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。     

无通信高电能质量的微电网平滑切换控制策略

该文提出一种具有高电能质量且无需远程通信线的微电网平滑切换控制策略。微电网主要由多台并联分布式发电单元和一台预同步单元构成,针对分布式发电单元中的接口逆变器提出一种统一并网电流控制结构,具有如下优点：(1)无需孤岛检测便能实现逆变器并网运行状态电流控制模式和孤岛运行状态电压控制模式的自动切换,以确保负载供电质量;(2)所提统一并网电流控制结构能有效抑制并网电流与电容电压中的谐波;(3)当电网频率发生波动时,逆变器仍能按照指令值输出相应的有功及无功功率,并且在并网运行状态无需锁相环或锁频环即可实现与电网同步。此外,所提出的预同步单元能够在不依赖远程通信线的情况下实现微电网电压与电网电压的预同步控制,减小孤岛运行状态转为并网运行状态时的冲击电流。最后,对控制参数进行优化设计,并通过实验验证所提控制策略的有效性和可行性。     

基于虚拟功率的虚拟同步发电机预同步控制策略

虚拟同步发电机(VSG)通过模拟同步发电机的外特性,有效缓解了可再生能源并网造成的惯性下降问题,但存在并网瞬间冲击电流大的问题。为解决该问题,提出一种基于虚拟功率的VSG预同步控制策略。首先,通过控制虚拟功率为零来实现逆变器输出电压与电网电压的相位与幅值一致,同时无需锁相环节,简化了控制算法,提高了预同步过程的动静态性能。其次,对有功-频率控制器和无功-幅值控制器进行改进,提高了预同步控制精度。最后,通过实验验证了所提预同步控制策略的有效性。     

基于混合同步控制的构网型逆变器并网系统小扰动稳定性分析

由于构网型逆变器并网系统的混合同步控制(HSC)中直流电压控制、锁相环(PLL)、功率同步环(PSL)与电网阻抗间存在复杂交互,同步控制参数在不同电网强度下对并网系统小扰动稳定性的影响规律尚不清楚。针对该问题,首先建立了基于HSC的构网型逆变器并网系统状态空间模型,并基于根轨迹法分析了不同电网强度混合同步环中同步参数对并网系统小扰动稳定性与失稳模式的影响规律;在此基础上,给出了混合同步环中附加PLL支路参数和PSL参数的协同选取方法,以实现HSC构网型逆变器在宽电网强度下范围稳定运行。基于MATLAB/Simulink的仿真分析验证了理论分析的正确性。     

三电平光伏并网逆变器SHEPWM优化控制方法

提高输出电能质量、抑制共模电压和减小电磁干扰对提高光伏并网逆变器的性能具有重要研究意义。以三电平有源中点钳位型(3L-ANPC)光伏并网逆变器为研究对象,将特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的三相输出波形视为空间状态矢量,分析SHEPWM对应的各开关状态矢量产生的共模电压幅值及其对中点电压的影响,从而提出一种改进的SHEPWM控制策略,在降低并网逆变器输出共模电压的同时,有效地控制了3L-ANPC光伏并网逆变器的中点电压平衡。最后通过仿真和实验验证了控制策略的有效性。     

基于CPT理论和重复控制的多功能并网逆变器研究

针对具有电能质量治理和功率输出功能的三相三线制多功能并网逆变器,提出在两相静止坐标系下基于CPT功率理论的改进电能质量补偿分量计算方法,实现在并网点电压畸变情况下不引入锁相环,提取负荷电流中的谐波、无功和不平衡分量。为实现对负荷电流补偿分量跟踪输出以及在畸变电压干扰下的输出电流控制,同时简化电流内环控制器结构,采用H∞重复控制理论设计逆变器输出电流控制环。由于多功能并网逆变器在运行中,控制环节稳定性受到本地负荷以及并网点线路阻抗的影响,基于由CPT理论构建的一般负荷模型,提出适用于复杂负荷以及线路阻抗接入情况下的H∞重复控制系统稳定性分析方法。最后在硬件实验平台上对所提出多功能并网逆变器控制策略进行了验证,实验结果表明其有较好的电能质量治理能力。     

电网不平衡情况下并网逆变器控制策略综述

在电网电压不平衡情况下,并网逆变器的输出有功功率和电流将存在二次脉动和畸变。为了提高电网不平衡时并网逆变器并网电流质量,有效降低并网逆变器对电网的冲击,研究不平衡电网情况下并网逆变器控制策略成为了迫切的需求。根据不同控制目标,从并网同步算法、正负序分离、电流跟踪控制、谐波补偿和滤波器技术等方面对现有并网逆变器控制策略进行综述。最后,对不平衡电网情况下并网逆变器发展趋势进行探讨。     

基于轴压调节的电压控制型逆变器的并网运行模式

目前应用中的逆变器存在难于控制输出电压频率、并离网模式切换困难及逆变器输出功率耦合等问题。通过电压控制型逆变器完善并网控制策略,可以较好地解决这些问题。为此提出了两种基于轴压概念的电压控制型并网逆变器功率控制模式:同步发电机运行模式与最大功率运行模式。数字仿真和实验结果吻合,验证了理论分析的正确性,有效提高了分布式发电系统的并网功率控制能力。     

T型三电平并网逆变器的设计与实现

本文以DSP芯片TMS320F28035为控制核心设计了一台T型三电平并网逆变器,对逆变器基于PI电压外环和PR电流内环的双闭环控制进行说明,并详细介绍了主电路系统和控制系统的元器件选型与设计方案。并网实验结果表明,该逆变器输出电流稳定且相位对称,谐波失真度低,满足逆变器并网所需达到的电能质量要求,证明了逆变器设计参数的合理性与控制方案的可行性。     

基于光伏并网同步逆变器的控制策略研究

分布式能源发展快速,但相应的输送、保护、运行控制等配套技术相对落后。通过将分布式能源与储能相结合,模拟出同步发电机在传统大电网中的调控特性,以此改变并网逆变器的输出来满足并网需要。对微电网的并离网控制策略进行改进,在并网通过反馈计算调整逆变器输出端的电压特性(幅值、频率和相角),利用虚拟同步发电机技术调整逆变器输出,使并网合闸的冲击电流降低到一定范围内符合并网条件,实现分布式能源并网的平滑变化,以减小对主动配电网的冲击。通过MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,验证了控制方法是否能满足并网需要。     

光伏并网系统控制策略研究与仿真

在分析光伏并网逆变器的基础上,建立了三相光伏并网逆变器在dq坐标系下的数学模型,采用适用于单级分布式光伏电源逆变器的双环控制结构,将直流侧母线电压控制作为外环,实现直流母线电压的稳定控制;并网电流控制环节作为内环,控制输出电流的稳定,在控制策略上改进了非线性关系对逆变器产生的控制影响.通过仿真验证表明,逆变器输出电流与电网同频同相,提高了电能质量,具有较好的快速性和稳定性.     

改进SVPWM在直驱型风电并网控制中的仿真研究

目前大功率直驱永磁同步发电系统和三相PWM逆变器控制正成为风力发电技术研究的热点。主要针对直驱风电系统中网侧逆变器控制进行研究,为减小并网逆变器输出电流中的谐波,采用空间矢量脉宽调制技术;为维持直流环节电压的恒定和使输出电流快速跟踪给定电流,实现单位功率因数并网,采用电压外环、电流内环双闭环结构控制风电并网。给出一种改进SVPWM调制方法,可以消除偶次谐波,降低输出波形畸变率,并且分别采用传统SVPWM和改进SVPWM调制方法对风电系统的有源逆变部分进行了仿真,结果验证了改进SVPWM控制方法的可行性和有效性,从而为实践中完成较高电能质量风电并网提供理论基础。     

基于 VSG的无PLL光储并网预同步控制策略

针对光储虚拟同步发电机 (VirtualSynchronousGenerator,VSG)微网系统在含锁相环模块的传统预同步控制方式下,其离/并网过程中容易出现电压电流畸变,导致系统不能平滑切换等问题,提出了一种基于相角补偿的无锁相环 (PLL)的 VSG离/并网预同步控制策略,利用 VSG可自动生成相位参考的特性,对电网电压的相位和幅值进行同步追踪来抑制冲击电流,实现频率、电压调节.该预同步策略不但简化了并网预同步控制过程,还可避免因锁相环精度和响应速度的影响而引起的并网逆变器Ｇ电网交互系统的稳定性问题,并保证系统的离/并网平滑快速切换.最后仿真验证了该预同步策略的有效性。     

基于分层控制的微电网并网谐波电流主动抑制控制策略

采用传统下垂控制的电压源型逆变器并联构成的微电网,由于其等效输出阻抗较小,当微电网与电网并联运行时,易受到电网并网点电压谐波分量扰动的影响,使微电网并网电流总谐波畸变率升高。提出一种基于分层控制的微电网并网电流电能质量主动提升控制策略,首先利用Park变换将并网点与微电网交流母线的误差电压变换到旋转坐标系下,并在原微电网的二层控制中添加误差电压补偿环路,利用补偿环路中的并联多重谐振控制器对该误差电压进行运算,得到底层电压源型逆变器的谐波电压补偿量,同时在逆变器电压电流内环采用基于旋转坐标系的比例积分与谐振混合控制器,提高逆变器对谐波电压补偿量的跟踪能力,进而减少微电网交流母线与并网点间的谐波电压差,从而降低微电网向电网注入的谐波电流。通过分析表明,本文所述控制策略不仅可减少微电网向电网注入的稳态谐波电流,还可以降低由于并网开关闭合导致电网对微电网的谐波电流冲击。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

高压微网运行模式切换控制策略

以未来可再生电能传输和管理(FREEDM)网络为研究对象,提出一种新型电压模式控制策略,用于实现FREEDM网络联网与孤岛模式间的切换。由于始终将并网逆变器控制为电压源,因此避免了运行模式变化时控制策略的切换,并采用改进的相角下垂控制取代传统频率下垂控制,使微网频率与输出功率分离,降低切换难度。联网运行时,将功率偏差作为反馈量加入到下垂控制环节,实现逆变器的恒功率输出。重新设计同步调节器,使微网进入联网模式时准同期并网,进入孤岛模式时降低脱网过程对微网的冲击,实现平滑过渡。仿真分析表明,本文所提出的控制策略可实现快速同步调节,切换过程公共连接点处(PCC)冲击电流较小,可以很好地稳定微网电压和频率,并有效抑制微网电源间环流。     

基于滤波电容电流补偿的并网逆变器控制

在并网逆变器中,LC滤波器因容易控制和具有良好的高频衰减特性而应用广泛。分析了输出滤波电容对采用LC滤波的并网逆变器并网电流幅值、相位和低次谐波的影响,提出一种采用滤波电容电流补偿和电网电压前馈的数字PI控制策略,给出了离散时间域下控制器参数的设计方法,并从电网谐波阻抗角度分析了控制器抑制电网电压扰动的能力。理论分析和实验证明,该方案能有效降低并网电流的谐波畸变率(THD),提高并网逆变器输出电能质量。     

基于准PR控制的虚拟同步逆变器故障冲击电流快速抑制方法研究

传统的虚拟同步逆变器大多采用脱网运行来应对电网故障瞬时产生的大电流冲击,没有考虑到对逆变器本身及公共电网的危害。因此,研究一种适用于虚拟同步逆变器瞬时冲击电流的抑制方法极为重要。该文首先分析虚拟同步逆变器的基本特性,结果表明,由于逆变器输出基波电势不能突变,当电网故障瞬间势必在逆变器输出端口产生一个很大的冲击电流,严重威胁电力电子器件的安全可靠运行及公共电网的稳定性。基于此,提出一种抑制虚拟同步逆变器冲击电流的新方法,即在故障瞬间切换为准比例谐振控制,故障结束后平滑反切回虚拟同步控制。该方法在维持逆变器不脱网的前提下,既可以快速抑制瞬时冲击电流,又可以支持并网点电压。仿真与实验验证所提方法的正确性与有效性。     

一种微电网并网接口混联主电路及控制方法

为提高微电网并网连接点的电能质量,提出了一种微电网并网接口混联主电路及控制方法。该主电路通过整流器稳定直流输出电压,通过并联逆变器和串联逆变器补偿并网点谐波电流和谐波电压。最后,采用Matlab/Simulink对所提出的主电路与控制方法进行仿真验证。仿真结果表明:微电网并网接口混联主电路及其控制方法可以改善微电网并网连接点电流和电压的质量,实现了微电网与主电网之间的友好并网。     

风力发电用大功率并网逆变器研究

在大功率风力发电系统中，并网逆变器是实现电能馈送电网的重要环节，但是由于并网逆变器采用的PWM信号开关频率较低，导致输出电流含有较大的电流谐波。该文为降低开关频率造成的电流谐波，在并网逆变器中引入T型滤波器取代典型的电感滤波器，并针对采用T型滤波器对并网逆变器系统带来的不稳定性，提出了基于桥臂输出电流闭环与电压电流双前馈相结合的间接控制策略。仿真与实验结果证明采用该控制策略可以有效实现并网逆变器稳定运行，同时具有较好的动静态性能。     

电压源型逆变器对弱电网系统稳定性和风电场输出有功功率相关性的影响

电压源型逆变器的应用可能会在风电场并网系统中引起次同步振荡事故,严重影响电力系统安全稳定运行。为了研究电压源型逆变器和风电场输出有功功率对电网稳定性的影响,本文建立了一个基于阻抗的并网系统模型,分析了影响输出有功功率与系统稳定性相关性的主要因素。结合PSCAD/EMTDC时域仿真实验,分析了影响风电场与弱交流电网稳定性的相关性主要因素。结果表明,影响风电场与弱交流电网稳定性的相关性主要因素包括：电压源型逆变器的内环、外环和锁相环参数。而且在不同的风电场输出有功功率下,电压源型逆变器控制回路参数与系统稳定性之间的相关性是不同的。