组串式三电平并网逆变器有源阻尼的研究*

组串式LCL型三电平并网逆变器结构广泛用于光伏发电系统中,其高阶输出滤波器与非隔离特性极易引起逆变器输出电流谐振甚至导致系统不稳定.为抑制其输出电流谐振,首先根据组串式并网逆变器的结构和控制建立闭环控制模型;然后针对此结构和控制的特点提出了有源阻尼算法的基本方案,并派生出四种有源阻尼方案;再利用系统闭环零级点对四种方案进行比较得出抑制效果较好的方案,并对其电网阻抗适应性进行分析.最终,通过搭建20 kW实验平台,对该有源阻尼的谐振抑制效果和电网阻抗适应性进行了检验.     

逆变器并联系统中谐波环流的抑制

逆变器中，死区等因素可造成输出电压波形的畸变，而瞬时值反馈调节对这种畸变有很好的校正作用。但在实验中发现，对于大功率逆变器，由于其滤波电感及并机电抗都很小，使得死区等因素可引起很大的谐波环流。瞬时值反馈控制虽然可获得良好的输出波形，但对于这种谐波环流的抑制能力却是非常有限的。本文为研究谐波环流的产生机理及瞬时值反馈控制对谐波环流的抑制作用，建立了基于谐波扰动的逆变器模型。研究表明，波形控制效果较好的瞬时值反馈控制技术，对谐波环流也有较好的抑制作用，而并机电抗将大大影响瞬时值反馈的谐波环流抑制能力。仿真与实验验证了上述结论。     

基于混合阻尼的光伏集群逆变器并网谐振抑制

组串式光伏集群逆变器系统并网后会引发谐振,给系统带来不利影响.为抑制集群并网谐振,建立集群逆变器的数学模型,研究分析了谐振机理与谐振特性,提出一种基于混合阻尼的全局谐振抑制策略.该策略在逆变器电流环中引入电容电流反馈与并网电压比例前馈作为有源阻尼,以削弱并网电流的谐波;在此基础上加入RLC型二阶谐振抑制电路作为无源阻尼,以抑制系统谐振,使集群并网时逆变器输出电流满足并网条件.仿真和实验结果表明,3台组串式光伏集群逆变器采用该策略后,并网电流总谐波畸变率(THD)由10.54％下降至1.97％,有效抑制了并网谐振.     

逆变器并联系统中谐波环流抑制的研究

逆变器中,电压瞬时值反馈调节对死区等因素造成的输出电压波形畸变有着很好的校正作用,但在实验中发现,对于大功率逆变器,由于滤波电感及并机电抗都很小,使得死区等因素可引起很大的谐波环流,而电压瞬时值反馈控制对这种谐波环流的抑制能力是非常有限的。该文为研究谐波环流的产生机理及瞬时值反馈控制对谐波环流的抑制作用,建立了基于谐波扰动的逆变器模型。研究表明,瞬时值反馈控制对谐波环流的抑制能力与其波形校正能力存在相互关系。通过对电压单环,电压电流双环控制的谐波环流抑制能力的比较,发现波形控制效果较好的瞬时值反馈控制,对谐波环流也有较好的抑制作用。仿真与实验验证了上述结论。     

组串型光伏逆变器集群分层协同控制策略

组串型光伏逆变器是光伏集群并网系统的核心装置。多光伏逆变器并联运行时,由于LCL滤波器与系统电路交互影响,并网电流存在较大的谐振风险。针对此问题,提出了一种光伏逆变器集群分层协同控制策略。第一层,在LCL滤波器滤波电容并联虚拟电阻+电容,增加逆变器本体阻尼,抑制逆变器并联谐振。第二层,引入公共耦合点（PCC）电压前馈引入等效虚拟电感,抑制光伏集群与电网之间的谐振。从而实现协同优化并网电流,抑制集群并网谐振,仿真与实验结果表明,与传统控制策略相比,所提策略使并网电流的总谐波畸变率由4.43%下降至0.17%,下降程度达96.2%,验证了该策略的有效性与可行性。     

多机T型三电平光伏并网逆变器的环流抑制

针对多机T型三电平光伏并网逆变器的零序环流问题,在分析零序环流环路的基础上,建立零序环流的等效模型,并根据激励源的不同将零序环流分成3类:通态零序环流、开关零序环流和混合零序环流。提出一种共享中线的并联方案抑制通态零序环流,一种基于改进型LCL滤波器的并联方案抑制开关零序环流的高频分量。采用一种基于零序环流调节因子的控制方案抑制开关零序环流的低频分量,并确定调节因子的限幅范围,最后论证上述方案对混合零序环流抑制的有效性。搭建10?kW的多机三电平光伏并网逆变器样机,实验结果证明了零序环流模型分析和抑制方法的正确性。     

组串型光伏并网集群系统高频谐振抑制方法

针对采用LCL型并网逆变器的组串型光伏并网集群系统存在高频谐振的问题,分析集群系统的谐振机理,提出一种高频谐振抑制方法.该方法在常规双闭环控制的基础上,引入电容电流高频反馈、公共连接点(PCC)电压高频前馈.电容电流高频反馈具有相位超前补偿功能,使系统不会因相位裕度的降低而引发高频谐振;PCC电压高频前馈能增加系统的有...     

光伏并网多逆变器并联建模及谐振分析

针对光伏并网发电系统中多逆变器并联谐振问题,首先,建立包括电流控制、电压前馈和脉宽调制(pulse width modulation,PWM)谐波特性的单台逆变器小信号电路模型,并扩展成多逆变器并联小信号模型,提出基于2台逆变器和同类激励源合并的多逆变器并联系统小信号模型简化等效方法,分析多逆变器的基本谐振特性,并得出谐振与各逆变器控制和载波同步性有关的结论。最后,通过相关的实验研究,验证了所提出的多逆变器简化等效模型和理论分析的正确性。     

光伏并网逆变器的阻抗重塑与谐波谐振抑制

针对并网逆变器的输出阻抗重塑控制,及其在抑制分布式光伏发电系统谐波谐振中的应用进行研究。首先,以一个典型的分布式光伏并网发电系统为例,分单台并网逆变器和多台并网逆变器两种情况,定量分析系统内串并联谐波谐振的机理及其影响因素。其次,提出一种能重塑光伏并网逆变器高频输出阻抗的控制策略。利用基于二阶广义积分器的陷波器滤除并网电压/电流基波分量后,经过输出阻抗控制后反馈到其指令电流(或调制信号)中,从而重塑并网逆变器的输出阻抗。当重塑后的阻抗呈现足够大的阻性时,可有效抑制网络内的高频谐波谐振。最后,利用PSCAD/EMTDC的仿真结果和一个微电网的实验结果验证所提控制策略的正确性和有效性。     

光伏并网逆变器谐波特性分析与谐波电流抑制

考虑光伏并网逆变器功率器件的死区效应和非理想开关特性,分析基于双极性正弦脉冲宽度调制三相逆变器输出电压的谐波特性,推导计及功率器件死区效应与开通关断延时的逆变器输出误差电压定量计算公式,建立包含逆变器输出误差电压的两相静止坐标系下三相LCL型并网逆变器的受控电流源等效电路模型,提出基于光伏并网逆变器功率控制的虚拟阻抗控制器设计方法,以抑制谐波电流并确保光伏逆变器最大功率输出。Matlab/Simulink仿真表明并联的虚拟阻抗控制可有效抑制谐波电流。     

三相三电平模块化光伏并网系统的零序环流抑制

针对共享正、负母线和交流母线的三相三电平模块化光伏并网系统的零序环流问题,建立三电平模块化系统零序环流的等效模型,并根据激励源的不同将零序环流分成3类,提出一种共享正、负母线和中线的并联方案来抑制Ⅰ类零序环流,及一种基于改进型LCL滤波器的并联方案来抑制Ⅱ、Ⅲ类零序环流的高频分量,和采用零序环流控制器来抑制Ⅱ、Ⅲ类零序环流的低频分量.最后,通过10kW的三相三电平模块化光伏并网系统的仿真和实验,证明了零序环流模型分析和抑制方法的正确性.     

单极性SPWM逆变器并联环流分析与抑制

单极性正弦脉冲宽度调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)具有开关损耗低、效率高、输出波形良好的优点,然而在逆变器并联系统中,使用单极性SPWM方法可能引发环流,造成系统效率降低、电流波形畸变甚至器件损坏。对比采用4种不同单极性SPWM方法时并联系统的环流产生情况发现,只有双臂斩波单极性SPWM会引发环流,并从控制结构上分析了这一环流产生的原因。此外,针对使用双臂斩波单极性SPWM的情况,提出了一种不需要额外增加硬件成本的控制方法,可以避免在逆变器并联系统中引发环流。通过仿真与实验验证了该方法的可行性与有效性。     

并联T型三电平储能变流器零序环流抑制

针对共享交、直流母线的T型三电平储能变流器并联系统零序环流问题,建立并联T型三电平储能系统零序环流等效模型,并根据激励源的不同,把零序环流分为通态零序环流、开关零序环流、混合零序环流3类。首先采用一种共享直流中点方案抑制通态零序环流,其次通过一种改进型LCL滤波器方案抑制开关零序环流和混合零序环流中的高频分量,然后提出一种基于比例谐振控制的零序调制波叠加控制方案抑制开关零序环流和混合零序环流中的低频分量,最后搭建500 k W的T型三电平储能变流器并联仿真系统。仿真结果证明了文中提出的零序环流抑制策略的正确性。     

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。     

并网逆变器并联系统的鲁棒控制与环流分析

对应用于并网逆变器并联系统的鲁棒控制策略进行研究和设计,在分析并联系统的电路结构和环流特点的基础上,提出简单的单桥臂控制方法。采用基于H∞控制的结构奇异值μ综合方法,抑制各种不确定性的影响,使并网并联系统的稳定性和性能得到提高,实现并网电流的准确控制和环流的抑制。同时,给出系统稳定运行的不确定性范围,所设计的控制器在给定范围内能保证系统稳定运行。仿真与实验结果验证了控制方案的有效性。     

风力发电系统中并网逆变器并联运行环流分析

并网逆变器直接并联运行时,可使系统体积减少、成本降低,但并网逆变器直接并联时会产生环流。为此,详细分析了并网逆变器直接并联运行时环流产生的机理,建立了并网逆变器并联运行时旋转坐标系下的状态平均模型。在该模型的基础上分析并网逆变器并联运行时的相互影响,以及并网逆变器采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法时零矢量对环流的影响。通过控制SVPWM算法中不同零矢量在每一个PWM周期的作用时间来抑制环流,对并网逆变器在不同情况下的并联运行进行了实验。实验结果表明:该控制策略能有效地抑制环流,从而验证了该控制策略的可行性和正确性。     

光伏发电自治微电网逆变器的谐波均流控制

首先定性分析了微电网逆变器的功率传输特性,证明了微电网逆变器均流控制最关键的是解决各DGs(distributed generations)线路阻抗不平衡时的均流问题,进而提出了一种简单可行的电流直接前馈式均流控制策略,不仅省却了传统下垂控制中所需要的功率计算与电压合成计算,而且可以在确保频率恒为50 Hz的前提下实现并联逆变器间的电流均衡;然后详细分析了虚拟阻抗对均流的作用,提出无滤波器的谐波均流控制,并将其与有滤波器的谐波均流算法进行了对比分析;最后,采用Matlab/Simulink仿真软件进行了仿真验证。仿真结果证明了该控制策略的合理性与有效性。     

并网逆变器谐波电流抑制研究中的准无穷大输出阻抗概念与应用

为抑制并网逆变器入网电流的谐波成分,提出并网逆变器输出阻抗准无穷大的思路。基于该思路,从并网系统诺顿等效电路的输出阻抗角度入手,详尽分析电网电压比例前馈控制、电网电压优化前馈控制和多谐振控制对输出阻抗影响的基础上,提出一种基于优化前馈与多谐振控制组合的控制策略。实验结果证明了所提组合谐波抑制策略的有效性。