗增加、输出电压、电流波形畸变等危害。为了解决这个问题,提出通过零序占空比来抑制环流的控制策略。在建立零序环流数学模型的基础上,针对传统零序环流控制策略中基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中一个载波周期内仅单次调节零矢量的作用时间,导致环流抑制效果不佳的问题,提出在一个载波周期内进行两次零矢量作用时间调节,提高零序环流控制实时性;并基于各逆变器输出的瞬时功率反馈来实现并联逆变器负载功率自适应均分的控制方案。该方案不仅能够很好地抑制环流,实现负载均分,而且能显著地改善三相逆变器输出电压和电流波形。通过仿真和半实物仿真实验平台验证了该方案的有效性。     

基于等效阻抗的逆变器并联与环流抑制研究

低压孤岛微电网系统中,由于线路呈阻性,应用传统下垂控制往往存在功率耦合,当含有本地负荷时传统控制策略更加难以实现功率均分以及环流抑制.对此,此处提出了一种等效虚拟阻抗的逆变器并联控制策略以降低线路阻抗和本地负载不相等时引起的无功功率均分误差.首先分析环流和功率特性,得出端电压和线路阻抗与无功功率和环流之间的关系,基于等效阻抗计算方法对本地负荷和线路阻抗等效计算,根据等效阻抗设计虚拟复阻抗实现功率解耦控制.同时对传统下垂控制引起的电压跌落问题加入线路阻抗电压以及电流偏差补偿控制策略,缓解功率均分和端电压降落之间的内在矛盾.实验验证了该方法的有效性.     

基于阻抗功率下垂的并联逆变器功率均分策略

传统下垂控制逆变器并联时,因为线路阻抗差异导致负载功率分配不均.在此提出了一种基于阻抗功率下垂的功率均分策略,该控制策略使用了合适的前馈信号消除了逆变器固有阻抗的影响,然后使用逆变器输出的视在功率作为调整其虚拟阻抗的基准,从而实现了虚拟阻抗的自适应调节.该方法不需要高带宽的通信线路,即可有效提高逆变器并联时的负载均分能...     

基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略

针对低压微网中由于逆变器间的等效输出阻抗和输电线路阻抗的差异,使得采用传统虚拟同步发电机(VSG)控制的多逆变器并联功率均分及环流抑制效果较差问题,提出一种基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略。该策略首先在无功功率环中引入负载电压负反馈和积分环节,减小负载电压波动和实现无功功率与传输阻抗的解耦,提高无功功率分配精度。然后引入动态虚拟复阻抗,降低VSG输出电压跌落,改善电能质量。最后进行了预同步单元的设计,减小并联瞬间电流冲击,加快动态响应。改进后的虚拟同步发电机并联控制策略使输出电压能够稳定在正常范围内,实现了功率均分且具有环流抑制能力。仿真和实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

基于新型下垂控制的逆变器孤岛并联运行研究

在逆变器孤岛并联运行系统中,由于线路阻抗的影响,会造成线路电压损耗,传统的下垂控制无法有效实现系统功率的合理分配。针对这问题,本文先分析传统下垂控制的算法,并结合逆变器输出阻抗和线路阻抗,提出一种新的下垂控制策略。分析了系统功率与电压、频率的关系,讨论了系统中两台逆变器并联运行时产生环流的机理;引入功率微分环节,提高系统动态响应。采用新型下垂控制,有效减小了负载突变时母线电压幅值和频率的波动,抑制系统逆变器之间的无功环流,实现系统功率精确分配,提高了系统的稳定性。通过仿真验证了该控制策略的可行性和实用性。     

一种改进的分布式逆变器并联控制策略

逆变器的冗余并联控制技术是实现交流供电系统高可靠性的关键。逆变器并联的控制方法有很多种,主从法必须依赖主模块工作,没有实现真正的冗余控制;频率电压外特性下垂法存在输出外特性较差等不足。基于平均电流控制的分布式并联控制策略易于实现逆变器的冗余及热插拔,但其存在输出外特性软的缺点,该文在该控制策略的基础上加上了负载电流前馈控制技术,以提高输出外特性,同时保留了原控制方案的输出限流功能和均流效果不变。论文分析比较了加负载电流前馈技术前后的输出外特性及环流特性,并研制了一台样机,进行了实验验证。     

模块化UPS采用虚拟阻抗的瞬时均流控制方法

多逆变器并联系统中大多采用基于相量的均流控制策略,这种均流方式由于精度低,且缺乏对瞬时环流冲击的抑制能力,已逐渐被瞬时均流方式所取代。针对逆变器并联系统建立瞬时环流模型,提出一种在瞬时环流的反馈通路中引入虚拟阻抗的瞬时均流方法。通过合理配置该虚拟阻抗值可获得简洁的动态环流调节方程,从而实现良好的瞬时均流调节特性。分析表明,引入虚拟阻抗的瞬时均流方法具有很好的均流效果,且虚拟阻抗的引入并不影响并联系统的稳定性及输出特性。仿真与实验结果验证了所提出方法的优越性。     

模块化不间断电源自适应均流控制技术

针对模块化不间断电源并联冗余系统的环流问题,通过引入虚拟环流阻抗,提出一种基于阻抗自适应调节的均流控制策略,具备良好的稳态及动态电流均分能力。深入探讨并机电感及控制方法对系统输出阻抗、环流阻抗的影响。在此基础上设计新颖的自适应均流控制算法,并选取合适的阻抗控制器参数,改善并联系统动态环流抑制效果。同时,滤波电感电流直流分量控制的加入有效地解决了变压器直流偏磁问题,提高了并联系统的稳定性。实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

模块化多电平换流器的交直流侧阻抗模型

模块化多电平换流器(MMC)的阻抗建模是分析基于MMC的电力电子系统交、直流侧谐振及稳定性的基础条件。依据MMC的拓扑结构、运行及控制特性,同时考虑环流控制对MMC交、直流侧阻抗的影响,分别推导了MMC直流侧和交流侧的小信号阻抗解析模型。利用MATLAB/Simulink搭建了三相MMC详细时域仿真模型,采用注入小扰动电压/电流的方法测量MMC交、直流侧的小信号阻抗,与推导的MMC交、直流侧阻抗解析模型的计算结果比较,验证了解析模型的正确性。MMC阻抗模型仿真结果表明:在不加环流控制的情况下,MMC交流侧的小信号阻抗在低频范围内存在谐振峰;而加入环流控制后,该谐振峰能够得到有效抑制。     

并联型两电平光伏并网逆变器环流抑制

采用共交直流母线并联的三相两电平光伏并网逆变器并采用相应的控制策略可以提高系统的效率,但是会带来模块间的环流问题。为了解决环流所引起的系统稳定性问题,针对两电平逆变器并联高频环流,首先提出一种基于共LCL滤波电容中点的滤波器方案,提高了零序环流传递函数的阶数,从而能够较好地抑制高频环流;其次对低频零序环流的主要谐波进行分析,设计合适的零序环流补偿器来抑制低频零序环流,与高频抑制方案组成环流复合抑制策略。最后基于该策略搭建Matlab/Simulink仿真平台,结果验证了环流理论分析的正确性和所提环流复合抑制策略的有效性。     

一种提高无功分配精度的下垂控制策略

针对并联逆变器线路阻抗差异导致的无功功率分配不平均以及环流问题,提出了一种基于无功功率自适应补偿的改进型下垂控制策略。在传统的电压-无功功率下垂控制的基础上,引入无功功率的偏差作为补偿量,通过无功功率的自适应调节,改善无功功率的分配精度,实现环流抑制。最后,在MATLAB/Simulink仿真和NI PXIe-1071试验平台上进行了验证,证明改进的下垂控制可以有效地改善无功分配以及较好地抑制环流。     

基于环流注入的MMC电容电压平衡控制策略

针对模块化多电平变换器(MMC)存在的电容电压在不同工况下易出现波动的问题,设计了一种基于环流注入的MMC电容电压平衡控制策略,其中环流参考是基于桥臂电流瞬时值和对应调制信号获得的。相对于传统环流注入方案,新方案不需要确定输出电流的幅值和相位,具有一定的优势。此外,电容电压平衡控制方案中还设计了能够跟踪环流参考的闭环控制器。最后,搭建了5 kV·A级MMC样机开展了相关试验,试验结果验证了新型电容电压控制器的效果。     

EAST快控电源逆变器并联分析

针对超导托卡马克核聚变实验装置(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,简称EAST)对等离子体位移快控电源大电流快速响应要求,采用多组逆变单元并联运行。分析了采用均流电抗器形式的逆变电源并联产生环流的情况,根据EAST快控电源系统的设计要求,对逆变单元采用电流闭环调节器控制,可有效提高系统对低频和直流环流的抑制能力。实验结果说明该系统设计方案合理,控制策略有效。     

MMC功率运行区域分析及环流切换控制策略

通过对模块化多电平换流器(MMC)动态特性和控制机理的分析,提出基于系统容量、电容电压波动阈值以及最大瞬时调制比的功率运行区域确定方法,并通过该方法对环流抑制和环流注入控制策略在不同子模块电容配置下的功率运行区域进行了比较分析。该方法可以优化子模块电容参数选取,避免过度冗余设计。此外,提出基于电压预测的环流控制器,使在不同工作点下可根据分析结果直接进行最优环流控制模式切换。对某单一桥臂子模块数为20的MMC系统进行仿真研究,结果验证了所提功率运行区域分析方法及其环流切换控制策略的正确性和有效性。     

孤岛微网并联逆变器环流抑制与母线电压控制

针对孤岛微网中采用传统下垂控制的并联微源逆变器之间存在较大环流及母线电压和频率偏移问题,文中从环流的一般性定义出发,分析了环流与负荷功率分配之间的定量关系,在此基础上将环流抑制问题转化为功率精确分配问题,并提出了一种母线电压和频率自恢复的改进鲁棒下垂控制方法.将PI控制器引入无功电压控制环中,实现无功功率的精确分配并加...