不平衡电压下并网逆变器的控制策略研究

不平衡电压下并网电流的质量是并网逆变器重要的性能指标。使用不平衡电压下并网逆变器的数学模型和瞬时功率理论,推导出三相平衡电流的参考指令;进而使用基于复矢量滤波器的正负序分离方法得到电网正序电压;最后对多步预测的有限控制集模型预测控制算法(finite control set model predictive control with multi-step prediction,FCS-MPCMSP)进行改进,奇数周期采用传统算法,针对传统算法忽略模型误差的问题采用反馈校正的思想对其进行补偿,偶数周期同时选取最优和次优电压矢量对应的开关状态,再进一步求取2个开关状态中的最优开关状态,减少算法的计算量。仿真和实验结果验证本文算法的有效性。     

不对称电网电压下光伏并网逆变器控制策略研究

光伏并网逆变器直接功率控制系统的两相静止坐标系模型无需旋转变换就可以实现无锁相环运行。但系统相关变量为交流量,采用比例积分(PI)控制不能实现无静差调节。并且在不对称电网电压的情况下,不能同时实现系统输出功率和网测电流质量的控制。针对上述问题提出一种协调自抗扰直接功率控制的设计方法,无需对网侧电流的正负序分量和电网电压负序分量进行提取,能够简化系统控制结构,提高鲁棒性。其中,为了避免电网频率变化影响,电网电压的正序分量分离采用自适应陷波滤波器技术。为了网侧电流和瞬时功率的协调控制,在自抗扰直接功率控制策略基础上,功率给定值采用加权的方法来获得。最后借助Matlab/Simulink对该文所提出的策略进行仿真,验证所提控制算法的有效性和可行性。     

不平衡电网电压下光伏逆变器控制方法的改进研究

针对电网电压不平衡条件下光伏并网逆变器的控制性能变差的问题,在基于传统双d-q同步旋转坐标系的PI调节器基础上引入具有动态跟踪频率变动的降阶谐振环节,形成新型比例积分一阶谐振(proportionalintegrator and reduced order resonance,PIROR)电流控制器。该控制器不需对不平衡下的正负序电流进行分解,对输出电流可无差控制。加入具有跟踪频率变动的一阶谐振环节可保证同步控制负序电流的精确度,同时谐振系统结构相对简单,易于工程实现。仿真结果表明,在电网不平衡扰动下,该控制方案可提高光伏逆变器在不平衡电网电压下运行的动态性能和运行的可靠性。     

不平衡电网电压下T型三电平光伏并网逆变器的有限集模型预测控制

为实现电网电压不平衡时对T型三电平光伏并网系统输出功率和电流质量的控制,以达到入网功率平稳或电流正弦为控制目标,结合光伏阵列输出功率前馈,在两相静止坐标系下提出一种直流母线电压外环PI控制、并网电流内环有限集模型预测控制的控制策略,并在电压外环中引入2倍频陷波器以获得平滑的入网功率参考值。仿真结果表明:当电网电压不对称时,采用所提控制策略能够实现对入网有功、无功功率2倍频脉动及负序电流的分别抑制或协调控制,且并网电流谐波畸变小、入网电能质量高,同时实现T型三电平逆变器的中点电位平衡。     

不平衡电网电压下MMC滑模变结构控制策略

根据滑模变结构控制的原理,设计不平衡电网电压下模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)的控制策略。首先,根据MMC的拓扑结构建立其稳态和不平衡电网电压下的数学模型;然后,在数学模型基础上提出一种滑模变结构控制策略,再依据不同的控制目标设定出各自的参考值;最后,在Matlab/Simulink平台上与PI控制的仿真对比和在硬件样机实验结果验证该控制策略的可行性和优越性。     

孤立电网条件下电压源逆变器并网稳定性研究

重点研究了利用下垂控制策略的电压源型逆变器与孤立电网并联运行时,由功率不平衡引起的系统频率波动对逆变器并网稳定性造成的影响。首先建立了基于电压电流双环控制的逆变器状态空间模型,利用参数敏感度分析方法,证明了电压源逆变器在旋转坐标系下采用比例积分控制器时,其并网电流稳定性几乎不受系统频率波动的影响。在此基础上,采用了一种改进的下垂功率控制器,改善了逆变器与孤立电网并联运行时,其功率调节的动态特性;最后通过仿真验证了所提理论及算法的有效性。     

PMSG发电系统不平衡电网下网侧变流器控制研究

文章通过对电网不平衡情况下风力发电系统的分析,提出了以抑制负序不平衡电流为主要控制方法的网侧变流器控制策略。为维持不平衡下直流母线电压的稳定,提出电流微分前馈的控制方法,结合以上两点控制方法设计出电网不平衡下永磁直驱风力发电系统网侧变流器综合控制策略,该控制方法结构相对简单、有效,并具有一定的低电压穿越能力。最后在Matlab/Simulink下仿真验证了3 MW永磁直驱风机控制的有效性。     

谐波电网下并网逆变器多次采样的改进功率控制

为提高并网逆变器在谐波电网电压下的适应能力,改善系统输出电能质量,文章提出了多次采样的改进功率控制策略。该策略在传统直接功率控制基础上,引入谐振控制器,通过选择电流或功率反馈信号,实现了三相并网电流正弦性和输出有功功率、无功功率平稳无波动。同时,在改进功率控制基础上引入多次采样策略,解决了由脉宽调制(PWM)并网逆变器DSP数字控制过程中的延时,而导致谐振控制器实际谐振频率与设定频率偏离的问题,改善两种控制目标下的谐波抑制效果。在Simulink中搭建并网逆变器系统模型进行仿真,验证了所提出策略的有效性。     

单相光伏并网逆变器网压滑模预测前馈控制

为快速准确补偿单相配电网末端的非理想网压对单相光伏并网逆变器并网电流的影响,并对谐振频率处电流环延时进行超前补偿,提出一种基于滑模预测控制的网压前馈控制策略。本文将融合了参考轨迹预测、在线校正的滑模预测控制器的输出量与网压动态预测模型前馈量共同拟合,作为新的网压预测输出,并在滑模预测控制器设计中引入改进型延时复合控制谐振器,以简化谐波预测器设计与数字化实现。在5 kW实验样机上实现此设计方案,并通过实验结果验证所提控制策略的正确性及有效性。     

非理想电网下并网逆变器复数控制器及其控制簇研究

针对电网出现的频率偏移、不平衡及含有低次谐波等问题,提出一种基于αβ静止坐标系可消除交流稳态误差的通用型复数控制器,此通用型复数控制器可等效变换成正序准PCI(QPCI)、正负序解耦准PCI、正负序2阶解耦准PCI以及高次正负序解耦准PCI网逆变器对称、稳定输出。最后在三相并网逆变器基础上建立仿真和实验,验证通用型复数控制器及其控制簇的正确性及优越性。     

基于电网电压前馈的光伏并网逆变器的仿真与实现

介绍了光伏并网逆变器的基本原理和拓扑结构;提出了一种基于电网电压前馈和电流跟踪控制技术的并网控制方法;建立了仿真模型;给出了系统控制的软件和硬件设计.在一台10kHz,3kW的实验样机上对该方案进行了实验,实验结果验证了该方法的有效性.     

电网频率波动时LCL并网逆变器重复控制研究

针对电网频率波动时,并网电流畸变和谐波较大的问题,提出了静止坐标系下LCL并网逆变器的重复控制策略,该策略可有效降低并网电流谐波畸变率;在静止坐标系下,LCL并网逆变器数学模型无耦合现象,省去了复杂的解耦运算,从而该控制策略简单易实现;在确定电路参数的基础上,对重复控制进行了参数设计,并通过仿真试验证明了理论分析的正确性。研究成果对于提高电能质量意义重大。     

电网电压不平衡下六边形变换器的微分平坦控制策略

六边形变换器（Hexverter）作为一种具备多端口、低频性、高可靠性等特点的AC/AC变换器的拓朴结构,能够适用于海上风电领域。但当Hexverter应用于海上风电时,由于自身的非线性特性,线性的PID控制策略的控制效果不佳。将非线性的微分平坦控制（DFC）与Hexverter相结合,通过分析其稳定性,提出了Hexverter的微分平坦控制策略。在Matlab环境和RT-LAB半物理实验平台中建立了Hexverter的微分平坦控制系统对多种工况进行仿真对比,验证了本文所提出微分平坦控制策略的可行性。     

不平衡电网电压下双馈电机的协调控制策略

分析了在电网电压不平衡情况下双馈风力发电系统的运行特性.在此基础上,提出了不平衡电网电压下双馈电机的转子侧与网侧变换器协调控制策略,即以电磁转矩、定子侧无功功率以及总输出功率的2倍频脉动量为控制目标,计算出所需的补偿电压,叠加到转子侧与网侧变换器的参考电压中,从而通过补偿控制作用实现对脉动量的抑制.在MATLAB/Simulink 中对1.5MW双馈感应电机(DFIG)接入电压不平衡的电网情况进行了仿真,验证了所提出的控制策略可以有效抑制双馈电机的电磁转矩、无功功率和总输出有功功率脉动.     

准Z源级联光伏并网逆变器功率平衡控制

提出一种基于准Z源级联逆变器功率平衡控制的调制波分配方法,该方法的核心是将系统所需无功功率由某一个级联单元提供,并网有功功率由所有级联单元平均分配,然后按这一功率分配原则生成各级联单元调制波;由于准Z源级联逆变器结构特点,在应用时直通占空比存在一定约束条件,因此基于调制波分配方法,推导出实现功率平衡控制的准Z源级联逆变器的直通占空比约束条件;最后通过载波移相调制控制各级联单元逆变实现并网。仿真与实验结果验证级联单元输入功率不平衡时,该策略能有效保障直流母线电压的稳定和光伏模块最大功率输出,实现单位功率因数并网。     

DFIG-DVR系统在不平衡电网电压下的运行特性

针对双馈风电机组(DFIG)在电网电压不平衡时,二倍频扰动分量会造成定转子过电流、功率脉动、转矩脉动等一系列电气和机械的问题,提出了新型DFIG-DVR系统,即串联DVR始终维持DFIG定子端电压恒定,从根源上隔离电网不平衡故障的影响,从而在整个故障运行过程中,DFIG仍可以实现转子侧变换器功率解耦控制和网侧变换器维持直流电压恒定的目标。采用PSCAD/EMTDC建立DFIG-DVR系统模型,对比分析了电网电压不平衡时DVR的不投切与投切对DFIG的影响。结果表明,在电网电压不平衡条件下,所提控制方案可以实现DFIG的平衡运行。     

电网电压不平衡下变速恒频双馈感应电机的自适应控制

着重研究双馈感应电机在电网电压不平衡条件下的不间断运行控制问题。利用对称分量法将三相不对称向量分解成正序、负序、零序分量给出的电网电压不平衡情况下的双馈感应电机数学模型,使用非线性自适应控制技术综合设计了电机转子电压的鲁棒自适应控制器。理论分析和仿真研究表明,即使在系统参数和外部干扰存在的情况下,设计的控制器仍可以保证：系统安全可靠的运行、最大风能跟踪、输出恒压恒频的电流以及电网电压不平衡情况下的电机不间断运行。     

基于EIO光伏并网逆变器非奇异快速终端滑模控制设计

为了减小外界干扰和系统参数的不确定性等因素对光伏并网逆变系统的影响,文章提出了基于非奇异快速终端滑模控制的光伏并网逆变器控制策略。设计了基于等价输入观测器的光伏并网逆变器干扰项补偿器,推导了在参数不确定和外界干扰情况下的逆变器的反馈控制律。仿真结果表明,采用扰动观测器与非奇异快速终端滑模控制相结合的策略,增强了系统的鲁棒性,提高了跟踪精确度,系统具有良好的动态性能。