光伏并网逆变器在不平衡电网下的控制策略研究

目前,在平衡电网电压下的光伏并网逆变器的控制已较成熟,而在不平衡电网下,光伏并网逆变器的传统控制策略会引起电压不稳定和有功无功功率的二次脉动.通过建立并网逆变器的数学模型,获得dq坐标系下的并网逆变器的动态方程,分析并网逆变器控制策略的关键是其锁相环能够准确提取电网三相电压相位.传统的三相同步锁相环(SRF-PLL)在电网三相电压不平衡时无法准确提取电压的相位,在举例分析国内外几种获取电压准确相位方法的优缺点的基础上,采取了一种基于解耦双同步参考坐标系下的锁相环(DDSRF-PLL)的控制策略,通过dq旋转轴的坐标系和解耦网络,可准确获取三相不平衡电网的电压相位,并采用旋转dq坐标系分离正负序分量,完成独立控制.最后构建电网三相电压平衡和不平衡工况下的光伏并网逆变器的仿真模型,验证了该控制策略的可行性和有效性.     

电网电压不平衡及谐波状态下的并网逆变器控制策略

为了提高并网逆变器在电网电压不平衡及谐波状态下的适应能力,使其能够输出高质量的并网电流,需对传统并网逆变器控制策略进行改进。以αβ坐标系下LCL型并网逆变器模型为研究对象,提出一种基于准比例谐振(QPR)和电网电压前馈的控制策略。首先,分析了并网电流与其给定值和电网电压之间的关系,得出稳态误差及扰动分量产生的原因。然后,通过QPR控制策略来实现并网电流的无静差控制,引入电网电压前馈控制来抑制电网扰动对并网电流的直接影响。同时,为了提高传统锁相环在电网电压非理想情况下锁相精度及谐波抑制能力,对传统锁相环做进一步改进,以提高锁相环抗扰能力。最后,在Matlab/Simulink中进行仿真验证,仿真结果表明该控制策略能够在电网电压不平衡及谐波状态下得到高质量的并网电流,使逆变器能高效稳定运行,验证了该控制方法的有效性和正确性。     

电网不平衡下双同步坐标系锁相环方法研究

针对PWM整流器或光伏逆变器等应用中,在电网不平衡条件下对电网电压基波正序分量的检测存在较大的误差。提出了采用双同步坐标系锁相环(DSRF-PLL)方案,可以在电网电压不平衡的情况下消除传统的同步坐标系锁相环系统存在的误差。通过将电网电压矢量的正序和负序分量转化到DSRF中,形成一个解耦网络可以完全分离正序和负序分量。由此得到的DSRF-PLL即使在电网不平衡或者频率变化的情况下也可以快速、准确地检测正序电压的相位,同时可以计算得到正序、负序电压矢量分量的幅值和频率。对所提出的锁相环方案进行了详细的理论介绍和方案设计,并且实验测试表明DSRF-PLL在电网不平衡条件下具有较好的锁相能力,验证了该方案的有效性,对工程应用具有一定的指导意义。     

不平衡情况下光伏多电平逆变器的控制策略研究

电网发生不对称故障时,电网电压中存在的负序分量会对光伏并网控制造成影响。为了消除逆变器交流侧电流和直流侧电压的谐波,采用了正、负序独立旋转坐标系的控制方法,做了基于光伏三电平逆变器的电网不平衡情况下的并网控制策略仿真。仿真结果表明采用正、负序独立旋转坐标系的控制方法,逆变器交流侧电流和直流侧电压的谐波得到有效抑制。     

解耦混合坐标系并网逆变器电网同步方法

针对电网电压直流分量扰动影响电网同步精度的问题,提出一种解耦混合坐标系电网电压同步方法。首先分析了传统旋转坐标系锁相环的原理及存在的问题,在此基础上,将直流分量视为频率为"0Hz交流量谐波",并结合多旋转坐标系锁相环,提出静止坐标系结合多旋转坐标系的解耦同步方法。文中从系统稳定裕度、抗扰特性和动态性能等方面对锁相环参数进行了设计。最后在电网电压畸变不平衡且存在直流分量扰动情况下进行了仿真和实验研究。实验结果验证了所提出方法的可行性和有效性。     

电网电压不平衡MMC-HVDC无锁相环控制策略

为了降低MMC交流系统不对称时控制系统结构以及提高换流器运行性能,提出了MMC无锁相环控制策略。为实现该控制,首先分析αβ坐标系下交流电网不平衡情况时的有功功率和无功功率成分。其次,以复数滤波器提取电网电压中的基波正负序分量为基础,提出了一种具有控制系统简单,稳定性强的MMC-HVDC无锁相环控制策略。再次,将复数滤波器推广至通用情况,并指出其使用条件;同时,以提取误差小于1%和谐波抑制程度小于20%为指标,推导了阻尼系数的选取范围。最后,建立了MMC-HVDC在单相接地短路故障和频率偏移±0.5Hz情况下的无锁相环仿真模型,仿真结果表明所提策略能够在电网电压畸变率为3.6%时也能将电流畸变率抑制在0.5%以下。     

一种用于光伏并网逆变器的高性能锁相环设计

针对光伏并网系统中的传统锁相环在电网电压不平衡、频率扰动以及相位突变情况下存在的锁相性能下降的问题,提出了一种能快速、准确地提取电网电压相位的锁相环设计方案。该方案采用双二阶广义积分器环节,在准确获取电网电压正序分量的同时有效滤除负序分量,达到提高响应速度、降低稳态误差的目的。基于理论分析,搭建仿真模型对所提出的算法进行仿真研究并在100k W光伏并网逆变器上进行实验验证。仿真和实验结果表明,该锁相环能够在电网电压跌落、频率扰动以及相位突变等情况下快速准确地提供基波正序电压相位,有效提高了光伏并网系统的控制性能。     

谐波电压下并网逆变器的无锁相环直接功率控制

为提高并网逆变器在谐波电网下的运行性能,该文提出基于无锁相环的直接功率控制,控制方案建立在虚拟同步坐标系中,从而避免了锁相环引起的稳定性问题。通过引入二阶矢量积分器对电流谐波和功率波动分量构成直接谐振控制,分别实现了输出有功功率平稳、无功功率平稳或并网电流无谐波的控制目标。同时,针对实际电网中频率偏移的问题,提出一种快速估测电网频率的方法,实现了所提控制策略在电网频率偏移下对谐波分量的自适应控制。最后,通过构建逆变器实验系统对所提控制策略的有效性进行实验验证。     

电网电压不平衡时逆变器无交流电压传感器控制策略

针对非理想电网电压条件,研究一种适应电网电压不平衡情况的并网逆变器无交流电压传感器控制策略。首先基于二阶广义积分器构建正交滤波器及适合电网电压不平衡条件的三相并网逆变器电压观测器,在两相静止坐标系下对电网电压进行观测;然后基于正交滤波器输出量进行正、负序分离,使正、负序分离与电网电压观测同步进行;最后结合逆变器在两相静止坐标系下的PR控制,并采用负序补偿算法,实现逆变器在电网电压不平衡条件下的无交流电压传感器控制。该策略能够避免传统虚拟磁链观测中的积分饱和、初值敏感、静态误差等问题,并克服现有基于正交滤波器的逆变器无交流电压传感器控制无法适应电网电压不平衡情况的问题。通过仿真与实验验证了所提出策略的有效性。     

电网不平衡情况下基于神经网络并网逆变器同步技术研究

为解决常规锁相环技术在电网电压不平衡情况下难以对电网电压频率和相位进行有效检测的问题,提出一种电网不平衡情况下基于神经网络的并网逆变器同步算法。首先,在两相静止坐标系下推导电网电压状态方程,并基于此建立神经网络;然后,利用网络输出电压矢量和实际电压矢量误差进行在线调整权值,并利用权值调整计算在线辨识电网电压频率、相位和幅值,从而可以构建电网电压的正负序分量。仿真和实验结果表明:该方法能在电网不平衡情况下快速有效在线自适应辨识电网电压频率和相位,提取电网电压正负序分量,具有较强的鲁棒性。     

不平衡及谐波电网下基于静止坐标系的并网逆变器直接功率控制

为提高电网不平衡及电网背景谐波下电压源并网逆变器的运行性能,以静止坐标系下并网逆变器数学模型为基础,提出不平衡及谐波电网下并网逆变器的直接功率控制策略,实现输出功率平稳或输出电流平衡且正弦的两个独立的控制目标。所提控制策略使用降阶广义积分器实现对电网电压基频分量的快速准确提取,从而计算得到输出电流平衡且正弦控制目标下的功率参考补偿项。所提控制策略使用矢量比例积分谐振器实现对功率参考中波动分量的精确控制。最后通过构建并网逆变器实验系统,对所提控制策略的可行性和有效性进行了实验验证。     

基于复功率的电网电压不平衡条件下并网逆变器控制策略

针对电网电压不平衡条件下并网逆变器故障穿越问题,提出一种基于复功率静止坐标系并网逆变器控制策略,与传统旋转坐标系控制策略不同,本文提出的方法通过合并有功、无功功率脉动分量控制6个变量。利用两个调节系数将控制目标组合后实现具有限流功能的协调控制,不仅保证了电网电压不平衡情况下并网逆变器输出有功、无功功率连续调节,同时并网电流峰值维持在额定电流范围内,提高了系统可靠性。最后通过实验验证了提出方案的有效性。     

电网电压不平衡时两级式三相光伏并网系统控制策略研究

在实际运行中,电网可能会出现不平衡状况。根据光伏阵列输出特性和逆变器并网要求,对两级式光伏并网逆变系统进行研究,建立不平衡情况下的数学模型来实现前级Boost电路和后级逆变系统的独立控制。为了抑制负序分量,采用基于二阶广义积分(SOGI)的正交信号发生器进行正负序分量分离并完成对电网电压的锁相,同时,提出一种基于dq同步旋转坐标系下的抑制负序电流的控制策略。最后通过建立光伏并网系统的仿真模型,验证了所提出的控制策略在电网电压不平衡情况下的有效性。     

基于降阶谐振调节器的正负序分量检测方法

在电网不平衡下并网逆变器的控制策略中需对电网电压进行正负序分量准确检测,还需要对电流的正负序分量进行控制。研究了一种谐振调节器,该调节器是由传统的二阶谐振（SOGI）调节器降阶得到,称之为降阶谐振（ROR）调节器,理论分析表明,其能在特定频率下对交流量的正序或负序分量实现独立的无静差调节。将其应用在电网电压和电流的正负序检测中,提出一种新的电网电压和电流正负序检测方法,该方法加入了调节器的积分系数,角频率由锁相环反馈得到,实现自适应调节。仿真和实验验证了所提方法动态响应快,能在静止坐标系下分别对电网基波正     

基于PSCAD的电网电压不平衡情况下光伏并网逆变器控制策略的研究

为了实现光伏并网逆变器在电网电压不平衡情况下能够输出平衡的三相电流,建立了电网电压三相不平衡情况下光伏并网逆变器的数学模型,分析了采用传统同步旋转dq坐标系下PI控制策略的缺点,在研究同步旋转正负序坐标系下双dq-PI控制的基础上,给出了一种改进的dq-PI控制策略。在PSCAD环境下,对传统PI控制策略和改进的dq-PI控制策略进行了对比验证,仿真结果表明光伏并网逆变器采用改进的dq-PI控制策略能够得到三相平衡的输出电流。     

不平衡电网电压下光伏并网逆变器功率/电流质量协调控制策略

不平衡电网电压下系统输出功率和电流质量是光伏并网逆变器重要的性能指标。首先分析不平衡电网电压下光伏并网逆变器电流谐波产生的机理和系统输出功率波动的原因,并进行量化分析。然后提出一种静止坐标系控制策略,采用瞬时功率直接计算电流参考指令,无需锁相环和电压/电流正负序分离计算,简化了控制结构。利用加权思想实现光伏并网逆变器功率/电流质量的协调控制,提高了系统运行性能。最后进行不平衡电网电压下的仿真和实验研究,结果验证了提出方法的可行性和有效性。     

一种适用于电网不平衡故障情况的数字锁相环

针对传统的三相电网相角检测方法在电网波动及故障 情况下存在的不足,提出了一种新型数字锁相环设计方法. 所提出的锁相环在正、负序双同步坐标系下,采用移相控 制器来消除电网不平衡电压带来的两倍电网频率扰动影响. 针对电网频率偏移造成的移相偏差,采用变周期采样方法 使系统有效跟踪电网频率的变化.通过这种新型锁相环, 可以准确快速地检测电网电压的正、负序分量的幅值、相 位和频率.详细介绍了这种数字锁相环的工作原理及其设 计方法,并对所提出的理论在实验室基于DSP的模拟平台 上进行了实验验证,实验结果证明了其可行性.     

不平衡电压下VSG无锁相环并网及运行控制策略

针对并网逆变器在不平衡电压下电流畸变严重和锁相环节复杂等问题,文中设计了一种基于改进虚拟同步机(VSG)的逆变器无锁相环控制策略。重点研究了VSG在不平衡电网电压下的运行控制方法,设计了一种基于比例积分谐振(PIR)控制器的改进VSG控制策略,在不改变VSG外特性的基础上有效抑制了逆变器输出电流的不平衡分量。同时,提出一种基于虚拟功率的VSG预同步控制策略,保证VSG孤岛转并网模式的无缝切换。整个控制过程不依赖锁相环,避免了锁相环对系统控制精度以及响应速度的影响,降低了控制系统的复杂度。最后,基于RT-LAB的实时仿真平台对所提控制策略进行了验证。     

一种适用于不平衡电网情况下的改进型控制策略研究

为了实现光伏并网逆变器在电网电压不平衡情况下能够输出平衡的三相电流,建立了电网电压三相不平衡情况下光伏并网逆变器的数学模型,分析了采用传统同步旋转dq坐标系下PI控制策略的缺点,在研究同步旋转正负序坐标系下双dq-PI控制的基础上,给出了一种改进的dq-PI控制策略。在PSCAD环境下,对传统PI控制策略和改进的dq-PI控制策略进行了对比验证,仿真结果表明,和采用传统的双dq-PI控制相比,光伏并网逆变器采用改进的dq-PI控制策略同样能够得到三相平衡的输出电流,但算法更为简单。     

光伏并网逆变器负序分量补偿法控制策略

为了抑制电网不平衡时三相光伏并网逆变器侧并网电流所产生的畸变,提出了一种基于d-q坐标系下的负序分量补偿法,用于抑制逆变器侧并网电流的不平衡。分析了电网不平衡情况下的数学模型,证明了A相电压故障前后d-q坐标系下正负序电压分量的关系。采用基于二阶广义积分的带通滤波器获取α-β坐标系下的正负序电压,进行负序电压补偿,形成新d-q坐标系下的电压分量。此控制方法可以抑制电流谐波,消除并网电流畸变,使电网不平衡期间并网电流不超过其额定值,避免因电流过大而使光伏系统从电网断开的故障发生。通过仿真和实验验证了该控制算法的正确性和有效性。