面向串联补偿三相并网逆变器的模拟阻抗控制策略

串联补偿是一种提高可再生能源发电站长距离输电能力的常见方案,然而并网逆变器和串联补偿电力线之间的相互作用会带来振荡问题,威胁电力系统的安全运行。为此提出一种无锁相环的扩展模拟阻抗控制策略,在弱电网和高串补度电网中稳定系统。此外,还通过稳定性分析验证该方法的有效性;进行特征值分析,以指导参数设计。最后,通过模拟和实验结果验证了理论分析和所提控制策略的有效性。     

三相LC型并网逆变器阻抗建模及稳定性分析

三相LC型并网逆变器由于其结构简单,对高频谐波具有良好的滤波效果,在光伏发电中获得了广泛应用。然而在弱电网下,LC型逆变器拓扑结构、控制器参数及线路阻抗相互交织,系统的稳定性面临严峻挑战。针对该问题,首先对跟网型三相LC型逆变器在强电网下运行时的稳定性进行分析,在此基础上,建立了考虑锁相环(PLL)动态的逆变器输出阻抗模型,基于阻抗稳定性判据分析了各个控制器参数对弱电网下并网逆变器级联稳定性的影响,为工程应用中控制器参数设计提供理论指导,最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

基于频率耦合阻抗模型的海上风电并网系统振荡稳定性分析

海上风电的大规模开发利用可能会引起次(超)同步振荡事故,降低系统的稳定水平,因此亟需一种能准确分析海上风电并网系统振荡稳定性的方法.为此,首先建立设备的频率耦合阻抗模型,根据系统的拓扑结构,形成海上风电并网系统的阻抗网络模型,由网络的传递函数得到系统的聚合阻抗,根据聚合阻抗的频率特性获得系统的振荡模式并判断模式的稳定性...     

三相并网逆变器闭环输出阻抗建模及其优化

变压器漏感、线路阻抗等导致实际电网存在阻抗,并网逆变器输出阻抗与电网阻抗不匹配容易导致并网逆变器的稳定性变差,甚至不稳定。采用阻抗稳定判据对系统稳定性分析时,研究并网逆变器的闭环输出阻抗特性至关重要。首先在静止坐标系中建立了并网逆变器的闭环输出阻抗模型,并对电网存在阻抗情况下系统稳定性机理进行了研究。针对数字控制系统中计算延时和PWM调制等效延时对闭环输出阻抗的影响,提出了一种阻抗优化方法,以增大闭环输出阻抗幅值,提高系统的稳定性。采用改进阻抗的方法,以网侧存在RLC阻抗为例,对并网逆变器的稳定性进行了分析以及实验验证,结果表明所提出方法的正确性和有效性。     

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。     

LCL型并网逆变器全频域阻抗分析及致稳策略

分析了基于传统控制策略的LCL型并网逆变器全频域输出阻抗特性,以及控制参数对输出阻抗在低频与高频段非耗散区域的影响因素。提出了综合电网电压前馈增益优化、有源阻尼控制延迟相位环节补偿等逆变器稳定性增强控制方法,有效改善了逆变器输出阻抗在各频段的系统特性,全面提升了复杂并网条件下,逆变器并网电流的谐波抑制能力以及系统稳定性。最后通过额定功率3 kW的LCL型单相并网逆变器原理样机充分验证了理论分析与全频域稳定性增强方法的有效性和正确性。     

基于阻抗的数字延时对单电流环控制型并网逆变器稳定性影响的分析

发现并解释了一种在逆变器输出阻抗高频处因数字控制延时而产生的"阻抗谷"的现象。在此阻抗谷处,逆变器输出阻抗的幅值急剧下降,而相位明显上升。通过波特图和复频域表征这两种方式,详细分析了电流环动态及数字控制延时对单电流环控制型逆变器的dq坐标系输出阻抗的影响,通过研究逆变器的输出阻抗模型,获得了阻抗谷的来源及其与电流环动态和延时大小之间的关系。同时,通过d-d通道阻抗匹配和广义奈奎斯特判据GNC(generalized Nyquist criterion),研究了阻抗谷对并网逆变器稳定性的影响。通过分析发现,电流环的动态和延时大小的改变均会导致d-d通道输出阻抗的幅度和相位发生剧烈变化,从而导致并网系统发生振荡。最后,实验结果验证了分析的正确性。     

三相LCL型并网逆变器d-q阻抗建模

分布式发电系统中,多个并网逆变器与配电网之间的动态交互会导致系统不稳定,采用阻抗分析法能够有效分析该问题。在d,q坐标系下对三相LCL型并网逆变器进行小信号阻抗建模,考虑并网逆变器主电路、锁相环(PLL)以及控制环路之间的联系,适用于多逆变器配网系统的稳定性分析。最后,通过与实验阻抗测量结果进行对比,验证了该方法的正确性。     

多并网逆变器系统阻抗建模及谐振特性分析

擒要:多并网逆变器系统的谐振给逆变器的稳定性和电网的电能质量带来了诸多问题。为解决谐振带来的各种问题,建立了多型并网逆变器系统阻抗模型,基于阻抗模型分析了系统谐振机理,研究了谐振特性和并网逆变器数量及电网强度的关系。并以两台并网逆变器系统为例,仿真和实验结果证明了模型的可用性和谐振分析结果的正确性。     

并网逆变器电网阻抗检测技术综述

分布式发电系统中,并网逆变器的性能同电网阻抗密切相关,而电网阻抗随着时间和电网运行状态的变化而变化,因此精确的电网阻抗测量是实现并网逆变器在弱电网场合下高性能自适应控制的关键技术。已有文献研究了电网阻抗测量技术并提出了一些可行的方法,但已有研究未明晰各方法的优缺点。为此,分类整理了已有的电网阻抗测量方法,将其分为主动测量方式,被动测量方式和准被动测量方式3大类,并且评述了各方法的特性、优缺点和适用场合。最后指出了目前还待解决的一些问题。     

LCL滤波并网逆变器逆变侧电流多次采样的单闭环控制策略

针对LCL滤波并网逆变器,研究了基于多次采样的电流单闭环控制方案。在不改变开关频率的条件下,一个开关周期内进行多次采样并更新调制信号,有效减小数字控制延时,提高了系统控制带宽和稳定裕度。定量分析了多次采样数字控制延时特性,并分析了多次采样条件下LCL滤波并网逆变器的控制性能。与常规有源阻尼多环结构相比,该方案采用电流单环控制即可实现系统稳定,无需增加传感器,从而简化了控制结构。最后通过实验验证了该方案的有效性。     

基于闭环锁频控制的并网逆变器孤岛检测方法

孤岛检测是分布式并网领域中研究的前沿问题之一。针对传统被动式检测方法检测盲区较大以及当前无盲区被动式检测方法控制算法复杂的问题,通过分析闭环锁频控制中实现频率跟踪的原理,研究闭环锁频控制的并网逆变器的高频阻抗特性,讨论各种孤岛情况下的负载阻抗特性,提出了一种新的被动式孤岛检测方法,该方法直接采用闭环锁频控制方法的输出频率,通过加入高频段阻抗检测防止了孤岛的发生。仿真和实验结果表明,所提出的被动式孤岛检测方法能够迅速准确地检测出逆变器断网情况,消除检测盲区,并且避免了控制算法复杂的问题。     

单相逆变器并网控制技术研究

设计了一种具有零稳态误差的并网逆变器系统，系统控制器由比例调节器P和谐振调节器R组成。与传统的PI控制器比较，该比例谐振控制器(PR)在基波频率处增益无穷大，因此可以完全消除稳态误差。通过理论分析，系统中采用了一种更易实现的准谐振控制器，并给出控制器参数具体的设计方法。此外，为了消除电网电压畸变或扰动对逆变器输出电流的影响，系统中引入了电网电压前馈解耦控制，改善了系统输出电流的质量。理论分析和实验结果验证了系统具有较好的稳态性能和抗扰性能。     

单相并网逆变器功率控制的实现

针对利用LCL滤波器的并网逆变器,当其采用加权电流控制时,在小电流情况下存在幅值误差和相位误差,并且由于引进了电网电压前馈,其电流控制易受电网电压影响.为此,提出了一种采用有功/无功电流控制的策略,以提高逆变器注入电网的电流幅值精度和功率因数,并免受电网电压等因素的影响.给出了该控制策略的理论依据和实现方法,并通过对5 kVA燃料电池逆变并网发电电源的试验,验证了该控制策略的正确性和可行性.     

基于阻抗辨识的下垂控制并网逆变器孤岛检测方法

为了保障安全及并网电能质量,基于并网逆变器的分布式发电系统需要具备孤岛检测功能。传统孤岛检测方法不适用于下垂控制并网逆变器,而现有适用于下垂控制并网逆变器的孤岛检测方法需要改变下垂特性且存在检测盲区的问题。为了解决上述问题,提出一种基于阻抗辨识的下垂控制并网逆变器孤岛检测方法。该方法在公共耦合点注入电压扰动,通过电压、电流扰动信号辨识阻抗,进而依据阻抗变化判定是否出现孤岛效应。利用谐波扰动注入放大孤岛前后特征量差异,提高检测灵敏性。另外,通过递归离散傅里叶变换提取扰动信号,提高了阻抗辨识的准确度和时效性。实验结果验证了所提方法的有效性。     

并网逆变器的改进无差拍控制策略

在分析无差拍控制工作原理的基础上,给出基于无差拍电流控制的推导过程,针对无差拍控制对系统参数敏感的局限性,提出一种逆变器交流侧滤波电感在线计算方法.该方法可消除电感参数变化对系统造成的逆变输出电流不稳定和相位偏移的影响.通过仿真分析和实验结果验证了该方法的可行性与正确性.     

数字控制时LCL型并网逆变器频域特性分析

电容电流反馈有源阻尼是实现LCL型并网逆变器谐振峰阻尼的一种有效方法。在此通过控制框图等效交换,揭示了采用数字控制时,由于控制延时的影响,系统实际谐振峰的频率将会改变,且系统环路增益中可能会存在2个右半平面极点。在此利用Nyquist定理,提出通过校验系统相位裕度、LCL谐振频率和1/6采样频率处的幅值裕度来判断系统稳定性,并可用于闭环参数的设计。在实验室搭建了一台6 kW的原理样机,实验结果验证了分析结果的正确性。     

采用VSG策略的MMC阻抗建模及并网稳定性分析

随着分布式能源并网的增多,局部电网逐渐呈现出弱电网特性,虚拟同步发电机（VSG）控制由于可以模拟同步发电机的特性,能够为弱电网提供惯性和阻尼支撑。本文采用谐波线性化方法对采用VSG控制策略的模块化多电平换流器(MMC)进行阻抗建模。所得到的阻抗模型在低频段主要呈容性,在高频段主要呈感性,在复杂电力系统中,可能会与电网阻抗存在谐振点。分析了VSG主要控制参数对MMC阻抗的影响,发现有功-频率下垂系数、阻尼系数和虚拟转动惯量主要影响50Hz附近的阻抗。根据阻抗稳定性判据对MMC并网系统进行稳定性分析,发现并网系统在高频段有振荡的风险。