弱电网下LCL滤波并网逆变器自适应电流控制

由电网电压谐波以及电网阻抗变化等引起的电网不确定性严重影响LCL型并网逆变器的电流控制。电网电压比例前馈因实现方便且可有效地抑制电网谐波的作用而获得了广泛的关注,但少有文献探讨其在电网阻抗大幅变化即弱电网下的性能。该文分析表明,弱电网下该前馈补偿会大幅降低电流控制的稳定裕度。随着电网阻抗中感性成分的增大稳定裕度变差,最终导致不稳定。此外,低次谐波电流抑制也会失效。针对上述问题,提出一种基于电网阻抗估测的自适应控制方法,即时修正用于前馈补偿的电压以及调整调节器参数以保证较好的相位裕度或高带宽。对比分析以及实验研究表明提出的方案可有效地提高LCL滤波并网逆变器的电网适应性。     

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。     

采用混合阻尼自适应调整的并网逆变器控制方法

由于在地处偏远的分布式发电系统中,长距离的传输线以及大量变压装置的存在给电网带来一个不可忽略的等效阻抗,电网阻抗的引入会对并网系统的控制稳定性造成影响。论文对基于LCL滤波的并网逆变器控制系统进行小信号建模,以电感–电阻串联模型作为弱电网模型,研究了电网阻抗对并网逆变器控制系统稳定性的影响。论文针对无源阻尼和有源阻尼两种常用的谐振抑制方案进行了进一步分析,定量分析了不同阻尼方案下电网阻抗对控制系统的阻尼系数影响,并在此基础上提出一种弱电网工作条件下的混合阻尼控制方案;同时基于电网阻抗的在线测量实现技术,实时改变比例谐振(proportional resonant,PR)电流控制环与有源阻尼控制环的控制参数,形成基于混合阻尼的并网逆变器自适应控制策略,使得并网逆变器在各种电网阻抗条件下都可以保持稳定的控制特性。论文最后通过样机实验验证了文中所提出的并网逆变器阻抗自适应控制策略的有效性。     

并联虚拟阻抗对并网逆变器相位裕度的影响

弱电网条件下,电网表现出来的低短路容量和电网阻抗宽范围变化特性,会严重影响LCL型并网逆变器控制系统的性能及其运行稳定性。针对上述问题,以LCL型并网逆变器模型为基础建立数学模型,推导出逆变器输出阻抗与相位裕度、系统鲁棒性之间的关系,提出了并联虚拟阻抗的控制策略,以增加系统的相位裕度,使逆变器并网系统能够在宽范围电网阻抗条件下依旧保持良好的控制性能。最后通过仿真及实验验证了该控制策略的正确性和有效性。     

弱电网下光伏并网逆变器谐振抑制方法综述

“双碳”目标背景下电力系统形成“高比例可再生能源”和“高比例电力电子设备”的“双高”趋势,以致电网呈现弱电网特性。弱电网下电网阻抗实时变化,导致光伏并网逆变器谐振频率偏移、逆变器集群多谐振峰等稳定性问题。针对光伏并网逆变器在弱电网下最新的谐振抑制方法尚未得到系统地归纳总结,从弱电网下逆变器单元谐振抑制方法和逆变器集群谐振抑制方法两方面综述“双高”电力系统下光伏并网逆变器谐振抑制热点控制方法,为光伏并网逆变器的稳定性提升指明发展方向。     

弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器自适应改进前馈策略

LCL型并网逆变器采用网压比例前馈策略可以有效地抑制电网背景谐波,但在弱电网下,随着电网阻抗的增大,系统逐渐失稳,同时再考虑锁相环影响,系统鲁棒性大幅降低。为此,本文首先建立包含锁相环以及网压比例前馈的LCL型并网逆变器阻抗模型,并采用阻抗分析法进行稳定性分析;提出了在锁相环以及网压前馈通道前串联陷波器对逆变器等效输出阻抗相位进行补偿的改进策略,在提升系统鲁棒性的同时保留网压比例前馈策略谐波抑制能力。然而,改进策略无法满足电网阻抗宽范围变化时系统稳定的要求,因此在改进策略的基础上加入了自适应环节,通过电网阻抗测量技术结合粒子群优化算法对陷波器参数进行自适应优化,从而提升系统在电网阻抗宽范围变化时的鲁棒性。最终通过仿真与实验验证了自适应改进策略的正确性和有效性。     

LCL型三相并网逆变器自适应控制策略及其参数设计

针对LCL型三相并网逆变器,为改善传统控制策略无法适应输出功率变动带来的稳态误差影响,提出一种基于RBF网络的自适应控制策略。该控制策略可根据外界条件变化,不断修正控制器参数,得到最优PI值,增强了系统稳定性和鲁棒性。为解决LCL滤波器产生的谐振问题,采用电容电流反馈有源阻尼控制,给出一种基于系统幅相特性的电容电流反馈有源阻尼系数设计方法。进行了LCL型并网逆变器并网运行仿真。仿真结果验证了所提控制方法及参数设计的正确性和可行性。     

计及并网电流控制影响的弱电网下LCL滤波器参数优化设计

现有的LCL滤波器设计方法未能有效兼顾逆变器电流控制对滤波器设计的限制以及电网阻抗对并网稳定性的约束。文章通过建立含数字延迟的弱电网下LCL滤波并网逆变器模型,得到控制性能及并网稳定性对参数设计的约束条件,建立以损耗最小、成本最低、提高对电网阻抗适应能力、提升电流跟踪性能为子目标的多目标优化模型,并采用目标函数离差排序法确定权重系数,自适应权重PSO求解。该设计方案在保证滤波性能和制造成本的同时,增强了LCL并网逆变器在弱电网下的稳定裕度。最后,通过仿真分析验证了该设计方案的正确性与有效性。     

弱电网下LCL型并网逆变器的自适应控制策略

并网电压电流双环反馈策略能够较好抑制电网的背景谐波,但在弱电网环境下,电网电感会使LCL型并网逆变器系统的相位裕度下降,造成并网电流畸变,导致系统稳定性变差。针对该问题,提出了一种基于电网阻抗检测的自适应控制策略。该策略在双环反馈控制策略的基础上,利用小信号注入法检测电网电感,并根据电网电感的变化调整并网电流前馈函数的参数,从而实现对系统的自适应控制。理论分析结合仿真及实验结果均表明,所提策略能够有效抑制弱电网下LCL型并网逆变器的并网电流谐波,显著提升电流质量,增强并网系统的稳定性。     

LCL并网逆变器的电流双闭环控制

采用LCL滤波器作为电压型并网逆变器与电网的接口,建立LCL滤波器的数学模型,提出一种基于电网侧电流外环、逆变器侧电流内环的LCL并网逆变器控制方法。该控制方法既能有效保护功率开关,又能保证系统稳定及并网电流的单位功率因数。针对该电流双闭环控制方法,给出一种基于赫尔维茨稳定判据及李纳德-戚帕特稳定判据的内外环控制器参数设计方案。进行了LCL并网逆变器并网运行仿真与实验。仿真和实验结果验证了所提LCL并网逆变器控制方法的正确性和可行性。     

基于阻抗分析法研究光伏并网逆变器与电网的动态交互影响

大量存在的并网逆变器会对分布式发电系统的电能质量和系统稳定性造成深刻影响,该文基于阻抗分析方法研究光伏并网逆变器与电网间的交互影响。论文定量分析光伏并网逆变器与电网之间由于阻抗交互影响所产生的谐波振荡,并通过基于硬件在环的分布式发电综合实验平台验证不同电网接入条件对并网逆变器稳定性的影响;推导LCL型并网逆变器的系统阻抗模型,并提出一种基于电压前馈的主动阻抗控制策略来提高逆变器与电网之间的稳定相角裕度,使光伏并网逆变器在不同的动态电网条件下均具有较好的控制鲁棒性;最后给出阻抗主动调整控制策略的设计过程和参数设计方法,并通过仿真验证主动阻抗控制策略的有效性。     

可再生能源分散接入用先进并网逆变器研究综述EI北大核心CSCD

并网逆变器是分散式可再生能源接入配电网的重要接口,随着分布式可再生能源渗透率的不断提高,并网逆变器在传统配电网中的地位越发突出。为了高效完成可再生能源分散式并网,并有效降低并网逆变器对电网的冲击,一些在装置上、结构上和功能上更加先进的并网逆变器成为了迫切的需求。针对现有的一些先进并网逆变器进行比较、分析和研究,从装置级、功能级和控制级的角度对现有先进并网逆变器进行综述。给出一些在结构上能更加灵活地将可再生能源分散接入配电网的硬件电路。研究一些适用于可再生能源分散接入的,使并网逆变器能虚拟同步发电机完成自治运行、电能质量治理、系统阻抗检测、网络阻抗控制等辅助控制功能。同时还对并网逆变器的并网同步算法和电流跟踪控制策略进行了探讨。最后,提出一个适合于可再生能源分散并网的先进并网逆变器框架。     

可再生能源分散接入用先进并网逆变器研究综述

并网逆变器是分散式可再生能源接入配电网的重要接口,随着分布式可再生能源渗透率的不断提高,并网逆变器在传统配电网中的地位越发突出。为了高效完成可再生能源分散式并网,并有效降低并网逆变器对电网的冲击,一些在装置上、结构上和功能上更加先进的并网逆变器成为了迫切的需求。针对现有的一些先进并网逆变器进行比较、分析和研究,从装置级、功能级和控制级的角度对现有先进并网逆变器进行综述。给出一些在结构上能更加灵活地将可再生能源分散接入配电网的硬件电路。研究一些适用于可再生能源分散接入的,使并网逆变器能虚拟同步发电机完成自治运行、电能质量治理、系统阻抗检测、网络阻抗控制等辅助控制功能。同时还对并网逆变器的并网同步算法和电流跟踪控制策略进行了探讨。最后,提出一个适合于可再生能源分散并网的先进并网逆变器框架。     

提高LCL型并网逆变器阻抗重塑控制鲁棒性的延时补偿方法

阻抗重塑方法通过增大LCL型并网逆变器的输出阻抗,提高逆变器对电网谐波电压的抗扰能力。但阻抗重塑控制通常采用数字控制方法,存在控制延时,降低了逆变器的稳定性,并在高于1/6采样频率(f_s/6)的频率段减小了逆变器输出阻抗的模值。为此,提出一种LCL型并网逆变器的状态预估延时补偿方法,通过补偿延时环节产生的相位滞后,优化了虚拟阻抗函数。该方法显著增大了逆变器输出阻抗的模值,提高了阻抗重塑控制的鲁棒性,使逆变器在电网含有谐波电压时满足并网电流的谐波标准。以三相LCL型并网逆变器为例进行实验,验证了控制策略的有效性。     

弱电网下并网逆变器的阻抗相角动态控制方法

由于大功率分布式发电装置散落分布,电网表现出弱电网特性,电网阻抗会影响并网逆变器的稳定性,使并网电流发生谐波振荡,甚至系统失稳。首先建立了LCL型单相并网逆变器的输出阻抗数学模型,通过阻抗分析方法研究了弱电网工作条件下并网逆变器的稳定性;然后基于系统相角裕度动态补偿控制思路,提出了一种并网逆变器的阻抗相角补偿控制策略,给出该阻抗相角动态控制策略的具体实现方法与参数设计过程,并定量分析了锁相环、数字控制延迟与阻抗相角补偿控制对逆变器输出阻抗数学模型的影响,以及阻抗相角补偿控制策略对逆变器并网电流基频相位的影响;最后结合脉冲响应法在线测量电网阻抗,设计阻抗相角动态控制方案,通过实验对该方案的有效性进行验证。     

弱电网下LCL型滤波光伏并网逆变器的控制研究

电网含有较丰富的电网电压背景谐波和较大的电网等效阻抗,会对光伏并网逆变器的入网电流质量和系统稳定性产生影响。以LCL型滤波单相光伏并网逆变器的双环无源阻尼控制方案为例,指出常规电网电压比例前馈控制在弱电网条件下不能完全消除电网电压谐波的影响,且系统稳定性会受到电网阻抗变化的影响。文章提出了一种通过并网电压完全补偿的全前馈控制策略,该方法能够使得电压谐波对入网电流的影响降至最低,并且控制稳定性也不受电网阻抗的影响,对弱电网有很强的适应性,仿真实验验证了该控制策略的有效性。     

弱电网下基于系统敏感度的逆变器自适应控制

弱电网下主要呈感性的电网阻抗具有不确定性,且宽范围变化的阻抗值会严重影响系统的控制性能。当控制系统中含有变化的参数时,采用自适应控制是一个有效的解决方案。因此,基于系统敏感度提出了一种自适应控制设计方法,其设计原则是尽可能保持控制系统的闭环传递函数不变,该方法可适用于不同的控制系统以及控制器。在LCL型并网逆变控制系统中,采用了并网电流反馈作为外环、滤波电容电流反馈作为内环的双闭环控制系统,并对其进行了敏感度分析,设计了一种自适应电流控制策略。通过Matlab/Simulink仿真平台,建立了弱电网下LCL型滤波的逆变器并网模型,仿真验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

考虑弱电网下逆变器稳定性的LCL滤波器参数优化方法

现有的LCL滤波器优化方法均是在理想电网下进行独立的分析计算,在新电源电场高占比接入的情况下容易导致所设计出的逆变器无法稳定运行。该文利用阻抗分析法得到并网稳定性对LCL参数的约束条件,以阻尼损耗最小,制造成本最低以及电流跟踪性能最佳建立LCL参数多目标优化模型,采用带压缩因子的粒子群算法进行求解,通过指标隶属度定量分析优化程度。该设计方案在兼顾经济成本以及滤波性能的同时,增大了并网系统稳定裕度,尤其适用于弱电网或者多逆变器密集接入条件下的逆变器参数设计。最后,在Matlab/Simulink仿真平台中搭建LCL逆变器并网模型,仿真结果验证了该设计方法的合理性与可行性。     

弱电网条件下基于阻抗的稳定性判据重塑

弱电网条件下电网阻抗所具有的不确定性以及宽范围变化特性会严重影响逆变器并网系统的控制性能,甚至可能导致系统不稳定。当前利用电网阻抗与逆变器等效输出阻抗的比值来判定系统是否稳定的阻抗分析法,虽然在一定条件下可以判定逆变器并网系统的稳定性,但存在表征系统稳定性裕度不准确,以及当逆变器控制参数发生变化时可能导致的传统基于阻抗的稳定性判据不再适用的问题。针对上述传统阻抗分析法存在的不足,对传统基于阻抗的稳定性判据进行了重塑,重塑后基于阻抗的稳定性判据不仅能够精确表征系统的稳定性裕度,而且对变参数控制并网逆变器也具有普适性,保持了阻抗分析法的优良特性。最后,在弱电网条件下,以三相LCL型滤波的并网逆变器模型为基础,通过仿真分析验证了文中理论分析的正确性与重塑方案的可行性。     

基于谐波线性化的三相LCL型并网逆变器正负序阻抗建模分析

在分布式发电系统中,并网逆变器作为主要的功率接口单元,其稳定性直接关系到并网系统的可靠运行。基于阻抗的分析方法可有效针对并网逆变器与电网之间的交互稳定性开展研究,因此并网逆变器的阻抗建模是进行阻抗稳定性分析的重要前提。该文以三相LCL型并网逆变器作为研究对象,采用谐波线性化方法,对锁相环(phase-locked loop,PLL)频率特性进行了建模分析,提出了一种锁相环调节器参数设计方法。同时,该文系统考虑了锁相环与数字控制延时等因素对阻抗特性的影响,结合谐波线性化和对称分量法,建立了三相LCL型并网逆变器的正负序阻抗模型。最后,对逆变器锁相环频率特性和正负序输出阻抗分别进行了仿真与实验验证,有效证明了理论分析的正确性。