一种光伏并网逆变器的混合控制策略研究

光伏并网逆变器模型是一个非线性强耦合的系统,光伏电池输出电压受外界光照强度、环境温度等因素的影响。针对以上特点,提出了采用自抗扰控制(ADRC)技术和无源控制(PBC)理论相结合的光伏并网逆变器双闭环混合控制策略。电压外环采用自抗扰技术来保持直流侧电压的稳定并与采用PI控制进行了比较;电流内环采用无源控制理论对并网侧电流进行dq轴解耦,实现对有功电流和无功电流的分别控制并可使系统具有优良的静、动性能。Matlab/Simulink仿真和实验结果表明,所设计的系统具有良好的鲁棒性和动态性能,所设计的逆变器控制策略是可行的。     

基于线性自抗扰控制的微网逆变器时-频电压控制策略

微网是一个非线性、强耦合、多约束、负载扰动大的系统,传统比例-积分(PI)双环控制已经无法满足需求,自抗扰技术通过补偿扰动可使微网逆变控制系统的性能显著改善。据此,文中提出了基于线性自抗扰控制(LADRC)的微网逆变器时-频电压控制策略。为了提高微网逆变器的抗扰性能和动态性能,在时域上,设计和分析了dq轴解耦环节、带电容电流反馈的降维扩张状态观测器以及线性状态误差反馈控制律;为了提高微网逆变器在各谐波频率处的跟踪精度和抗扰性能,分析了时域LADRC系统的频率响应特性,并据此设计和分析了频域上的实部/虚部解耦环节和时-频域LADRC策略。最后,针对工作在孤岛模式下的微网逆变器,对所提策略进行了实验验证。实验结果表明,与PI双环控制对比,基于LADRC的微网逆变器时-频电压控制策略具有更好的解耦、抗扰、动态性能,并能精确控制谐波电压以达到抑制谐波的效果。     

基于非线性ESO的风电并网逆变器改进自抗扰控制

针对永磁直驱风电系统并网逆变器中传统双闭环PI控制策略抗扰性能和控制精度不足的问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器(NLESO)的改进型自抗扰控制(ADRC)技术用以提高直流母线电压的控制性能.通过将线性扩张状态观测器(LESO)中的误差增益矩阵变为随时间变化的非线性函数对传统LADRC进行了改进,提高了LESO的动...     

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。     

基于二阶线性自抗扰的风电并网逆变器电压控制

为了提高直驱永磁风电并网逆变器直流侧电压的稳定,设计了一种二阶线性自抗扰(LADRC)的并网逆变器电压控制器。建立了三相PWM电压源型并网逆变器的数学模型,分析了其传统的双闭环PI控制方式,在此基础上设计了二阶LADRC控制器来代替传统的电压外环PI控制器,目的是使直流侧电压快速稳定,减小波动。分析了电压外环二阶LADRC控制器的设计原理,最后通过在Matlab/Simulink搭建1.5 MW直驱永磁风力发电机组仿真验证所设计控制器的有效性。结果表明,相对于传统的控制方式,所设计的二阶LADRC控制器电压的稳定速度更快,并网电流的总谐波畸变率(THD)更小。即使在电网电压发生扰动时,也能有一个良好的控制性能,提高了直流侧电压的抗干扰能力。     

线性自抗扰控制技术在PWM整流器中的应用

传统脉宽调制(PWM)整流器电压外环控制多采用比例积分(PI)调节器,但负载发生突变或直流侧给定电压突变时,PI控制存在延时、易出现积分饱和,系统动态性能较差。研究了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)技术的控制策略并给出具体的设计方法。建立PWM整流器在同步旋转坐标系下的数学模型,采用电压外环和电流内环的双闭环控制方案,电流环采用基于前馈解耦的PI控制,电压环采用LADRC,提高了系统的响应速度和控制精度,增强了系统的抗扰性能。仿真和实验结果验证了该控制方案的可行性和正确性。     

风电并网逆变器的改进型线性自抗扰控制

针对并网逆变器控制中传统电压电流双闭环控制策略抗扰能力不足的问题,构造线性自抗扰控制(LADRC)取代电压外环控制。为了提高线性扩张状态观测器(LESO)的观测精度,通过在LESO中引入直流母线电压微分与其观测值之间的误差项,对传统LADRC进行了改进。从频域分析上证明了改进型LADRC的跟踪性能和抗扰性能均优于传统LADRC。仿真结果表明,所提出的改进型LADRC可确保并网逆变器具有更好的稳态与暂态性能,特别是在电网电压跌落和负载突变方面具有优越性。     

基于双闭环重复控制的并网逆变器的研究

在并网逆变器中,重复控制算法因其良好的跟踪性能和抗扰能力而得到广泛应用。提出了电流双闭环结构的并网逆变器硬件方案,分析了电流内环的设置对系统抗扰性能的改善和对稳定性的提高,给出了双闭环条件下重复控制算法的设计方法。理论分析和实验表明,基于双闭环重复控制的并网逆变器具有较高的输出电能质量和较低的并网电流谐波畸变率。     

LCL型并网逆变器的线性自抗扰控制

为了对三相LCL型并网逆变器在d-q坐标系下的电流控制进行解耦和提高其鲁棒性以及抗干扰能力,提出了一种LCL型并网逆变器的线性自抗扰控制方法。首先,建立了在d-q同步旋转坐标系下三相LCL型并网逆变器的状态空间模型,利用被控对象的"相对阶数"设计了二阶线性自抗扰控制器(LADRC),对其进行控制并给出了LADRC的参数整定方法。仿真结果表明,此控制方案能实现d,q轴电流控制的解耦,抗干扰能力和鲁棒性强于传统比例-积分控制器。     

MMC-HVDC的二阶线性自抗扰控制策略

基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)技术已得到广泛运用,但传统基于dq同步旋转坐标系的双闭环PI控制中电流内环需要依赖系统数学模型进行前馈解耦补偿,并且一阶非线性自抗扰控制器设计参数过多、整定困难。针对上述问题,提出了MMC-HVDC的二阶线性自抗扰控制策略。设计了MMCHVDC的双闭环二阶线性自抗扰控制器,实现了有功和无功功率的完全解耦控制,所设计控制器还具有响应速度快、抗扰能力强以及不依赖被控对象数学模型等优点;为了降低桥臂子模块的开关次数,改进了子模块电容电压平衡控制算法;在PSCAD/EMTDC中搭建了21电平MMC-HVDC的电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了所设计控制器具有良好的控制性能和电容电压平衡控制算法的有效性。     

光伏并网逆变器自抗扰二自由度内模控制策略

针对逆变器内环采用传统的一自由度内模控制无法兼顾系统跟随性和抗干扰的局限性,同时由于系统在同步旋转坐标系下不能实现彻底解耦、控制器设计依赖系统参数过强的问题,提出一种新型双闭环控制策略。其中,内环采用基于合成矢量的二自由度内模控制,既解决了系统因输入电感值不能实现彻底解耦的问题,又能保证并网电流同时具有较强的跟随性和抗干扰性;外环在基于瞬时功率平衡的思想上采用不依赖精确模型且强鲁棒性的自抗扰控制技术来保持直流侧电压的稳定,二者结合实现对并网逆变器的综合控制。仿真结果表明,所提控制策略比基于自抗扰的传统内模控制具有更好的动态、静态性能和抗干扰能力,以及更低的并网电流谐波含量。     

基于电压源换流器的高压直流输电系统控制研究

基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)是理想的风电场并网输电方式。文章针对VSC-HVDC系统,在功率外环控制、电流内环控制的双闭环传统控制方式基础上,电流内环采用输入—输出反馈线性化的控制方法,实现了对dq轴电流的解耦控制,提高了控制器性能。利用Matlab/Simulink搭建相应的仿真模型,通过对系统稳态和故障工况的仿真分析,验证了所设计控制方案的有效性和可靠性。     

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。     

多逆变器并网系统输出阻抗建模与谐波交互

针对大量分布式并网逆变器接入到公共电网时逆变器侧与网侧之间的交互影响问题,从并网逆变器闭环系统外特性角度入手,提出在同步旋转坐标系下对LCL型三相并网逆变器入网电流和滤波电容电流双闭环系统进行输出阻抗建模。利用前馈解耦策略,将dq轴控制环路之间的耦合阻抗消除。考虑到实际系统多采用数字系统,将数字控制延时引入到模型中以更加精确地反映实际并网逆变器的输出阻抗特性。基于无dq环路阻抗耦合和引入数字控制延时情况下的精确输出阻抗模型,对多逆变器并网系统进行阻抗网络建模、谐振机理剖析及谐波交互影响分析。理论分析结果表明,逆变器产生谐波成分与电网电压谐波成分会加剧多模块并网系统入网电流的谐波畸变。仿真结果验证了所建输出阻抗模型的正确性及其在逆变器—电网交互系统性能分析中的有效性。     

LCL型三相并网逆变器双闭环解耦控制器设计

在带LCL滤波器的三相并网逆变器电流双闭环有源阻尼方案中,精确设计控制器参数有助于提高系统控制性能。本文针对其具体拓扑结构,建立了dq同步旋转坐标系下的数学模型,对dq两轴进行解耦控制。研究基于期望频率特性的电流双闭环控制器的设计方法,并重点分析当系统参数发生变化时,对系统稳定性的影响。该设计方法在已知系统参数的情况下,可以准确地计算出内外环的控制器参数,在保证系统性能的同时获得一定的系统鲁棒性。仿真和样机实验结果都表明,该控制器设计方法可以使带LCL滤波器的三相并网逆变器系统稳定可靠的运行,并获得高质量的并网电流。     

微网中基于T型三电平逆变器新型双环控制策略

针对传统的双PI控制存在电流谐波高、系统稳定性差以及响应速度慢的不足,提出一种基于Lyapu?nov函数的T型并网逆变器的控制策略.在分析T型逆变器数学模型的基础上,设计了电压-电流双闭环控制回路.从稳定性角度出发,结合系统的电流内环为控制基础提出了基于Lyapunov函数的非线性优化策略,从而实现对系统的谐波电流准确跟踪的目的.而电压外环仍可采用传统的PI控制方式,以有效跟踪直流电容电压,达到抑制中性点电压偏移的目的;同时,将电压外环的输出量作为电流内环的输入,可极大提高系统的抗扰性能.最后,利用仿真和硬件实验的结果来验证所提控制策略的合理性.     

基于降阶线性扩张状态观测器的风电并网逆变器线性自抗扰控制*

针对风电并网逆变器直流母线电压易受电网电压波动和负载扰动影响的问题,文中提出了一种电压外环改进型线性自抗扰控制(LADRC)。首先建立了风电并网逆变器在d-q旋转坐标系下的数学模型,在此基础上,设计了基于降阶线性扩张状态观测器的线性自抗扰控制,减小了观测器的相位滞后,提高了系统的扰动观测精度;然后在观测器总扰动通道上增加了一个超前滞后的校正环节以减弱观测器的噪声放大效应;最后对改进型LADRC控制策略进行了频域特性分析。仿真结果表明,相比于传统LADRC控制策略,文中所提的控制策略对并网逆变器直流母线电压具有更好的控制效果。     

改进LADRC的储能逆变器直流母线电压控制

储能并网逆变器是一个非线性、强耦合、易受电网电压波动影响的复杂系统.为提高储能并网逆变器直流侧母线电压的稳态性能,本文提出一种改进型线性自抗扰控制技术LADRC(linear active disturbance rejection control)并应用在电压外环控制器.该控制方法通过把传统LADRC技术中的总扰动观...     

基于DSP的光伏发电并网逆变器的优化控制研究

文章研究的太阳能光伏发电并网全桥逆变器使用一种电流内环、电压外环的双闭环调节器下的重复控制综合优化策略,采用负载电流解耦的内环电感电流反馈和状态反馈解耦控制方法,以多功能EG8010数字化芯片为控制核心。文章设计了该逆变器的全部电路,仿真表明该逆变器输出电压波形质量好,动态响应快,抗干扰能力强。     

永磁直驱变速恒频风电系统并网逆变器研究

针对永磁直驱风电系统,采用全功率脉宽调制(PWM)逆变器实现变速恒频并网。并网逆变器采用基于电网电压定向的矢量控制策略。构建电压外环和电流内环,电压外环用于稳定直流电容电压,电流内环实现有功能量和无功能量的解耦输出。仿真和实验均表明该控制方法可实现系统单位功率因数运行,注入电网电流正弦度较高,并网电流总谐波畸变率(THD)低于5%,且系统具有较好的动、静态性能。