基于多功能储能变流器的微电网电能质量综合补偿策略

为提高储能系统的利用率,改善微电网与电网并联运行下的电能质量,本文首先在分析非线性、敏感性负荷模型特征对并网点电压谐波分量扰动的基础上,提出了一种基于多功能储能变流器(power conversion system,PCS)的微电网电能质量综合补偿策略,在不改变储能变流器运行状态的前提下,结合多目标补偿电流的生成原理,利用PCS闲置容量快速并精确地选择性补偿谐波、无功及不平衡电流,以实现对并网电流补偿分量在畸变电压干扰下的输出电流控制,最后,搭建含储能装置的微电网系统,并对所提出的控制策略进行相关实验,结果表明其具有较好的电能质量治理能力.     

改善PCS并联稳定性的有源阻尼控制策略

储能变流器(PCS)是储能系统的重要组成,抑制PCS并联系统谐振尖峰有助于提高PCS并网运行的稳定性.通过分析多台PCS并联系统谐振尖峰的抑制原理,研究并联虚拟电阻抑制897 Hz处的谐振尖峰,提出基于数字低通滤波器的有源阻尼控制策略,通过引入虚拟阻抗增加系统阻尼,使系统输出电流中的谐波含量明显减少,从而抑制PCS并联...     

电流控制型储能变流器控制稳定性分析与谐波谐振抑制技术研究

储能变流器是储能系统平抑新能源电站功率波动和支撑电网调频调压功能的核心载体。对储能变流器关键运行控制技术特别是电流控制模式下的控制策略进行研究,提出了电流内环无静差跟踪控制策略,建立了PI控制器比例、积分关键控制参数最佳阻尼比优化设计方法。基于开环幅相频率特性和开环对数频率特性方法,构建计及储能变流器电流内环的开环频域模型。通过Bode稳定判据,定量分析了不同电流内环比例系数、积分参数以及变流器阻感参数变化对储能变流器控制稳定性的影响,并采用Nyquist稳定判据对比验证,在实时数字仿真试验平台（RT-LAB）开展储能变流器并网测试,不同比例系数和积分系数下的并网系统均保持稳定。基于滤波器的输入电压到输出电流的传递函数,发现储能变流器存在谐波谐振问题,提出基于电容电流反馈的有源阻尼谐振抑制策略,有效消除谐波谐振影响。分析结果表明,所设计的储能变流器及其谐波谐振抑制策略,具备鲁棒性,能够为大型新能源电站建设提供有力支撑。     

基于LCL滤波器的双向储能变流器研究

为了在中/大型功率并网系统中引入更具优势的LCL滤波器,必须采用特殊的控制策略对LCL滤波器引入的谐振峰加以抑制。从节省双向储能变流器系统成本的角度,提出了一种基于滤波电容电流内环、并网电流外环的双环控制策略。从主电路的参数设计、控制器的参数设计、控制器的性能分析3个方面对策略进行了详细的阐述,并给出了先内环后外环的参数设计方法。搭建了一台50 kW的双向储能变流器作为试验样机,通过实验证明了所提控制策略不仅可以保证LCL滤波器稳定工作,而且可以减小并网电流谐波。     

T型三电平储能变流器控制策略的研究

大功率、轻量化、小型化是未来储能变流器系统(PCS)的发展方向,T型三电平拓扑结构在这方面有巨大优势。在分析T型三电平拓扑的基础上,采用比例积分(PI)控制与重复控制相结合的复合电流控制策略控制LCL滤波器,有效抑制了低次电流谐波的含量,提高了交流侧稳态电流质量。实验结果表明,系统稳定可靠,电流谐波得到抑制且电流动态响应速度快。     

大功率高频PCS启动冲击电流抑制方法研究

传统并网变流器使用固定前馈来解决启动冲击电流问题,能量转换系统(PCS)由于直流侧接电池,直流电压范围宽,采用固定前馈无法在全直流电压范围内抑制启动冲击电流。对PCS主电路拓扑、控制方法进行了介绍,提出一种抑制PCS启动冲击电流的方法,仿真和实验证明该方法可有效抑制PCS启动冲击电流。     

风电并网用全功率变流器谐波电流抑制研究

电网低次谐波电压和电力电子器件的非线性将使得风电并网变流器产生较重的并网谐波电流,为改善风电并网用全功率变流器系统的输出电能质量,在详细分析网侧变换器的谐波数学模型的基础上,提出一种抑制并网低次(5、7、11、13次)谐波电流分量的交叉耦合控制策略。该控制策略通过在多同步旋转坐标系下检测各次并网谐波电流的直流分量,采用电流交叉耦合控制方式实现对各次谐波电流的准确控制,详细分析并设计谐波电流交叉耦合控制器。所提控制方案考虑了各次谐波电流回路的交叉耦合影响,可有效降低各次谐波电流以及基波电流之间的相互影响作用,有利于提高系统工作的稳定性。仿真和实验结果验证了所提控制方案的正确性和可行性。     

具备多组电池接入功能的储能双向变流器系统

设计了一种多电池组能量传输系统(PCS),其拓扑结构由多个双向DC/DC变换器(DC/DC)和一个双向PWM变流器(DC/AC)组成,并对主电路参数设计和控制策略进行了研究.研制了一台100 kW电池储能双向PCS,与8簇电池组分别相连,能实现分组独立的充电、放电.实验表明,研制的PCS能实现稳定并网运行,功率因数很高,能适用于需要灵活配置容量的大容量储能系统.     

电网电压不平衡下考虑电流峰值限制的储能变流器协调控制策略北大核心CSCD

针对电网电压出现不平衡会导致储能变流器(power conversion system,PCS)输出的有功功率波动、无功功率波动和三相电流峰值越限问题,文中提出了一种考虑电流峰值限制的储能变流器协调控制策略。首先分析了传统控制策略在电网电压不平衡下的局限性;其次利用瞬时功率理论与加权思想,在αβ两相静止坐标系上实现抑制有功功率波动与抑制无功功率波动的协调控制;然后在上述基础上,加入一种电流峰值限制方法,能在PCS进行协调控制的同时保障输出的三相电流峰值不越限;最后仿真实验结果验证了控制策略的有效性和优越性。该策略能提高PCS在电网电压不平衡下的稳定性,扩展了PCS输出有功功率的能力,并且在控制过程中既不需要对电网电压进行锁相,又不需要对正负序电流进行分别控制,结构简单易于工程实现。     

储能变流器用新型电流跟踪控制方法研究

针对并网大功率储能变流器(PCS),提出一种新型电流跟踪控制方法。该方法能够在保证变流器开关频率恒定的前提下实现并网电流与指令电流零误差跟踪。该方法控制电路结构简单,算法容易实现,能够实现大功率PCS控制的全数字化,提高大功率PCS的稳定性、可靠性和可维护性。这里介绍了该控制策略的原理和实现方法,在PSCAD仿真平台上搭建了仿真模型,对该控制方法进行了仿真研究,最后搭建直流母线500 V的低压实验平台进行了该方法的实验研究,结果验证了理论分析的正确性和该算法的可行性。     

改进的双向储能变流器多模式运行控制方法

研究了双向储能变流器(PCS)的控制,对变流器的拓扑结构以及控制方法都进行了改进.双向PCS采用两级式拓扑,前级为两相交错并联的DC/DC变换器,后级为T型三电平DC/AC变换器.在此研究了DC/DC变换器和DC/AC变换器在离网和并网两种模式下的控制策略.为提高系统的稳定性及动静态性能,在DC/DC变换器中引入载波移...     

一种双馈风电机组网侧变流器抑制低次谐波的多环控制

针对电网电压低次谐波对双馈风电机组网侧变流器并网电流和直流母线电压造成的不良影响,提出了一种双馈风电机组网侧变流器抑制低次谐波的多环控制。该多环控制在双馈风电机组网侧变流器的电网电压定向矢量控制的电压、电流双闭环基础上增加了一个重复控制环路,抑制了网侧变流器并网电流和直流母线电压的低次谐波。通过MATLAB/Simulink仿真研究验证了所提双馈风电机组网侧变流器抑制低次谐波多环控制的有效性。     

基于下垂控制的微电网变流器并网运行控制方法改进

基于下垂三环控制的微电网变流器并网运行时,电网电压存在的谐波分量将恶化微电网变流器输出电流。在不增加下垂三环控制环节的基础上,通过对传统控制方法中电压控制环的改进,提出一种简单有效地抑制微电网变流器输出电流谐波的方法。分析了传统下垂三环控制策略输出电流谐波产生的原理,将传统策略中电压调节器进行相应重组,在不影响基波输出阻抗的前提下增大微电网变流器对应谐波阻抗。分析了谐波调节环节谐振系数和截止角频率与抑制精度和抑制带宽的关系。仿真和实验结果表明,在相同电网谐波环境下改进方法能将微电网变流器对应输出谐波电流约降低至传统方法的15%,验证了该方法的正确性和可行性。     

基于背靠背双PWM变流器的飞轮储能系统并网控制方法研究

采用带LCL滤波器的背靠背双PWM变流器作为飞轮电机与电网进行能量交换的接口,提出一种飞轮储能系统并网控制方法。该方法由电网侧变流器控制和电机侧变流器控制两部分组成,并经过充电、预并网和并网运行三个阶段。在充电和预并网阶段,电网侧变流器采用不控整流方式,电机侧变流器先后采用速度外环和电压外环控制方式;在并网运行阶段,电网侧变流器控制采用基于电网侧电流外环、变流器侧电流内环的直接功率控制策略,控制并网有功功率的大小及流向;电机侧变流器控制采用直流母线电压外环、电流内环的双闭环控制策略,维持直流母线电压恒定。采用零极点对消降阶法及对称优化函数等效法分别设计电机侧内外环控制器参数。进行了飞轮储能系统的充电、预并网和并网运行实验。实验结果验证了所提飞轮储能系统并网控制方法的可行性。     

PI控制下储能并网PCS多机并联稳定性分析

为了保证储能电站的安全稳定运行,研究了比例积分(PI)控制下储能并网变流器(PCS)的并联稳定性。首先通过等效变换的方法,用电容电流反馈等效虚拟电阻,建立了单台PCS控制模型,提出了一种dq坐标系下易于实现的全解耦并网控制策略,之后通过诺顿等效电路建立了电网阻抗存在时多台PCS并联运行模型,并对并联模型极点分布情况进行分析,结合劳斯判据给出了PCS并联系统虚拟电阻的稳定区间。结果表明:当控制参数中虚拟电阻取值在稳定区间范围内时,多台PCS并联可以稳定运行,若虚拟电阻在限定范围之外,则会产生谐振。最后,在simulink平台搭建了PCS并联运行仿真模型,仿真的结果验证了该理论的正确性。     

一种基于磁链估算的单相CHB变流器无锁相环控制策略

为提高并网变流器的控制性能,提出一种新型的无锁相环控制方法,可有效避免锁相环(phase-locked loop,PLL)对动态性能的影响,控制结构得到简化。基于单相级联H桥(cascaded H-bridge,CHB)多电平变流器,首先引入一种增强的观测器,可准确估算出正弦的磁链基波信号;其次,推导了无锁相环控制的实现过程,并给出指令电流的计算公式。然后,针对电网电压谐波干扰的问题,通过建立阻抗模型,分析了系统的谐波抑制能力;并提出一种改进的电流控制器,实现了并网电流无谐波和快速动态响应的控制目标。此外,平衡控制方法使变流器直流侧电压保持稳定。最后,仿真和实验验证结果表明了所提方法的有效性。     

含LCL滤波的全桥变流器参数设计与改进控制策略

分布式电源通过电力电子装置并网引发的谐波问题日益凸显,采用滤波环节去除电网侧高次谐波成为重要解决方案。其中,LCL滤波是一种有效的滤波结构,但其高阶特征使系统控制策略更加复杂。为提高LCL滤波器接入后并网变流器的谐波抑制能力和运行稳定性,推导了LCL滤波全桥变流器运行控制数学模型,提出了LCL滤波结构设计和参数计算方法,设计了基于准比例谐振控制和比例积分控制的电压-电流双闭环控制策略,提出了基于带通滤波器和信号限幅环节的控制策略改进方案。算例测试表明,本文方法能够基于LCL滤波器实现精准的谐波抑制,同时避免高阶滤波器谐振问题,改善了LCL滤波并网变流器在复杂运行环境下的谐波抑制能力和控制稳定性。     

基于并网电流谐波微分的有源阻尼策略

采用有源阻尼抑制弱电网下并网变流器系统失稳振荡的方法近年来受到广泛关注。已有的直接以公共耦合点（PCC）电压为反馈量的有源阻尼方法可有效抑制系统的失稳振荡，但会削弱系统对电网背景谐波电压扰动的抑制能力，进而影响到并网电流质量。为此，该文提出一种基于并网电流谐波微分的有源阻尼策略，通过微分运算将系统失稳振荡引发的谐振电流转换成PCC处的谐振电压，避免了将电网背景谐波电压扰动引入到并网电流参考值，可兼顾弱电网下并网变流器系统稳定控制和高质量并网电流两方面需要。仿真和实验结果验证了该文中理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。     

电池储能双向变流器的研制

介绍了储能变流器的控制系统和主电路构成,并给出了三相变流器的数学模型。为有效消除干扰和谐波对电网锁相的影响,提出了基于离散傅里叶变换的闭环锁相控制方式。通过并网有功控制实现恒流充放电、恒压充电、限压放电等多种充放电模式,并可实现无功控制。并网控制采用PI控制和重复控制相结合的复合控制,实现周期性扰动的无静差调节,有效抑制并网电流谐波提高电能质量。研制了一台应用于光储系统的20 kW实验样机,通过实验对所提出的控制方法进行了验证。     

双馈风力发电变流器控制策略研究

基于背靠背变流器的大功率双馈风力机并网时,由于电网自身谐波的污染,会导致系统并网电流谐波问题。基于二阶广义积分器(SOGI)进行锁相环(PLL)控制,实现电网频率的稳定检测;基于定子磁链定向控制,采用谐振控制器实现对并网电流谐波的抑制。通过仿真和实验验证了控制算法的有效性。