光伏并网逆变器模型预测电流控制研究

在αβ两相静止坐标下建立逆变器输出电流的预测模型,通过评估函数对逆变器输出的不同电压矢量进行最优选择,预测函数计算出下一时刻可能的输出值。当评估函数取值最小时,对应的电压矢量为最优,采用此时的开关状态对逆变器进行控制,实现并网电流快速跟踪参考电流。该控制方法无需脉冲宽度调制信号,通过单次坐标变换,避免了复杂的运算过程,降低了控制偏差。仿真结果表明当参考电流动态变化时,模型预测电流控制能快速跟踪参考电流变化。当光伏电池的光照强度变化时,模型预测电流控制能快速追踪光伏电池最大输出功率点,且逆变器输出电流谐波畸变低。通过对比传统空间矢量脉宽调制控制下的输出波形,验证了模型预测电流控制策略的有效性。     

三相并网逆变器模型预测控制研究

三相并网逆变器是连接新能源系统与电网之间的重要环节,针对传统电压电流双闭环并网控制中由于比例积分（Proportionl Integral,PI）调节器饱和造成的稳态性能较差和控制精度不足的问题,采用模型预测控制器代替传统的PI控制器,提出一种三相并网逆变器的模型预测控制策略。建立三相逆变器在两相静止坐标系下的数学模型,分析模型预测的控制过程并对目标函数进行优化,增加逆变器的限流环节。建立离散动态电流方程,对下一时刻的电流值进行预测,根据目标函数最小原则选择最优的空间电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器实现并网控制。利用MATLAB/Simulink进行仿真分析,验证了模型预测控制策略的可行性,该控制策略提高了并网过程的稳态性能,有效减小了并网电流的谐波畸变。     

两电平并网逆变器模型预测电流控制策略研究

对于并网逆变器传统的电流闭环控制存在PI参数调节对系统性能影响较大、设计复杂、追踪精度不高等问题,介绍了一种模型预测电流控制方法。该方法是在dq坐标系下建立电流预测模型,首先采样当前的并网电流值经旋转变换后预测下一时刻的并网电流,再构建价值函数选择最优电压矢量,当价值函数最小时,选择的电压矢量最优,最后将该电压矢量所对应开关状态作用于逆变器。对传统电流闭环控制和模型预测电流控制进行详细介绍,再通过Matlab/Simulink搭建仿真模型进行分析,结果显示两种控制都可以实现并网运行,畸变率满足要求,但是模型预测电流控制更为简单,追踪精度更高,响应更快,稳定性更好。     

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...     

三相光伏并网逆变器多目标优化模型预测控制

三相电压型并网逆变器广泛用于光伏发电领域。逆变控制方法用于提高并网系统效率和响应质量。模型预测控制策略使用离散时间模型预测下一个采样周期所有可能的输出值,根据评估函数选取最优电压向量。将模型预测控制用于三相电压型并网逆变器中。首先,建立三相光伏逆变器在d-q坐标系下的瞬时功率数学模型。其次,设计预测函数在线预测逆变并网参数。选择合适的目标函数控制逆变器下一采样周期的输出值。d-q坐标系下的跟踪精确迅速,所提出的控制策略计算量小,无需PWM调制,更容易实现。然后,对模型预测控制进行多目标优化。设计电流解耦控制减小系统输出有功功率,改变评估函数提高输出电流质量,修正交流侧电压参数提高预测的准确性。最后,仿真和实验结果证明提出的控制策略输出电流具有良好的动态性能和较低的谐波畸变率,可快速跟踪给定的参考值,具有无功补偿的功能。     

三相并网逆变器改进定频模型预测电流控制

三相并网逆变器传统模型预测控制存在开关频率不固定和输出电流谐波含量较高的问题,给并网逆变器输出滤波器的设计带来了一定困难,并且影响并网逆变器的运行效率。为此,提出一种三相并网逆变器改进定频模型预测电流控制算法,在每个控制周期采用三个电压矢量,通过 轴电流无差拍控制来确定每个电压矢量的作用时间,以电流跟踪误差最小选择最优电压矢量组合,再经过DPWM0调制得到开关信号,实现输出电流定频控制且谐波含量降低。仿真和实验结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

不平衡电网下并网逆变器的模型预测电流限幅灵活控制

针对不平衡电网电压下,并网逆变器出现的功率波动和过电流问题,提出了一种并网逆变器不平衡及电流限幅模型预测控制方法。该方法以平衡电流、抑制有功和无功功率振荡为目标来设计电流参考发生器,然后通过功率参考发生器获取功率参考设定值与输出电流峰值阈值的定量关系,用于指导不平衡电网电压下的功率参考设定。在此基础上,利用空间矢量调制原理给出了基于参考电压建立代价函数法的并网模型预测电流控制策略,实现对参考电流的准确跟踪。仿真和实验结果表明,所提方法可以灵活地实现电网电压不平衡条件下的输出电流平衡、有功恒定或无功恒定的控制目标,且能有效限制平衡电流模式、恒定有功模式以及恒定无功模式下的电流峰值。     

不平衡电压下并网逆变器的预测电流控制技术

在推导不平衡电网电压下并网逆变器数学模型和瞬时有功、无功功率数学模型的基础上,提出了实现三相电流平衡、有功功率或无功功率无波动为控制目标的控制策略,讨论了不同控制目标下并网逆变器正序和负序电流指令计算原则。为实现正序和负序电流的准确控制,设计了在两相静止坐标系下的预测电流控制方案,以消除电流采样延时和正负序分解导致系统运行性能下降的影响。最后搭建了3 kVA并网逆变器的试验系统,试验结果验证了理论分析的正确性以及预测电流控制方案的有效性。     

逆变器侧电流反馈的LCL型三相光伏并网逆变器解耦控制

为了实现LCL型三相光伏并网逆变器dq轴的解耦控制,同时提高系统的动态响应速度,在同步旋转坐标系下,提出一种适用于逆变器侧电流反馈的前馈解耦控制策略。并在电压外环中引入光伏阵列功率前馈、电流内环中引入电网电压前馈。视各耦合项为扰动,采用闭环传递函数的求解方法以获取实现解耦控制的前馈系数,同时分析了滤波器参数在发生变化时其对dq轴解耦效果的影响。通过Matlab建立系统仿真模型,仿真结果表明:所提解耦控制策略使LCL型三相光伏并网逆变器不仅实现了dq轴的解耦控制,而且在保证强鲁棒性及高入网电流质量条件下具有良好的动、静态性能。     

模型预测控制三相并网变换器的研究

在新能源发电领域,三相电压源型并网变换器的应用越来越广泛。为了提高并网性能,国内外的学者们提出了各种新型的并网控制策略。模型预测控制策略利用系统的离散时间模型来预测所有可能的电压矢量下系统下一个采样时刻的输出值,通过评估函数选择出最优的电压矢量。以传统的三相电压源型变换器为控制对象,提出了一种基于模型预测控制的三相电压源型并网变换器的控制方法。采用DSP28335作为控制器,设计了三相电压源型并网变换器的实验平台,分析讨论了并网电流的稳态与动态性能以及进行无功功率补偿时并网电流的稳态性能。实验结果验证了模型预测控制在三相并网变换领域的优越性。     

基于DPWM1的无差拍解耦控制的三相并网逆变器

针对三相并网逆变器的特点,提出了一种新的基于不连续PWM调制的无差拍解耦控制策略。和传统不加补偿的无差拍控制器相比,新的无差拍控制器在相同的采样频率下可以减少输出电流脉动和畸变,改善了三相并网逆变器的性能。分析了不同不连续PWM的特点,根据三相并网逆变器的特点,DPWM1方式被采用。采用电网电压定向矢量控制和无差拍控制,实现了三相并网逆变器的d轴电流和q轴电流的解耦控制,使d轴电流控制三相并网逆变器的有功功率,q轴电流控制三相并网逆变器的无功功率。加了控制延时补偿的无差拍控制器,具备非常快速的动态响应能力,真正实现一拍达到给定值。实验结果验证了该方案的可行性和正确性。     

基于功率预测模型的并网逆变器直接功率控制

传统的直接功率控制（DPC）存在开关频率随采样时间、负载参数和系统状态变化而变化,产生分散的谐波成份的问题。本文提出了一种基于功率预测模型的三相并网逆变器直接功率控制策略。该控制策略将一定的预测算法与瞬时功率理论结合,以逆变器交流侧输出电压为控制对象,建立功率预测模型,得到参考输出电压,同时为了减小开关损耗,选择对称式电压空间矢量序列控制逆变器输出电压,从而控制瞬时功率有效跟踪参考功率值。仿真结果分析,该控制策略有较好的动静态性能,可实现恒定的开关频率,与直接功率控制相比体现出更好的谐波抑制效果。     

三相并网逆变器直接功率控制和直接功率预测控制的对比

根据三相并网逆变器的动态数学模型,详细推导和分析并网逆变器各电压矢量对有功功率变化和无功功率变化的影响。根据有功功率变化与无功功率变化的曲线去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较小。在此基础上,提了一种基于新开关表的直接功率控制。同时,采用一种新的直接功率预测控制,该控制策略与空间矢量脉宽调制相结合,实现有功功率和无功功率的解耦控制与功率因数任意可调。最后对直接功率控制和直接功率预测控制进行对比实验。实验表明了方案的可行性和正确性。     

三相联网逆变器电流控制策略研究

通过MATLAB/SIMULINK建立了联网逆变器的3种控制策略（滞环控制、基于SPWM调制的电流控制和基于SVPWM调制的电流控制）。通过对3种控制策略的4个方面（稳态响应、电网电压谐波影响、动态响应和直流电压）来仿真对比分析3种控制策略。仿真结果表明,基于SVPWM调制的电流控制在3相联网逆变器中应用优于滞环控制和基于SPWM调制的电流控制。     

虚拟同步发电机电流模型预测控制策略

虚拟同步发电机因能为电网提供电力电子装置渗透率提高所降低的惯性和阻尼而得到广泛关注。虚拟同步发电机采用PWM控制输送电网电流,但需要PWM波调制和PI控制。基于此,提出了虚拟同步发电机电流模型预测控制策略,以无需PWM波调制和PI控制的模型预测控制来弥补PI调制参数复杂、调制困难的缺陷,同时提高灵活度,增强鲁棒性。采样变换器的输出电流经虚拟同步发电机和电流预测模型分别生成参考电流、预测电流,根据代价函数,选取8种开关矢量中误差最小的一组作用于变换器,形成电流闭环控制。所提控制策略结构简单,灵活易操作,能在为电网提供惯性和阻尼的同时,还提供有功和无功功率支撑。仿真和实验验证了所提策略的有效性。     

三相并网逆变器脱网运行电压控制技术

IEEE Std.1547规定并网逆变器需要具备孤岛运行的能力以维持负载电压稳定。分析了比例积分控制、比例谐振控制和比例复数积分控制3种线性电压控制策略从系统跟随特性、抗扰特性以及系统主导极点分布对3种电压控制方案的稳态特性和动态特性进行了对比,并在Matlab/Simulink中进行了仿真研究。最后在TMS320F2812数字信号处理器数字化控制平台上验证了理论分析的正确性。     

带直流电流前馈的光伏逆变器预测控制策略

光伏并网逆变器的控制技术一直是可再生能源发电领域的研究热点。依据单相光伏并网逆变器的特点,在单级式拓扑结构中,通过对传统的电压电流双闭环控制方式的分析,提出了一种带直流电流前馈的光伏并网逆变器电流预测控制方法。该方法首先由并网逆变器的物理模型推导出电流预测控制函数,实现对并网电流的快速控制。分析结果表明,所提方法能加快电压外环的响应速度,使系统的动态响应更加优越,提高发电效率,减少并网电流的谐波。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性和实用性。     

三电平中性点钳位整流器模型预测电流控制算法

将三电平中性点钳位整流器作为研究对象,以维持单位功率因数运行、减小网侧电流谐波、补偿计算时间延迟和保持直流侧电容电压平衡为研究目标,提出了一种基于在线简化的模型预测电流控制策略。该方法通过坐标变换构建α-β静止坐标系下三电平中性点钳位整流器的预测模型,结合电压空间矢量等效变换的原理,求出三电平中性点钳位整流器的参考输出电压矢量,判断其所在扇区,从而选择该扇区最优电压矢量所对应的开关状态直接作用于整流器。同时,针对该算法在实际应用中容易产生计算时间延迟现象,引入拉格朗日外推法,得到具有延时补偿的控制策略。最后,仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。     

基于LCL型三相并网逆变器的改进PR控制策略研究

虽然以d-q坐标系下矢量控制为代表的线性控制可以消除系统稳态误差问题,但是系统存在功率耦合问题,使系统难以在功率单位因数下稳定运行。文章在传统电流PI控制的基础上,提出一种基于静止α-β坐标系下的PR控制,并对该控制策略进行改进,减少了一些复杂的坐标变换。在动态对比仿真中表明,采用改进PR控制的并网逆变器具有较好的动态响应性能,能实现电流无稳态误差跟踪电流参考值,在入网电流发生突变后能快速跟踪电网电压,并实现了有功无功的解耦控制。经过谐波含量分析,改进的PR控制策略也具有一定谐波抑制能力。