光伏发电系统并网控制技术现状与发展(下)

由于LCL滤波器针对高频谐波的滤除效果优于L型滤波器,因而广泛应用于电流源控制型的光伏并网逆变电路中,但也导致了基于LCL滤波器的光伏并网逆变器控制策略更为复杂,因此本文并从并网控制策略角度分析了间接电流控制与直接电流控制两种并网策略,并预测了未来光伏发电系统并网控制策略的发展趋势。     

基于虚拟电阻法的LCL滤波器特性分析

LCL滤波器与传统的L滤波器相比,有着更好的滤波效果,但是,同时LCL滤波器会有谐振问题,导致了系统不稳定。为了要抑制其谐振特性,将虚拟电阻法和无源阻尼法这两种控制策略进行了研究分析,还将虚拟电阻法运用到了光伏并网逆变器中,最后通过仿真结果的对比,表明了虚拟电阻法可以有效地抑制LCL滤波器的谐振峰,降低了输出电流的谐波,系统的稳定性也得到了增强。     

一种基于LLCL型滤波器的光伏逆变器分析与设计

提出了新型并网逆变器的高阶功率滤波器的拓扑电路,称为LLCL滤波器。采用新型LLCL型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的电感达到在开关频率处产生串联谐振,相比LCL型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,可以减少电感装置的体积和重量,减少动态响应时间。更重要的是,能够减少电网侧的电感值,这样可以提高特征谐振频率点,有利于并网逆变器的控制。对比分析了传统LCL滤波器和LLCL滤波器的性能,证实和评估LLCL滤波器的优越性。对LLCL滤波器进行了参数设计,使用Matlab仿真软件搭建模型,仿真结果表明系统具有较好的稳态性能,且抗干扰性能好。     

基于LCL型并网逆变器的二自由度控制技术研究

并网逆变器的交流侧大多都采用LCL型滤波器对系统进行滤波,相比于L型滤波器它可以达到更好的滤波效果,然而,由于LCL型滤波器容易产生高频谐振,系统的稳定性会因此而受到影响。为了解决这个问题,提出了多种解决方案,其中无源阻尼和有源阻尼是使用比较广泛的两种控制方法。该文将一种二自由度PID控制策略应用于光伏并网逆变控制系统之中,通过Matlab仿真分析了系统的性能,实验结果表明,该方法增强了系统的鲁棒性和跟随性,对系统的谐波有较好的抑制效果。     

三相并网逆变器LCL滤波器的简明设计

LCL滤波器以其较好的滤波性能被广泛地用于并网逆变器,但无阻尼时系统产生谐振,给系统的稳定性控制带来困难。文中在建立三相并网逆变器数学模型的基础上,采用基于d,q同步旋转坐标系的电网电压定向控制策略,利用被动阻尼抑制谐振提高了并网逆变器的稳定性能。文中给出了被动阻尼LCL滤波器的详细设计方法,并比较其与单L滤波器的滤波效果,运用Matlab/simulink建立系统模型并进行仿真,实现了单位功率因数并网。     

基于谐波频谱的LCL滤波器性能分析

为了减少逆变器中的谐波干扰,常采用LCL滤波器,该滤波器性能优良,被广泛采用,但目前LCL滤波器的电感电容仍然较大,系统成本仍较高,据此提出一种新型的设计方法,即通过逆变器输出的高次谐波峰值及其频谱,采用直线交截法依次获得谐振频率等相关滤波参数。与此同时,在此基础上对基于谐波频谱的LCL滤波器的各参数再次进行优化,然后通过与未经优化的LCL滤波器进行性能分析比较,从理论上揭示了该滤波器的优越性。最后通过在三相并网逆变器上进行实验验证,最终设计出了总电感电容较小,且满足并网要求的LCL滤波器。     

光伏并网输出滤波器的研究与设计

逆变器的输出滤波对于电网安全工作尤为重要.首先对并网逆变器的滤波器进行研究,导出了LCL滤波器的传递函数,分析了不同参数变化对传递函数的影响.其次基于电路模型、传递函数及谐波分量的特点,介绍了LCL滤波器的设计方法并给出了消振措施.最后根据并网控制系统,建立光伏并网系统的仿真模型,对系统输出进行仿真,得到较好的仿真数据,实验证明了这种LCL滤波器设计方法的优越性.     

500kW大功率光伏并网逆变器的LCL滤波电路设计

本文在对比逆变器输出侧L及LCL滤波器优劣的基础上,对500kW大功率光伏逆变器上的LCL滤波器参数选型做了详细分析。最后,在所选参数基础上,基于D—Q分解法,对500kW光伏逆变器进行了并网仿真,实现了单位功率因素并网运行。仿真证明了LCL滤波电路选型的正确性。     

三相光伏并网发电系统主电路设计

对比分析单级型和多级型光伏并网逆变系统的优缺点,以及光伏阵列可扩展性,确定了双级型并网逆变器拓扑结构,电压源电流控制方式,带工频变压器隔离的拓扑方式,对BOOST电路、逆变器、LCL滤波器等主要元件进行设计,为主电路设计提供了理论依据。仿真验证了LCL滤波器设计的合理性。     

三相并网逆变器的双环控制策略研究

由于对高频谐波的抑制效果明显好于L型滤波器,因此LCL滤波器在电流源控制的并网逆变器中应用越来越广泛。而针对该类型的并网逆变器的控制策略更为复杂,为了简化控制策略一种基于电流双环的并网控制方案被提出来。与电压电流的双环控制器设计方法不同,设计电流双环控制器参数时除了考虑内外环控制器的相互影响以外,还需要考虑双环控制器带来的降阶和少自由度问题。因此本文在介绍基于高阶极点配置的电流双环控制器设计方法的基础上,重点分析在电流双环控制带来的少自由度的情况下如何合理的设计控制器参数。实验结果表明,根据该方案设计的控制器参数能够使三相并网逆变器安全、可靠运行且具有较快的动态响应速度。     

基于广义积分器二自由度PID控制的LCL变流器

本文提出了一种基于广义积分器的LCL并网逆变器单电流反馈二自由度PID控制策略（Generalized Integrator based Two Degrees of Freedom PID Control Strategy,GI-2DoF-PID）,该方法不用增加电压或电流传感器就可实现有源阻尼控制,系统成本低。GI-2DoF-PID的比例积分环节实现并网电流跟踪,而基于广义积分器的微分环节则增强LCL逆变器的阻尼系数,有效抑制系统与电网形成的谐振尖峰,提高系统可靠性与稳定性,改善系统的动态响应速度。本文推导了GI-2DoF-PID电流控制系统的传递函数,分析了系统的稳定裕度与动态特性,提出相应的参数设计原则并选取了合适的控制参数。构建了基于PLECS系统仿真模型,仿真结果表明：GI-2DoF-PID控制的LCL并网逆变器可以有效抑制LCL滤波器谐振;在电网电压严重畸变时的满载并网电流畸变率仅为3%,远低于国家标准的要求;当系统从半载跳变到满载时,系统超调量低,响应速度比其他方法更快。     

LCL滤波器在并联型有源电力滤波器中的设计

在满足相同的高频滤波效果的情况下,LCL滤波器所需的总电感值比L滤波器小,因此更适于在大功率、开关频率较低的电流源控制型并网设备上应用。然而针对该类型滤波器的参数设计不仅关系到开关频率处纹波抑制效果,同时也会影响电流控制器的性能。随着高频谐波抑制效果明显的LCL滤波器在并联型有源滤波器中应用,基于谐波电流跟踪控制器的LCL参数设计需要进一步研究,因此文中基于并联型有源电力滤波器给出一套LCL滤波器设计方法,并通过仿真验证该LCL滤波器的有源电力滤波器的有效性。     

新能源并网逆变器入网电流通用控制

太阳能电池、风力发电,以及燃料电池等新能源发电中的并网逆变器技术的研究已经成为一个重要的研究方向。为了消除逆变器输出电流中的高次谐波,通常采用LCL滤波器对谐波进行处理。但是LCL滤波器是无阻尼三阶系统,使输出容易产生谐振,因此逆变器电流控制器的研究成为了研究的热点。本文就当今使用较为热门的电容电流内环、入网电流外环的双闭环控制策略进行分析,使用MATLAB／Simulink进行仿真,并在仿真中加入功率因数（PF）的验证。从仿真结果看出该方案可有效地避免入网电流谐振,入网电流能很好地跟踪并网电压,达到同频同相,功率因数约等于1,并且在FFT谐波分析中达到满意的效果。     

基于模糊PI和重复控制的逆变器复合控制研究

针对微电网单相并网逆变器工作时并网电流谐波较大,且单纯PI和重复控制无法获得较好抑制效果的问题,结合模糊PI控制与重复控制的特点,提出LCL型单相并网逆变器的模糊PI和重复控制的复合策略,设计分析逆变电路参数和控制器参数,进行数值仿真和实验验证。研究结果表明,并网电流的THD含量由原有PI控制的21.82％降为复合控制的4.59％,并网电流的波形畸变率得到有效降低,该控制策略具有较好的电流谐波抑制能力。     

基于虚拟振荡器与电压电流环控制的单相逆变器研究

本文在虚拟振荡器控制中加入比例积分（PI）电流环和准比例谐振（QPR）电压环控制,抑制逆变器负载较大情况下的LC滤波器谐振,提高电能质量,分析了PI控制器参数对被控系统的影响和QPR控制器参数对控制器的影响,基于MATLAB/simulink进行仿真,仿真结果表明该控制策略能抑制LC滤波器谐振,改善逆变器输出波形畸变,降低总谐波失真。     

基于LCL滤波器的逆变器并网有源阻尼控制策略

目前LCL滤波器的逆变器广泛应用于并网过程中,由于本身是三阶欠阻尼系统,常常出现谐振尖峰,进而导致系统不稳定。对此,提出一种基于带通滤波器单反馈有源阻尼策略。首先,选取合适的LCL滤波器参数实现并网条件。其次,从幅值特性和相位裕度的角度出发,采用极点配置法对带通滤波器进行参数设计并设置反馈并网高频电流。最后,通过MATLAB/Simlink仿真验证带通滤波器有源阻尼方法的可行性和有效性。     

一种基于有源滤波与光伏发电的并网逆变器控制方法

文中提出了一种基于有源滤波与光伏发电的并网逆变器的控制方法,在并联型有源电力滤波器的基础上拓展了新能源发电功能,采用电压电流双环对并网逆变直流侧电压和系统电网输出有功电流进行控制。该并网逆变器既可以滤除负载的谐波和补偿负载的无功功率,也可以实现有功功率的有效传输,适于未来微电网中并网逆变器的应用研究。     

一种单相电压型全桥逆变器控制策略的研究

传统的单相并网控制策略会使得系统的输出含有大量的谐波,该文对单相全桥逆变器的拓扑以及工作的基本原理进行分析,采用基于虚拟矢量的控制方式,利用对实际量的延迟,构建与实际电流、电压相正交的虚拟矢量,分别在两相静止坐标和同步旋转坐标下建立了数学模型,利用前馈补偿的框图等效方法,对LCL型滤波器在dq坐标轴上相关的耦合分量,进行了解耦,确定了基于虚拟矢量的电容电流与并网电流双闭环控制策略,并利用Matlab仿真软件进行仿真验证。最后,搭建基于TMS320F28335的DSP实验平台,对控制策略进行了实验验证,其实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

LCL型并网逆变器电流控制稳定性分析

在LCL型光伏并网逆变器中,电流控制器的比例控制系数设计不合理易造成系统不稳定,甚至损坏逆变器。对采用逆变侧电感电流反馈的LCL型三相光伏并网逆变器进行数学建模,运用Routh-Hurwitz稳定性判据基于系统离散化模型进行稳定性分析,可求得比例控制系数的精确范围。分析逆变侧电感、滤波电容以及网侧电感的取值与比例控制系数的关系,探讨滤波电感和电容的取值对系统稳定性的影响。通过Matlab仿真及在50 k W光伏逆变器实验平台上进行测试,验证了所进行的稳定性分析的正确性。     

单相LCL型光伏逆变器新型控制方法研究

传统的三阶LCL滤波器存在谐振尖峰问题,文中基于LCL滤波器提出外环使用准比例谐振和改进型重复器为核心的控制系统,内环使用陷波器无源阻尼法。QPR可以实现无静差跟踪,改进重复控制有良好的高次谐波抑制能力,陷波器无源阻尼消除滤波器谐振问题。通过对实验样机仿真与实验,结果表明提高了系统的动态性能和稳定性。