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。     

基于电网阻抗的并网逆变器准比例谐振控制

随着新能源大规模接入电网,新能源并网逆变器在与电网交互引发的次/超同步振荡问题引起了广泛关注。此类振荡问题与并网逆变器的输出阻抗和电网阻抗特性密切相关。采用谐波线性化方法建立了三相LCL型并网逆变器的小信号输出阻抗模型,分析了不同电流控制策略对其输出阻抗的影响,通过阻抗比奈奎斯特判据分析了电网阻抗变化对系统稳定的影响。采用无源阻尼与有源阻尼相结合的方法抑制LCL滤波器的固有谐振尖峰,再根据公共耦合点电网阻抗的变化调节准比例谐振（quasi proportional resonance,QPR）控制器参数以及电容电流反馈系数,使系统阻尼基本保持不变,增强系统鲁棒性,确保系统稳定运行。时域仿真与数值分析结果证明了所提控制策略的有效性。     

光伏并网逆变器集群的谐振原因及其抑制方法

并网逆变器大规模接入弱电网时可能产生大量低频谐波,严重影响了电网电能质量。针对这一问题,首先分析常规逆变器控制方法在逆变器集群和弱电网情况下的局限性,建立含变压器和电网阻抗的逆变器集群模型,揭示开关管放大非线性干扰、逆变器并网电流参考、周围并联逆变器电流干扰和电网电压扰动对并网逆变器的影响机理,指出高电网阻抗是引起逆变器集群谐振的主要原因。然后从改善逆变器性能的角度出发,提出一种有源谐波电导法,在不改变电路拓扑的情况下,有效抑制逆变器谐波电流的输出,提高了逆变器的抗干扰能力,从而避免谐振现象发生。最后通过仿真复现谐振现象,并证明所提出方法的有效性。     

一种基于虚拟阻抗的HAPF谐振抑制方法

针对HAPF系统中无功补偿电容FC易与电网阻抗发生谐振影响谐波治理和系统稳定问题,提出一种基于虚拟阻抗的谐振抑制方法,采集PCC点电压构建了谐振抑制阻尼函数,使之等效为并联在FC两端的阻抗,使系统的谐振频率始终大于补偿的谐波频率,不仅可实现较高的谐波补偿精度,而且可提高系统的稳定性。最后在一台30 kVA的HAPF平台上对所提出的方法进行了试验验证,试验结果表明了该方法的有效性。     

基于PR控制和虚拟阻抗的光伏并网逆变器的研究

设计了一种采用准比例谐振控制零稳态误差的光伏并网逆变器控制系统。与常规的PI控制相比,该控制方法可对正弦输入信号进行无静差跟踪,同时克服了常规比例谐振(PR)控制器抗电网频率波动能力差的缺点。此外,结合虚拟阻抗技术,改善了传统LCL输出滤波器的性能,实现对LCL滤波器高频谐振的有效抑制而又不带来系统功率损耗。仿真试验证明,基于准比例谐振控制和虚拟阻抗技术的光伏并网逆变器具有良好的稳态性能和抗干扰能力。     

基于阻抗重塑的多并网逆变器并联系统谐振抑制方法研究

多并网逆变器并联系统存在并联谐振问题,且会受到电网阻抗和并联逆变器台数影响导致并联谐振频率点偏移,给该并联系统的控制及稳定运行带来一定的难度。建立了多并网逆变器并联系统的阻抗模型,并根据阻抗重塑原理,采用基于虚拟阻抗的全局谐振抑制方法,通过在公共连接点并联额外的电力电子装置,实时检测公共连接点处谐波电压,采用基于变换器侧电流反馈控制策略,产生一定大小且和谐振频率相关的虚拟阻抗,实现对电网阻抗的重塑以抑制并联系统的谐振。该方法在不改变各个逆变器原有控制策略的情况下,既可以抑制并联谐振,又可以提高整个系统的稳定性。最后,通过仿真验证所研究全局谐振抑制方法的正确性与可行性。     

三相级联VSI光伏并网逆变器的研究

针对光伏阵列间模块失配与部分阴影等导致的各光伏阵列最大功率点(MPP)不一致,以及整体跟踪方法会损失部分功率等问题,提出一种三相级联多电平光伏并网逆变方案。该方案拓扑结构采用三相级联电压源型逆变器(VSI),对三相级联VSI等效模型进行分析,调制方式采用载波相移正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术。并网控制策略采用基于电网电压定向矢量控制(VOC)的双闭环并网控制。仿真与实验结果验证了所提方案的可行性。     

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.     

三相并网逆变器直接功率控制

根据三相并网逆变器的动态数学模型,详细推导和分析了各电压矢量对有功功率变化和无功功率变化的影响.根据有功功率变化的符号与无功功率变化的符号选择最佳的电压矢量,使三相并网逆变器输出的有功功率和无功功率脉动比较小.在此基础上,提出了一种基于新开关表的直接功率控制.该控制策略可实现有功功率、无功功率的解耦控制以及功率因数任意...     

弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法

弱电网下多逆变器并网系统的谐振问题一直广受关注,当计及背景谐波时,逆变器的电网电压前馈环节引入正反馈通路,将进一步恶化系统的电能质量。鉴于此,提出了一种弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法。通过对逆变器的控制环节进行导纳划分,建立基于三分解导纳的多逆变器并网等效模型,并利用模态分析法得到逆变器数量和电网侧阻抗变化时系统的谐振特性。计及电网电压前馈和电容电流反馈环节,对加权电流控制进行改进,并通过公共耦合点并联虚拟导纳对逆变器进行阻抗重塑,以实现对弱电网下系统谐振的抑制。仿真结果表明,所提方法既能极大地减小背景谐波对逆变器输出电流的影响,又能有效地抑制弱电网下多逆变器并网系统的谐振。     

三相光伏并网逆变器dq旋转坐标系下无差拍功率控制

根据三相光伏并网逆变器dq旋转坐标系下数学模型,推导了三相光伏逆变器输出有功功率、无功功率和电网电压、逆变器输出电压、电流之间关系。提出基于空间矢量调制的无差拍功率控制策略,实现三相光伏并网逆器有功功率、无功功率的快速跟踪和解耦控制,输出三相电流波形正弦度好,有功功率和无功功率波动小,且输出频率固定,有利于滤波电感的设计。在一台12 kW样机上进行了实验验证,实验结果表明三相光伏并网逆变器具有良好的静、动态特性,无差拍功率控制策略正确可行。     

三相并网逆变器电感在线辨识控制

针对三相并网逆变器采用无差拍电流预测控制时对滤波电感参数比较敏感的特点,提出一种电感在线辨识的电流预测控制方案.采用电网电压定向的矢量控制策略,将电网电压合成矢量定在d-q旋转坐标系d轴上,使d轴电流控制有功功率,q轴电流控制无功功率,实现了d轴和q轴电流的解耦控制.同时,将在线辩识的电感应用于三相并网逆变器无差拍电流...     

基于LCL滤波器的光伏并网逆变器控制策略

在并网逆变器中引入LCL滤波器取代单个电感滤波器.并针对采用LCL滤波器对并网逆变器系统带来的不稳定性,分别对比了以并网电流作为反馈变量和逆变器侧电流作为反馈变量的电流内环控制方法,提出了基于桥臂输出电流闭环与电压外环的双环控制策略.由于以并网电流为反馈变量的控制系统为三阶系统,所提控制系统稳定性和鲁棒性较好.搭建了三...     

三相并网逆变器改进型直接功率预测控制

在三相并网逆变器数学模型基础上,提出了一种基于空间矢量调制的改进型直接功率预测控制,该控制方法在同步旋转坐标系下实现。由于控制系统实际延时两拍,需对下一拍的输出功率和电流进行预估,然后得到两拍后达到目标功率所需要的输出。采用2倍于控制频率的采样频率,准确计算出下一拍的并网功率、电流,同时采用邻域平均通过2次采样计算得到电感辨识值,提高辨识精度,据此计算下一个载波周期三相逆变电路的输出。利用MATLAB/Simulink搭建电路和控制模型进行仿真验证,并通过实验进一步验证,所提出的控制方法具有良好的动静态特性。     

光伏发电系统SPWM逆变电源谐波的抑制技术

对光伏发电系统的SPWM逆变电源产生谐波的原因进行了分析,设计了一种新型无源三相三角形-带通滤波器,该滤波器将LCL串联装置并联在主电路中,通过仿真数据选取最佳的LCL参数,并与阻波器串联以共同抑制光伏系统产生的谐波.理论分析、仿真和实验研究结果表明,该三相三角形-带通滤波器能有效抑制光伏发电系统中的3～19次等谐波,...     

三相光伏并网发电系统的控制研究

介绍了三相光伏并网发电系统的工作原理,阐述了扰动观测法(P&O)实现最大功率跟踪控制(MPPT)的基本思想.对并网逆变器在d-q坐标系下的数学模型,采用逆系统方法进行线性化解耦,构造出伪线性系统.然后,运用变结构控制方法,设计出这个伪线性系统的变结构控制律.仿真结果表明该方法能够有效地控制并网电流波形趋于正弦波,并跟踪系统电压的相位,同时使系统具有较好的稳定性.     

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...     

不同容量微网逆变器的自适应虚拟阻抗运行策略

对不同容量微网逆变器的功率控制策略展开研究。提出适用于不同容量微网逆变器的自适应虚拟阻抗策略,通过有功功率反馈自适应地调节虚拟阻抗取值,使总的线路阻抗比朝接近逆变器容量反比的方向变化。通过理论分析证明,在增加相同虚拟阻抗取值条件下,自适应虚拟阻抗策略相比常规虚拟阻抗策略可以获得更好的功率分配效果。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和有效性。