新颖的单级三相电压型准Z源光伏并网逆变器

提出了一种新颖的强升压能力的单级三相电压型准Z源光伏(photovoltaic,PV)并网逆变器,并对这种逆变器的电路拓扑、改进的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略和低频工作模式、高频开关过程、外特性等稳态原理特性进行了深入研究,获得了重要结论和电压传输比表达式。该电路拓扑是由大升压比准Z源阻抗网络、三相逆变桥和三相LCL滤波器构成,该改进的SVPWM控制策略为大升压比阻抗网络储能电容电压控制和光伏电池最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)外环并网电流内环控制。实验结果验证了采用改进SVPWM控制策略的准Z源逆变器的实际性能。所提出的准Z源逆变器为实现低输入电压或宽变化范围输入电压的新能源并网发电提供了一种有效方法。     

Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略

Z源逆变器(ZSI)/准Z源逆变器(qZSI)利用独特的阻抗源网络和直通调制手段,可在单级系统中同时实现升/降压和直流-交流逆变的功能,适用于具有较大输入电压变化的光伏并网发电系统。本文以具有连续电流输入的电压源型准Z源逆变器为例,分析了基于ZSI/qZSI的光伏并网系统工作原理;针对ZSI/qZSI特殊的直通占空比与逆变调制系数制约关系,推导出ZSI/qZSI正常工作条件下的电容电压范围,提出ZSI/qZSI光伏并网系统的电容电压恒压控制策略。该控制策略将最大功率点跟踪(功率控制)和光伏系统入网电流控制(电能质量控制)解耦,简化了控制器设计,实现了ZSI/qZSI光伏并网系统的闭环控制和最大功率点跟踪,同时可确保在同等输出输入电压比的情况下开关器件电压应力最小。     

串联型Z源光伏并网发电系统

提出了一种串联型Z源光伏并网发电系统,与传统的Z源光伏并网发电系统相比,具有更高的功率密度,同时光伏电池与逆变桥臂实现了共地,电磁干扰(EMI)也更小.分析了串联型Z源逆变器的工作原理,并提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的Z源电容电压控制方法,设计了该系统并网控制策略,实现了光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)、直流链电压的升压以及网侧电流的单位功率凶数运行.仿真和实验结果证明所提串联型Z源光伏并网发电系统能够适应光伏电池电压的宽范围变化,具有很好的应用前景.     

新型Z源光伏并网发电系统

本文提出了一种新型Z源光伏并网发电系统,与传统的Z源光伏并网发电系统相比,具有更高的功率密度,同时光伏电池与逆变桥臂实现了共地,电磁干扰(EMI)也更小。分析了该发电系统的工作原理和调制策略,并提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的并网控制策略,实现了光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)、直流链电压的升压以及网侧电流的单位功率因数运行。仿真和实验结果验证了新型Z源光伏并网发电系统能够适应光伏电池电压的宽范围变化,具有很好的应用前景     

应用于光伏系统的准Z源逆变器直通控制策略

准Z源逆变器传统的简单升压算法直通占空比恒定,在环境变化的情况下,不能平衡直流母线电压,无法跟踪光伏阵列最大功率点,造成能量损失。针对传统简单升压算法的不足,提出了一种基于电容电压的新型直通控制策略。该策略通过建立光伏准Z源并网系统的小信号模型,建立系统的传递函数,然后基于传递函数设计控制器,实现MPPT跟踪及并网运行。运用PSIM仿真软件对算法进行了仿真验证,仿真结果表明,设计的控制策略能很好地稳定直流母线电压,实现光伏电池板最大功率运行。     

Z源逆变器光伏并网控制策略研究

Z源变换器因其具有的诸多优点,成为当今研究的热点.首先对基于Z源变换器光伏并网发电系统的工作原理进行了分析,建立了平均状态模型;在此基础上设计了相应的控制器,其特点为:针对系统各部分时域响应特点实现了系统解耦控制,实现了最大功率跟踪与同步并网的要求;采用新的Z源升压控制方案,以适应光伏电池输入电压变化范围较大的特点;采用新型功率扰动的最大功率跟踪方案,保证了并网电流的稳定性.实验仿真证明了控制器的有效性.     

功率前馈的准Z源光伏并网逆变器Quasi-PR控制

为了加快准Z源光伏并网逆变器的动态响应,避免电网电压矢量定向控制策略需解耦控制和多次坐标变换的不足,同时提高并网电流控制器对电网频率偏移的适应范围,将功率前馈及准比例谐振控制引入准Z源光伏并网系统中。在两相静止坐标下,将功率前馈、准比例谐振控制与直通分段空间矢量脉宽调制(SVPWM)相结合,设计了并网系统的完整控制策略。在Matlab/Simulink中搭建了系统仿真模型,并与传统控制进行对比分析。仿真结果表明:当外界环境发生变化时,采用功率前馈的准比例谐振控制策略能使系统较快地过渡到另一个稳态,且可实现对给定值的无静差跟踪控制,抗电网频率偏移能力强。     

准Z源光伏并网逆变器无功补偿自然坐标控制

准Z源逆变器因为其特殊优势,而在光伏并网中得到广泛应用,但是只向电网传输有功电能的光伏发电系统不能控制和改善电网的电能质量。针对分布式发电中常见的电能质量高渗透率问题,在准Z源逆变器的基础上设计了一种既能够光伏并网发电,又能实现无功补偿的统一控制系统(PG-STATCOM),并针对此系统引入自然坐标控制策略,实现有功和无功的独立控制,无需锁相环,计算简单,节约时间。仿真和实验表明系统具有良好的稳定性和鲁棒性。     

重复控制三相电压型准Z源光伏并网逆变系统

为提高准Z源逆变器的升压能力和并网电流质量,提出了一种采用重复控制的强升压能力的单级三相电压型准Z源光伏并网逆变系统,并对这种逆变系统的电路拓扑、改进的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略、离散控制系统的稳定性和调制器设计进行了分析。该系统电路拓扑是由大升压比准Z源阻抗网络、三相逆变桥和三相LCL滤波器构成;改进的SVPWM控制策略包括光伏阵列最大功率点跟踪控制和储能电容电压外环、并网电流内环控制,其中并网电流内环采用逆变器侧电流反馈控制策略,且融入了电网电压比例前馈、重复控制和PI串联的嵌入式复合控制来提高并网电流质量。实验结果证实了所提逆变系统电路拓扑、控制策略和系统设计的有效性。     

重复控制三相电压型准Z源光伏并网逆变系统EI北大核心CSCD

为提高准Z源逆变器的升压能力和并网电流质量,提出了一种采用重复控制的强升压能力的单级三相电压型准Z源光伏并网逆变系统,并对这种逆变系统的电路拓扑、改进的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略、离散控制系统的稳定性和调制器设计进行了分析。该系统电路拓扑是由大升压比准Z源阻抗网络、三相逆变桥和三相LCL滤波器构成;改进的SVPWM控制策略包括光伏阵列最大功率点跟踪控制和储能电容电压外环、并网电流内环控制,其中并网电流内环采用逆变器侧电流反馈控制策略,且融入了电网电压比例前馈、重复控制和PI串联的嵌入式复合控制来提高并网电流质量。实验结果证实了所提逆变系统电路拓扑、控制策略和系统设计的有效性。     

对称Quasi-Z源单相光伏并网逆变器的多环控制

对称Quasi-Z源逆变器很好地解决了传统Z源逆变器存在的电容电压应力高、启动冲击电流大等缺陷。分析了其工作原理,建立了基于对称的Quasi-Z源单相光伏并网发电系统,并提出了采用基于比例谐振(PR)调节器的单相并网逆变器的多环控制策略。在Matlab/Simulink环境中搭建系统仿真模型,对相关参数和控制策略的选取进行验证。仿真结果表明,基于比例谐振调节器的单相并网逆变器的多环控制策略不但能有效地实现并网逆变器的控制,而且能使系统保持稳定。     

基于Z源电容电压变化的并网电流控制策略

Z源逆变器属于单级系统,具有结构简单,允许逆变桥同一桥臂上下功率器件直通,输出波形畸变小等优点,在光伏发电等输入电压变换范围比较大的场合具有很好的应用前景。在光伏并网系统中,并网电流的频繁变化将会对电网的电能质量带来负面影响。为此,本文结合单相Z源光伏并网逆变器的特点,提出了通过Z源电容电压变化来调节并网电流幅值的控制方法。该方法能够减小并网电流的波动,从而改善并网电流的波形质量。实验结果证明了该控制策略的有效性。     

基于Z源逆变器的屋顶并网光伏发电系统

结合城市中大规模光伏发电的应用以及屋顶光伏组件汇流的特点,在光伏并网发电系统中选择Z源逆变器代替普通逆变器.对Z源逆变器的工作原理进行了详细的分析,对主要的工作状态进行了数学推导,与普通的电压源、电流源拓扑相比,可以实现任意升降压.介绍了某屋顶光伏发电示范项目的设计以及其采用Z源逆变器的实际工作效果.实践证明,采用Z源...     

LCL滤波器的单相光伏并网控制策略

单相光伏并网发电系统采用LCL滤波器有利于抑制高频开关谐波电流进入电网,但是LCL滤波器增加了系统的阶数,增大了系统稳定性的设计难度。直流侧电压外环、网侧电流内环的双环控制策略适用于采用L或者LC滤波器的单相光伏并网发电系统,但不利于基于LCL滤波器系统的稳定性。提出一种电压环、功率环和电容电流环的并网控制策略,电压环稳定并网逆变器直流侧电容两端的电压,功率环调节光伏并网发电的功率因数,功率环和电容电流环共同提高系统的稳定性和抑制LCL滤波器引起的谐振尖峰。推导了系统的闭环传递函数,分析了控制参数对系统闭环极点分布和稳定性的影响。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。     

直流储能型准Z源光伏并网逆变器

针对光伏并网发电系统因输入波动所引发的功率不平衡问题,提出一种具有连续电流输入的储能型准Z源逆变器解决方案。详细推导了小信号激励下该逆变器的数学模型,采用母线电压控制和网侧电流控制的并网策略,构建了一套储能电池功率与电流双闭环控制的充放电管理方法,以实现对光伏电池输出功率波动的抑制。与此同时,在MATLAB/Simulink环境下搭建了直流储能型准Z源光伏并网系统的全套仿真模型及相关工况仿真研究,系统良好的静、动态仿真结果显示,所提出的设计方案与控制方法能够有效解决并网型光伏系统的功率不平衡问题。     

升压单元高增益准Z源逆变器

与准Z源逆变器相比,开关电感准Z源逆变器具有更高的升压性能,但在新能源发电领域,光伏或燃料电池的输出电压变化范围大,现有的开关电感准Z源逆变器依然存在实际升压能力不高的缺点,在开关电感准Z源逆变器基础上,将开关电感单元中的一个二极管用电容来代替,形成新的升压单元,提出了一种基于新的升压单元的高增益准Z源逆变器。与开关电感准Z源逆变器相比,高增益准Z源逆变器减小了一个二极管的导通压降,可获得更高的增益,并保持了输入电流的连续、输入电压源与逆变桥侧共地的优点。在相同的输入输出条件下,高增益准Z源逆变器减小了桥臂直通时间,降低了系统直通时产生的导通损耗,提高了效率。在实验室中制作了开关电感准Z源逆变器和高增益准Z源逆变器两台原理样机,实验结果验证了理论的正确性。     

Z源光伏并网逆变器无差拍解耦控制

提出了光伏并网系统的无差拍解耦控制策略,并将其应用于三相Z源光伏并网逆变器中。通过无差拍控制与改进的空间矢量脉宽调制技术相结合,实现了Z源光伏并网系统有功与无功功率的解耦控制。采用双时采样策略减少了无差拍控制由于采样与运算时间的存在造成的控制延时,提高了无差拍控制的精度与稳定性。仿真与实验结果表明,该控制策略能实现Z源的升压,并网电流谐波畸变率低,而且能实现并网电流与电网电压同相位即单位功率因数运行。     

基于准Z源的多电平光伏并网控制系统研究

为了克服组串式光伏系统在部分遮挡条件下无法向外输出最大功率的问题,以准Z源逆变器为光伏逆变的基础拓扑,用模块化级联式多电平光伏逆变器结构,构建了一套可实现模块级最大功率点跟踪的光伏并网系统。与传统DC—DC级联DC—AC的光伏逆变器结构相比具有有源器件少、能量转换级数低、可靠性高等优点。文中阐述了基于准Z源逆变器的级联式多电平光伏并网系统的工作原理,并给出闭环控制策略,提出采用功率电流双闭环结构实现准Z源多电平逆变器并网控制,通过功率控制环保证准Z源网络直流侧电压恒定,电流控制环用于控制入网电流波形,减小并网谐波电流,提升并网质量。仿真结果验证了所述控制方法的有效性。     

家庭光储系统中单相光伏逆变器蓄电池输入时并网运行控制

当原有的户用式光伏并网发电系统升级为家庭光储系统时,单相光伏并网逆变器需在储能电池等电压源输入条件下仍能正常并网运行。首先,建立了光伏阵列与锂电池组等效电路数学模型,分析与验证了在电压源输入条件下,两级式单相系统的二次纹波污染比光伏阵列输入条件下严重的现象。然后,通过分析两级式单相系统中的交直流耦合机理与Boost电路数学模型的建立,提出一种电流双反馈式纹波电流抑制措施。采取基于广义三阶积分的纹波提取与直流侧中间电压纹波的陷波抑制算法优化系统并网运行控制,并利用MATLAB对控制系统进行仿真分析与计算。最后,搭建了5kW并网实验系统,通过实验结果验证了所提控制策略的有效性与实用性。     

大功率电流型光伏并网换流器的拓扑与控制

为克服电压源型换流器在大功率光伏并网系统应用中存在的缺陷,结合谐波注入技术和多电平技术提出了既能够并网发电、又能实现无功补偿和抑制谐波电流的大功率单级式电流源型光伏并网换流器拓扑。首先分析了该拓扑的结构及工作原理,构建了该系统的数学模型;然后提出了适用于该系统的非线性控制策略,重点分析了全局线性化的处理方法;最后在PSCAD平台搭建了仿真模型。仿真结果验证了该拓扑结构和控制策略的有效性。