大型光伏电站谐振现象分析

建立了大型光伏电站的诺顿等效模型,推导了逆变器输出电流和并网点电压表达式,研究了光伏电站中由无功补偿装置、升压变压器漏感、输电线路阻抗等组成的电网阻抗对三相光伏逆变器并联系统谐振现象以及电能质量的影响。最后建立系统仿真模型进行验证,结果表明:电网阻抗导致系统存在谐振现象,降低系统电能质量;与输电距离增加相比,光伏电站容量增加更容易导致系统电能质量降低;并网点电压的谐波畸变率远大于逆变器输出电流,并网点电压谐波含量更易超标。     

含不平衡负荷的微电网中并网逆变器的滑模控制策略

为改善含不平衡负载的微电网的运行性能,通过在静止坐标系中建立带不平衡负载的并网逆变器数学模型,以电压输出平衡和正序有功/无功功率输出平稳为控制目标,针对微电网中的并网逆变器提出了一种滑模补偿策略。基于积分切换函数的滑模功率控制器直接控制并网逆变器输出的有功、无功功率;基于指数趋近率的电流滑模控制器直接补偿由微网内不平衡负荷导致的负序电流分量。并网逆变器除向电网传送功率外还参与微网电能质量控制。仿真结果验证了所提控制方法的稳定性和有效性。     

基于H∞重复控制的微网逆变器控制策略

微电网中,大多数负荷是非线性的,这将导致公共并网点处的电压发生畸变,从而降低供电质量。为改善电压质量,本文结合H∞重复控制器、虚拟阻抗技术和下垂控制提出一种微电网逆变器控制策略。采用H∞重复控制来增强系统抗谐波干扰的能力,降低负载电流所产生的谐波电压降,从而减小逆变器输出电压THD。通过反馈滤波电感电流,引入有源阻尼,建立了包括有源阻尼系数在内的状态空间模型来设计H∞重复控制器。通过合理设计有源阻尼系数,可以几乎没有性能损失地对控制器实行降阶。经仿真验证了所提出控制策略的有效性。     

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.     

三相并网逆变器公共耦合点电压控制研究

现代电力设备负荷变化将影响系统公共耦合点电压质量,降低并网系统运行可靠性。根据不同的线路阻抗性质,并网逆变器可以注入一定有功或无功功率实现公共耦合电压恢复控制。本文首先从功率流角度分析了系统线路阻抗和负荷变化对公共耦合点电压峰值变化的影响,而后利用并网电流在不同线路阻抗上的压降补偿作用提出两种电流补偿闭环控制方案,实现负荷变化情况下公共耦合点电压快速恢复。最后搭建了并网逆变器实验样机并进行了公共耦合点电压恢复实验研究,实验结果证明所提方案可以实现负荷变化情况下电压快速恢复。     

基于H∞重复控制的T型三电平逆变器谐波抑制策略

逆变器在变流的同时,也能提升并网的电能质量.通过对并网逆变器谐波来源的分析,针对其自身的谐波和本地负载谐波,提出了一种应用于T型三电平逆变器的H∞重复控制策略.以T型三电平逆变器为研究对象,建立状态空间模型,设计H∞重复控制电流内环控制器,分析系统稳定性,研究T型逆变器在H∞重复控制策略下对并网电流谐波的抑制能力以及对负载谐波的补偿能力.在Simulink软件中搭建仿真模型,对所提控制策略进行验证,结果表明所提出的策略能够实现对谐波的有效抑制,提升电能质量.     

基于滤波电容电流补偿的并网逆变器控制

在并网逆变器中,LC滤波器因容易控制和具有良好的高频衰减特性而应用广泛。分析了输出滤波电容对采用LC滤波的并网逆变器并网电流幅值、相位和低次谐波的影响,提出一种采用滤波电容电流补偿和电网电压前馈的数字PI控制策略,给出了离散时间域下控制器参数的设计方法,并从电网谐波阻抗角度分析了控制器抑制电网电压扰动的能力。理论分析和实验证明,该方案能有效降低并网电流的谐波畸变率(THD),提高并网逆变器输出电能质量。     

多谐波源下分布式电源并网逆变器的谐波抑制策略

在新型电力系统背景下，大量分布式电源与负荷经过电力电子接口接入配电网，由此导致的电网电压畸变将严重威胁分布式电源的并网电流质量，并恶化对配电网中关键负荷的供电电压质量。该文首先量化分析了用户侧分布式电源本地电压谐波与并网电流谐波同时抑制的制约关系，提出一种混合谐波抑制策略，包含电压谐波反馈控制环与电网流控电压补偿环，本地电压谐波控制环基于负反馈控制减小输出谐波阻抗，而并网电流控制补偿器通过产生补偿电压等效缩小并网线路谐波导纳，从而实现分布式电源对本地负载电压谐波与并网电流谐波的协同治理；然后，建立系统的小信号模型，研究系统参数摄动对其稳定性与鲁棒性的影响；最后，通过实验验证了所提策略的有效性。     

微电网中多功能并网逆变器的无线协调控制

多功能并网逆变器在实现可再生能源并网的基础上,还能利用其功率裕量补偿微电网内的谐波和无功电流。然而,单台并网逆变器所能投入的用于电能质量治理的功率容量是有限的。因此,如何有机地组织和协调微电网内的多台多功能并网逆变器,实现它们之间对网内谐波和无功电流的无互连线分摊,具有重要的研究价值。基于限幅控制,提出了一种能协调微电网内多台多功能并网逆变器分摊网内谐波和无功电流的无互联线控制策略。该方法通过对多功能并网逆变器所检测到的补偿电流dq轴分量进行限幅,实现谐波和无功电流在各台多功能并网逆变器之间按补偿容量分摊。最后,在一个微电网实验平台内,利用两台10kVA的多功能并网逆变器并联实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

单相光伏并网逆变控制器的优化

针对单相光伏并网系统中直流母线电压纹波比较大的特点,提出一种新型的周期数组滤波器,对逆变电压环控制器的输出进行二次谐波分量的检测与滤除,有效地抑制电压纹波对并网逆变控制器中输出电流参考的不利影响,从而降低并网电流的畸变率.另外针对并网逆变器中滤波电感值随电流变化导致低功率输出时并网电流畸变较大的现象,在电流环控制器中加入串联电感补偿算法,改善逆变器在低功率输出时的并网性能.最后在3kW单相全桥光伏并网逆变器样机上的实验结果验证了所提出的周期数组滤波器和串联电感补偿控制算法的可行性.     

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。     

基于多功能并网逆变器的微电网电能质量研究

针对微电网中含有非线性、不平衡以及无功负荷,从而导致微电网的电压、电流发生畸变,引起谐波污染等电能质量问题。提出了一种能够实现并网发电和电能质量治理双重功能的多功能并网逆变器。集成了向分布式电网注入有功功率和对并网点处的谐波、负载无功、三相不平衡进行补偿等多种功能。最后,利用PSCAD/EMTDC验证了设计的可行性。     

光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略

光伏并网逆变器输出电压中的直流分量会给逆变器、电网以及负载带来危害,为此,提出了一种基于重复控制思想的光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略。分析了光伏并网逆变器输出电压直流分量的产生原因。引入重复控制思想,以载波周期为单位检测光伏并网逆变器输出电压直流分量,并将每个载波周期检测得到的输出电压直流分量结果之和作为反馈与输出电压PI控制环一起调整正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)占空比,实现对光伏并网逆变器输出电压直流分量的补偿。实验结果验证了该策略的可行性。     

提高弱电网下并网逆变器稳定性的复合补偿策略

采用电压前馈控制以及H∞控制组成的H∞复合控制策略,利用阻抗分析方法,分析电网阻抗对并网逆变器稳定性的影响,通过分析并网逆变器的输出阻抗特性,提出了一种在电压前馈通道引入复数滤波器以及在系统前向通道引入超前校正环节的复合补偿方法,以此提高并网逆变器在弱电网下的稳定性。最后,在MATLAB/Simulink中对所提方法进行仿真实验,结果表明,通过在电压前馈通道引入复数滤波器以及系统前向通道引入超前校正环节,可以提高所用策略对电网阻抗的适应能力。     

基于主从控制的微电网电压质量改善策略

针对非线性不平衡混合负载易导致微电网母线电压畸变和不平衡的问题,目前大多采用增加额外的电能质量治理装置来提高母线电压质量。鉴于逆变器具有与电能质量治理装置相同的拓扑结构,本文将微电网母线电压质量治理问题转化为连接在微电网母线上的多逆变器输出侧电压质量治理问题,提出利用并联在微电网母线上的多逆变器系统对母线质量进行治理的策略,即将电能质量治理功能嵌入到从逆变器中,利用从逆变器实现逆变后的剩余可用容量抑制微电网母线电压谐波和不平衡。本文首先以单台逆变器为例,对非线性不平衡混合负载造成逆变器输出电压质量下降的原因进行分析,在此基础上,提出利用从逆变器剩余可用容量来补偿负载中的谐波、负序电流分量,而负载中的基波电流和零序电流分量则有主从逆变器共同分担。该控制策略有效的降低了逆变器输出侧电压的畸变率和不平衡度,避免了增加额外的电能质量治理装置,降低了系统成本。最后通过在PSCAD仿真环境下搭建仿真模型验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

非隔离型H6桥单相光伏逆变器无功补偿调制及并网电流波形改善控制

为满足新的并网标准对单相光伏并网逆变器无功补偿功能的要求,针对非隔离型H6桥单相光伏逆变器,该文提出一种具有无功补偿功能的分段调制策略。分析与讨论了H6桥单相拓扑输出无功功率时,在输出电压过零点及电流过零点,并网电流产生畸变的原因。采用比例–积分–谐振(proportion integration resonance,PIR)控制器来抑制并网电流的直流分量。并通过构造PIR全程滑模面,推导并网电流滑模控制律,平滑了H6桥在两种调制模式的过渡过程,改善了并网电流的波形控制。最后,搭建了5 k V?A单相光伏并网逆变器的实验系统,并通过对实验结果的分析,验证了理论分析的正确性以及所提调制方法与控制方案的有效性。     

光伏并网逆变器的电流扰动观测控制方法研究

并网逆变器的输出电流质量易受到电网电压状态及逆变器系统参数的不确定性等因素的干扰。根据扰动观测器控制原理,建立电流控制的扰动观测模型,并设计电流扰动观测控制器,该方法将电网电压与直流侧电压变化设定为外部扰动变量,提高电流控制对这两种扰动的抗扰动性,同时可对输入功率变化时电路参数出现的差异性进行补偿控制,提高电流动态响应速度并减少输出电流谐波。仿真与实验结果表明,该电流控制方法可有效抑制三相电网电压不平衡或畸变状态造成的电流谐波,并改善在低输入功率状态的逆变器输出电流质量,当输入功率发生突变时,输出电流的响应速度与质量都得到明显提升,同时降低了光伏逆变器的最大功率跟踪过程时间。     

针对电网阻抗的大型光伏并网系统稳定性分析与提高策略

大型光伏并网系统中,一般采用多逆变器并联结构来提高总的光伏并网系统的容量。由于光伏电站的结构特点,随着并网容量的增加,电网阻抗值相对于某一个光伏发电单元而言将会被等效放大,从而导致逆变器控制策略失效且并网失败。文中在光伏并网系统开关平均模型的基础上,详细分析了电网阻抗对于逆变器输出电压和电流的影响,并针对电网阻抗导致的光伏并网系统的不稳定现象,采用虚拟阻抗思想,通过输出电流反馈,实现指令电流与输出电流的协调配合,等效消除电网阻抗对并网电压稳定性和并网电能质量的影响,从而保证系统的稳定运行。最后,通过仿真分析和试验验证了理论分析的正确性。     

基于光伏逆变器实现的无网侧电流互感器谐波补偿方法

配电网中非线性负载日益增多,带来了严重的谐波危害。同时,分布式并网光伏逆变器在配网中应用越发广泛,因此利用其富余容量有效解决电网的电能质量问题,具有重大工程价值。然而受安装位置及接线方式影响,光伏逆变器通常无法通过采样得到电能质量治理功能所需的系统侧或者负荷侧谐波电流。因此本文研究了一种无网侧电流互感器情况下利用光伏逆变器实现谐波补偿功能的方案。通过光伏逆变器朝电网注入特定频率和波形的电流,然后利用阻抗估算的方法得到电网阻抗估算值,再检测系统电压中的谐波分量与之前得出的电网阻抗估算值计算得到网侧谐波电流值,从而进一步通过闭环控制补偿系统中的谐波电流。仿真试验证明,该方案在无网侧电流互感器的情况下,能够实现光伏逆变器的谐波补偿功能。     

不同电流检测方法对并网逆变器用于电能质量治理的比较分析

现有可再生能源发电并网系统出力具有的间歇性、波动性等特点降低了其设备利用率。兼具电能质量治理和并网功能的复合功能并网逆变器的提出提升了并网设备利用率并改善了并网电能质量。针对其重要环节之一的负荷电流补偿分量检测与提取,本文研究了三相三线制电路在不平衡和非线性负载下两种电流检测方法的差异,并对这两种方法进行运算复杂度进行分析,这两种方法分别是依据p⁃q理论而来的ip⁃iq检测法和基于CPT(conservative power theory)理论的检测法。通过Matlab/Simulink建立的系统模型进行仿真分析。仿真结果表明在不平衡和非线性负载下基于CPT理论的电流检测法可以更灵活地检测出负载电流各分量,但ip⁃iq检测法所需运算量更少。