弱电网条件下锁相环对LCL型并网逆变器稳定性的影响研究及锁相环参数设计

为了保证并网逆变器的进网电流与电网电压同步,需要通过锁相环对电网电压进行锁相,并利用检测出的电网电压相位生成电流基准。该文以单相LCL型并网逆变器为例,建立锁相环的小信号模型,并根据该模型推导并网逆变器基于阻抗的稳定判据。通过分析该判据可知,在电网阻抗可忽略不计时,锁相环对并网逆变器的稳定性无影响;当电网阻抗不可忽略时,锁相环带宽、并网电流幅值给定和输出功率因数都会影响系统的稳定。为了保证系统在弱电网下的稳定性,给出一种基于相角裕度要求的锁相环参数设计方法,并进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性。     

电流跟踪控制的风力发电并网逆变器研究

在风力发电系统中,并网逆变器的控制是实现电能转换与传输的重要环节。系统采用电流瞬时反馈控制,直接以电网电压同步信号作为逆变器输出电流跟踪指令;通过对网侧电流的闭环跟踪控制,实现单位功率因数向电网馈送电能,并根据三相电压源型并网逆变器开关函数的数学模型进行了控制系统仿真研究。仿真和实验结果均表明,采用该控制策略可以改善馈网电流质量,提高了并网逆变器的稳定性和动态性能。     

逆变器侧电流反馈的LCL并网逆变器电网电压前馈控制策略

逆变器侧电流反馈的具有稳定性强、单闭环控制、参数设计简单和系统成本较低的优点,但是其属于电网电流间接控制,造成并网功率因数较低,此外,电网电流中还包含由电网电压引起的低次谐波电流。为保留其优点并克服其缺点,提出一种适用于逆变器侧电流反馈LCL并网逆变器的完全电网电压前馈控制策略,该策略能完全消除电网电压对电网电流的影响,并且并网功率因数得到了大大的提升。仿真与实验结果表明,所提控制策略正确、有效。     

一种提升逆变器对电网适应能力的电流控制策略

为了改善不同电网条件下并网逆变器的稳定性和进网电流质量,提出电网电压比例加权前馈和附加相角补偿的谐波准谐振电流控制策略,明确了比例加权系数与谐波准谐振控制器可叠加次数之间的联系,给出一套完整的控制参数设计方法。该控制策略可在保证逆变器与电网级联系统稳定的前提下,最大化利用电网电压前馈和附加相角补偿的谐波准谐振控制的优势,提高逆变器输出阻抗模值,实现高质量的进网电流。理论和对比实验表明,该方法可以兼顾级联系统的稳定性和进网电流低次谐波抑制,为提升逆变器对电网的适应能力提供一种简单有效的解决方案。     

新式七电平逆变器及其并网控制分析

提出一种单相七电平逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,根据伏秒平衡原理,采用T型滤波器,通过逆变器侧电流反馈控制确保并网系统稳定,采用比例谐振(PR)控制减小稳态误差,实现了高功率因数并网,同时引入电网电压的前馈控制消除电网电压扰动对并网电流的影响。仿真结果表明:该逆变器并网系统具有良好的稳态和动态性能。     

弱电网下基于加权系数的电网电压前馈控制策略

在含有电网电压背景谐波以及电网阻抗变化情况下,并网逆变器的控制性能会受到影响。直接电网电压比例前馈因其实现方便且可有效抑制电网背景谐波而获得广泛关注,但其在高电网阻抗的弱电网情况下会降低电流控制的相位裕度,影响并网稳定性。基于加权系数的电网电压前馈控制策略存在基波增益下降的问题,但是能够大幅提高并网逆变器的稳定性。首先,对并网逆变器进行数学建模,并结合阻抗稳定性判据全面对比分析了弱电网下基于加权系数的电网电压前馈控制策略和传统直接电网电压前馈控制策略的动、稳态性能,得出了前者在弱电网下具有更好的电网适应性;其次,给出了调整系统闭环增益的方式来提高并网逆变器基波跟踪性能的理论分析;最后,结合Matlab/Simulink仿真和实验,进一步验证了弱电网下基于加权系数的电网电压前馈控制策略的有效性。     

弱电网下逆变侧电流反馈的并网逆变器稳定性分析及优化

逆变侧电流反馈控制是一种常见的间接进网电流控制方法,其相较于直接进网电流控制具有更好的稳定性。但在实际应用中,并网逆变器常工作在弱电网条件下,因此并网逆变器的稳定性会大幅降低。以三相LCL逆变侧电流反馈并网逆变器为例,通过频域分析法研究系统稳定性下降的机理,提出在并网电压比例前馈环节串联二阶广义积分(Second Order Generalized Integrator, SOGI)的控制方案。该方案可以削弱并网电压比例前馈引入的与线路阻抗相关的额外正反馈,从而提升弱电网下系统稳定性。最后,搭建了三相并网逆变器仿真模型、实物模型,验证了该方案的有效性。     

光伏并网发电系统逆变器的研究

采用双闭环跟踪控制方式,结合电网电压前馈控制方案,实现并网电流与电网电压同步。为了削弱市电网中周期性扰动信号对逆变器输出电流的影响,电流环采用重复控制策略,并通过MATLAB/Simulink仿真,验证该控制策略的有效性。     

低压微电网中并网逆变器的工程实现

逆变器侧电流反馈具有稳定性强、单闭环控制、参数设计简单和系统成本较低的优点,但是它属于电网电流间接控制,导致并网功率因数较低,并且电网电流中还包含由电网电压引起的低次谐波电流。为保留其优点并克服其缺点,提出了一种适用于逆变器侧电流反馈LCL并网逆变器的完全电网电压前馈控制策略,该策略能完全消除电网电压对电网电流的影响,并且并网功率因数得到了很大的提升。该控制策略在工程实现的过程中,任何一个环节上出现的误差都会导致并网电流波形质量的下降。结合在工程实践中遇到的问题,主要从锁相环、工频周期的检测和逆变器输出电压频率的调节方面提出了改进措施。实验结果表明,所提控制策略正确,工程实现改进措施有效。     

基于电网电压全前馈的七电平光伏并网系统

针对传统单相多电平光伏并网逆变器输出电流谐波畸变率高的缺点,提出一种基于电网电压全前馈的七电平光伏并网系统。该七电平逆变器是由boost电路及正激电路组成的DC/DC变换电路、全桥逆变器、辅助回路和电感-电容-电感(LCL)滤波器级联而成。其中,LCL滤波器滤除由脉宽调制(PWM)造成的高次谐波,从而减小并网电流的谐波含量。同时采用电容电流内环来抑制LCL产生的谐振,提高稳定性。此外,为防止由电网电压谐波造成系统振荡,引入电网电压全前馈控制策略。仿真结果证明该系统能有效地提高输出电流质量,消除电网电压对并网电流的影响,并使并网电流始终保持与电网电压同频同相。     

光伏并网逆变器的自抗扰电流跟踪控制

为了使交流电网的输出电流能够更好地跟踪电网电压,并实现最大功率点跟踪控制,分析了光伏并网逆变器的工作原理与控制原理,讨论了自抗扰控制器的控制和参数整定。在此基础上,设计了一种基于自抗扰控制器的并网逆变器电流跟踪控制方法。通过对电流的闭环跟踪控制,实现了单位功率因数运行并向电网馈送电能和电网电流对电网电压的跟踪。实验研究结果表明,采用自抗扰控制器,输出电流、电压稳定快速、超调小,能有效抑制各种扰动,而且系统的启动性能与稳定性能都要优于常规控制器,从而提高了系统的鲁棒性。     

LCL滤波三电平并网逆变器有源阻尼控制

针对LCL滤波器在三电平光伏并网逆变器应用中的谐振和相位偏差问题,研究了基于电压定向的虚拟电阻有源阻尼控制策略,提出通过反馈电容支路电流消除并网电流与电网电压相位差的相位补偿方法。实验结果表明,该控制策略不仅能有效抑制电流谐振,而且能保证三电平并网逆变器在单位功率因数状态运行。     

太阳能光伏并网发电系统的研究

针对光伏阵列的特点,提出了基于最大功率点跟踪(MPPT)的光伏阵列并网发电方案,采用电网电压前馈和电流跟踪技术,建立了相关的控制模型,实现了网侧电流正弦化且为单位功率因数,实验结果证明了方案的正确性.     

空间矢量直接电流控制三相并网逆变器的研究

研究了一种基于空间矢量调制的三相并网逆变器的控制策略,该系统能够以单位功率因数向电网回馈电能。首先建立了两相同步旋转坐标系下逆变器的数学模型,在此基础上给出了基于空间矢量调制的网侧电流闭环控制策略,实现了并网电流有功分量和无功分量的独立控制,并给出了电网电压矢量跟踪的实现方法和电流环的设计。仿真和实验结果均表明,采用该控制策略可以改善并网电流质量,实现高功率因数并网。     

基于dsPIC30F3011的单相光伏并网逆变器设计

为满足小功率光伏阵列并网的需求,以dsPIC30F3011芯片为控制器设计了一种2 kW的单相光伏并网逆变器。给出了光伏并网逆变器的主电路结构及控制方案,采用了Boost电路及改进的扰动观察法来实现MPPT过程;在并网过程中,采用了电压电流双闭环控制策略,实现了单位功率因数并网。最后设计了系统的硬件电路及控制软件,并通过实验验证了逆变器的可靠性。     

电网电压畸变下的级联H桥光伏并网逆变器谐波抑制控制策略

三次谐波补偿策略可有效解决单相级联H桥光伏并网逆变器的功率不平衡问题,但在电网电压畸变下易发生并网电流畸变.针对这一问题,提出一种电流谐波抑制环来消除电网电压畸变所带来的影响,并降低电网电流畸变率.分析了电网电压畸变导致电流畸变的机理原因,在此基础上,提出了将并网电流中的谐波成分作为控制对象,实时反馈至系统中,通过闭环...     

基于模糊PI控制算法的微电网并网控制策略研究

由于微电网的逆变输出波形和功率因数效果不理想,本文提出了基于模糊PI控制的双闭环微电网并网逆变控制策略,结合了模糊控制和PI控制的优点,实现双闭环控制。仿真结果表明,新控制策略控制性能良好:并网电流和大电网电压保持同相位,并网功率因数较高,并网电流最大谐波畸变率降低,滤波效果非常理想。     

基于阻抗源的单相光伏并网系统研究

近年来太阳能并网发电系统得到广泛应用,并网逆变器是系统核心部件,系统中逆变器多采用多级式结构。采用阻抗源代替DC/DC升压装置,在升压的同时稳定逆变桥直流侧电压,保证后级逆变器的稳定工作,使并网电流相位严格跟踪电压相位,实现单位功率因数的并网。由于阻抗源不含开关管,允许桥臂直通短路状态的出现,消除了死区时间,降低成本的同时减小了并网电流的谐波畸变,改善了系统输出。采用文献[1]中的光伏阵列模型,利用改进的电导增量法实现最大功率点,解决跟踪速度及精度的矛盾,证明基于阻抗源的单相光伏并网系统的可靠性。     

一种新型光伏并网逆变器控制策略

分析了导抗变换器的特性，详细推导了整个系统各点电压、电流，提出一种新颖的三角波-三角波调制方法，该控制策略克服了采用传统正弦波-三角波调制方法带来的并网电流谐波含量高、功率因数低的弊端。将导抗变换器和光伏并网逆变系统有机结合在一起，利用导抗变换器的电压源-电流源变换特性，将光伏电池阵列的直流电压变换为正弦包络线的高频电流，经过高频变压器隔离和电流等级变换，得到的高频电流再经过高频整流桥及工频逆变器逆变后并入电网，实现了电流源并网。相对传统的电流源型并网发电系统，采用该方法不仅省去了串联电感，而且用高频变压器取代了工频变压器，有利于实现装置小型化和降低成本。另外，利用电网电压过零信号控制工频逆变器，保证了并网电流和电网电压同步，进一步提高系统功率因数，实现正弦电流并网。通过实验证明了该控制策略的可行性，该方法非常适合分散式家用光伏并网发电系统。     

带LCL输出滤波器的并网逆变器控制策略研究

并网逆变器用LCL输出滤波器是一个三阶多变量系统,给控制系统设计提出了更高的要求.针对该问题,提出一种基于逆变器侧电流闭环和电容电流前馈的并网逆变器控制策略,通过逆变器侧电流间接控制并网电流.该控制策略能够保证系统稳定和单位功率因数运行,并且整个控制过程无需增加额外的传感器,降低了系统成本,增强了系统可靠性.仿真和实验结果验证了提出控制策略的有效性与可行性.