基于双二阶广义积分锁频环的光伏并网发电系统仿真研究

电网不对称故障时,光伏发电系统中的负序分量和谐波分量会影响并网逆变器中的锁相环及控制算法。文章提出一种具有自适应滤波的双二阶广义积分锁频环技术,用于电网电压和并网电流正负序分量的提取以及电网电压同步信号的检测,并将该技术引入到正负序双电流环控制策略,通过优化不平衡控制策略中锁相环的方法,提升光伏并网逆变器整个控制系统应对电网不对称故障的能力。通过Matlab/Simulink软件平台搭建基于DSOGI-FLL锁频环的光伏并网发电系统模型并进行了仿真研究,结果表明,文章控制策略在电网不对称故障时有助于消除有功功率的2倍频波动以及抑制并网电流中的谐波分量。     

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。     

电网畸变下两相静止坐标系的改进同步信号检测方法

新能源并网发电过程中逆变器需要获得同步的正弦信号,在电网电压不对称、畸变和频率变化等复杂工况下,电网电压含有正序、负序及谐波分量,对电网同步正弦信号的检测造成很大的干扰。基于此,提出在两相静止坐标系下,首先,将Hilbert变换与Clark变换相结合,利用简单的数学运算消除负序分量,从而分离出正序电压信号;其次,为了从分离的正序信号中提取出同步信号,将两相静止坐标系下的正序分量作为正弦幅值积分器(sinusoidal amplitude integrator,SAI)的输入信号,通过设计的复合正弦幅值积分器消除正序中的谐波分量;最后,分析频率变化对所提取同步信号的影响,构造正序分量频率自适应算法,使得同步信号的提取更加准确。仿真与实验结果表明,所提算法在复杂工况下可提取精确的电网同步正弦信号,具有良好的频率自适应特性。     

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。     

一种新颖的三相不平衡电网的锁相方法

针对电网故障时可能出现的三相电网电压不平衡的情况,提出一种静止坐标系下通过梯度下降法直接估测正负序分量的方法。该方法结构简单,无需将电网电压变换到同步旋转坐标系下,在静止坐标系下通过数值算法求解根据梯度下降法原理得到的非线性方程组,进而直接估测出正负序分量的幅值、相位和频率。通过实验评估该锁相方法的性能,实验结果表明,所提方法在电网发生不平衡故障时,具有较快的响应速度,即使电网电压在故障后相位、幅值和频率均有大幅跳变时,锁相环也基本能在两个工频周期以内完成锁相。     

三电平光伏并网逆变器低电压穿越的控制策略

为满足光伏逆变器并网要求,针对电网电压在对称跌落和不对称跌落情况,分别采用不同的低电压穿越控制策略。当发生对称跌落时,封锁电压外环,电流内环给定指定值;当发生不对称跌落时,采用电压前馈算法有效抑制跌落瞬间的电流冲击;快速的正负序分量提取和精确的电网电压同步信号,保证控制信号提取的实时性;抑制负序电流分量,保持三相电流平衡并动态调节无功电流输出,满足无功支撑要求;有源阻尼控制将保证系统的稳定运行。基于10 k W三电平光伏并网逆变器,进行Matlab/Simulink仿真和现场实验。结果表明,控制策略能有效抑制并网电流的瞬间冲击并具有较高的正弦度,从而保证在电网发生跌落期间的安全穿越。     

直驱型风力发电变流器低压穿越控制策略研究

研究了直驱型风力发电变流器系统低压穿越控制策略。首先提出了一种对三相电量进行快速准确的正负序分离软件锁相环。在此基础上,为消除直流电压的二次谐波,采用正、负序双电流内环控制不对称运行控制策略。正负序分离软件锁相环采用了正负序级联延时信号消除法,能够实现对三相电压电流基波正负序分量在同步旋转坐标下的快速提取,并且通过选择不同的参数,可以滤除任何次数谐波的干扰。该方法无需采用滤波器,从而同时具备了稳态精确性和动态快速性。现场实验结果表明,该软件锁相环为三相并网型风力发电变流器在电网发生跌落及谐波畸变时提供了良好运行控制提供保障,正负序双电流内环不对称运行的控制策略保证了在电网电压不对称跌落时的正负序分离控制,消除了直流电压的二次谐波。     

电网畸变条件下有源电力滤波器同步锁相研究

电网畸变条件下,如频率脉动、电压谐波过大和存在直流分量时,会导致有源电力滤波器的锁相精度下降,为此提出了一种由滑动平均滤波器(MAF)和同步锁相环(SRF-PLL)组成的有源电力滤波器同步锁相方法,该方法在同步旋转坐标系中利用滑动平均滤波器(MAF)从畸变电网信号中提取精确的基波正序分量,保证了SRF-PLL无静差、高精度的跟踪电网的相位,从而使有源电力滤波器在电网畸变条件下具有很好的适应性,仿真和试验结果验证了该锁相方法的有效性和优越性。     

HFLMI并联系统改进虚拟阻抗及功率滤波新方法

为改善传统逆变器应用中需要采用工频变压器实现电气隔离和电压匹配,从而导致并联系统体积大、重量沉、效率低、动态响应特性差、及音频噪声大的缺点,以三相高频链矩阵式逆变器(HFLMI)为功率接口,在研究三相高频链矩阵式逆变器HFLMI并联的基础上提出一种新的功率滤波方法,该方法采用二阶广义积分器(SOGI)对坐标变换后的采样电压、电流进行滤波,用滤波后的量进行功率的计算。针对传统虚拟阻抗控制易使并联系统对电流噪声高度敏感的问题,研究基于SOGI的虚拟阻抗控制与改进前级功率滤波相结合的控制方法。仿真和实验验证所提控制方法的可行性和有效性。     

基于二阶广义积分的风电系统电压跌落检测法

随着风力发电装机容量的不断增大,风电在电网中所占比重也越来越高,这就要求并网风电系统应具有低电压穿透能力。在电网电压发生跌落的情况下,为了使风电系统保持并网状态,对电网进行支撑并穿越故障,文章提出一种准确的、快速的电网故障电压检测方法——正序电压检测方法。该方法能在电网电压发生故障下做出快速的、精准的频率自适应响应。该电压检测系统包括正交信号发生器(QSG)、正序分量计算(PSC)和锁相环(PLL)3部分,系统中应用了二阶广义积分正交信号发生器。系统的输入为电网电压,输出为实时的相位角、正序电压分量和故障信号。通过对系统研究和仿真,表明该系统在电网发生故障时可有效地检测到故障信号。     

δ算子离散化的二阶广义积分实现单相光伏逆变器并网控制

为了实现单相光伏逆变器交流并网电流的无静差输出,获得良好的并网性能,提出一种基于δ算子(Delta算子)实现广义二阶积分(SOGI)的单相同步旋转坐标系并网电流数字控制策略。运用二阶广义积分器,使单相电网电压与并网电流产生90°相移,得到α、β正交坐标系下的电压电流矢量,并构造出单相同步旋转坐标系。实现了基于同步旋转坐标系的单相电网电压数字锁相环控制与并网电流的无静差输出控制。与基于移位算子q的Z变换数字实现方法相比,在快速采样情形下离散模型更能趋近于连续模型,避免了SOGI幅值和相移的误差以及Z变换引起的数值不稳定等问题。仿真与实验结果证明了理论分析的可行性,系统具有良好的并网性能。     

基于虚拟磁链DPC的电压型整流器控制系统研究

对电压型PWM整流器(VSR)的直接功率控制(DPC)系统进行研究,针对采用虚拟磁链实现无电压传感器电压观测存在的模型预测误差问题,提出一种基于牛顿插值原理对模型观测电压进行修正的虚拟磁链模型预测直接功率控制策略,通过牛顿插值法修正电网电压估算值,同时引入内模反馈校正环节对模型预测相邻时刻瞬时功率所产生的误差进行修正,...     

基于SMES协同去磁的双馈风力发电机高电压穿越控制策略

针对风电场双馈感应式发电机(DFIG)在遭受电网电压暂升扰动而脱网运行的问题,从DFIG在暂升扰动下定子磁链暂态行为出发,分析磁链序分量在转子侧相互叠加导致DFIG难以完成高电压穿越(HVRT)的机理过程,为解决传统去磁控制存在裕度有限不能应对严重暂升扰动,且响应时间缓慢问题,提出了超导磁储能系统(SMES)协同去磁控制的方法,在去磁电流削弱磁链直流分量与负序分量的同时,SMES协同向DFIG转子侧快速注入无功电流,帮助电网电压恢复,实现DFIG在遭受严重暂升扰动下的高电压穿越。在Matlab/Simulink中搭建双馈感应发电机与超导磁储能系统协同控制仿真模型,验证了在对称暂升扰动和不对称暂升扰动下所提方案均能实现DFIG高电压穿越。     

30KVA光伏并网逆变器的设计及控制研究

该文介绍了30kW光伏并网用三相逆变器主电路设计和并网系统的控制方案.系统采用恒电压跟踪技术,使太阳电池输出功率达到最大,采用软件锁相使输出电流同步跟踪电网电压相位,并具有电网掉电识别、过流、欠压和监控等功能,保证了光伏并网发电的安全运行.     

单相光伏逆变器电压穿越控制策略

提出一种适用于单相光伏并网逆变器的在电网电压故障时刻有功和无功功率实时调整的控制策略,实现逆变器的高电压及低电压穿越。为了快速准确地检测跟踪电网电压,消除A/D采样和输出滤波网络延迟的影响,提出一种瞬时值预测算法,实现对电网电压的快速跟踪。实验验证了该策略的可行性和有效性。     

直驱风电机组低电压穿越改进控制方法仿真研究

采用改进的瞬时对称分量法对电网电压瞬时值进行对称分量分解,提出了电网电压不对称跌落时D-PMSG的低电压穿越控制策略,按照电网电压正序分量和额定电压的比值减小发电机功率,并在解耦控制中分别控制正序和负序分量,正序通道完成能量的传输,负序通道产生和电网负序电压相等的负序电压,从而保证网侧逆变器电流中无负序分量,避免了逆变器非全相过负荷,充分利用其容量。仿真结果研究表明,提出的改进控制策略实现了不对称故障下的低电压穿越,并且保持了逆变器三相电流对称。     

新型MPPT算法在两级式光伏并网系统中的应用

以光伏发电系统为研究对象,分别结合相应的控制算法建立了一种带有最大功率点跟踪(MPPT)功能的光伏并网系统,并利用Matlab软件进行了仿真。仿真结果表明,前级Boost电路基于新型算法——变步长扰动观察法实现了最大功率点跟踪的功能;后级逆变电路采用电压外环、电流内环的双闭环控制方式,使逆变器的输出能准确、快速地跟踪电网电压变化,并与电网电压保持同频、同相。该系统的输出为纹波较少的正弦波形,功率因数接近于1,可满足光伏并网对逆变器的要求。     

含不平衡负载的微电网中三相微源逆变器的VSG控制策略

在离网模式下,微电网中虚拟同步发电机的输出电压易受不平衡负载影响。针对此问题,文章基于一阶全通滤波器(All-Pass Filter,APF)的电压电流正、负序分离方法,利用正序功率和正序电流建立了改进VSG控制模型,改善了VSG输出电压参考。采用比例积分(Proportional Integral,PI)+准比例谐振(Quasi Proportional Resonant,QPR)电压调节器对VSG输出负序电压分量进行控制,论证了PI+QPR调节器抑制负序电压分量的优良性能。最后,仿真结果验证了该控制策略的有效性,该方法有效地改善了三相微源逆变器输出电压的对称性。     

不对称电网电压下基于正负序分量检测风电换流器控制策略

提出了不对称电网的概念,阐述了电网电压不平衡产生的原因和典型的故障类型,给出了滤波器法和1/4周期延时法2种正负序分量检测方法。在正负序分量检测的基础上,讨论了针对不对称电网的改进的双闭环控制方案,通过建立正负序d、q坐标轴下的电流、电压和功率的方程,使得改进以后的双闭环系统可以使PWM换流器工作在不对称电网中,并保持输入电流正弦以及输出直流电压恒定。使用Matlab/Simulink工具进行了仿真验证,结果表明：基于正负序分量检 测的双闭环控制策略能够在对称和不对称电网下都有良好的表现,因此可以实现故障电网下的不间断运行。     

局部阴影下光伏电站参与一次调频的控制策略

针对采用光伏虚拟同步发电机（PV-VSG）控制策略的光伏电站参与电网一次调频的问题，考虑光伏阵列受局部阴影遮挡的情况，提出一种基于自适应虚拟惯量的有功备用式PV-VSG控制策略，采用粒子群优化算法实现局部阴影条件下光伏阵列的最大功率点跟踪和减载备用运行，并根据电网频率变化过程中不同阶段的特性，自适应调节虚拟惯量参数以减小频率超调量并加快频率的恢复速度。此外，为了使调频模式下光伏电站内各PV-VSG的有功功率合理分配，采用一种基于等可调容量比的有功分配策略，使站内各光伏机组具有相同的调频功率裕度，避免部分光伏机组的过度调节。最后，以10 MW光伏电站参与电网一次调频为例进行仿真分析，验证了所提控制策略的有效性。