光伏多功能并网逆变器迭代SMC+LADRC电流内环控制策略研究

针对LCL型三电平光伏多功能并网逆变器存在谐波谐振、系统抗干扰能力弱、电流跟踪精度低以及新型配电系统下负荷负载的多变复杂性等问题,设计了一种迭代滑模控制与三阶线性自抗扰控制相结合的电流内环综合控制器。首先,建立d-q坐标系下LCL型三电平逆变器数学模型;其次,设计迭代滑模控制与线性自抗扰控制电流内环控制器,并分析了综合控制器的传递函数、响应速度、跟踪精度和谐波谐振抑制能力;最后,通过仿真验证了文中所提综合控制策略可较好地抑制谐振和电流谐波畸变现象,且电流输出波形质量良好。     

LCL型并网逆变器的线性自抗扰控制

为了对三相LCL型并网逆变器在d-q坐标系下的电流控制进行解耦和提高其鲁棒性以及抗干扰能力,提出了一种LCL型并网逆变器的线性自抗扰控制方法。首先,建立了在d-q同步旋转坐标系下三相LCL型并网逆变器的状态空间模型,利用被控对象的"相对阶数"设计了二阶线性自抗扰控制器(LADRC),对其进行控制并给出了LADRC的参数整定方法。仿真结果表明,此控制方案能实现d,q轴电流控制的解耦,抗干扰能力和鲁棒性强于传统比例-积分控制器。     

LCL并网逆变器一阶自抗扰控制及基于粒子群优化的控制参数整定方法

在实际并网现场,电网时常包含未知、时变的扰动,故LCL并网逆变器运行工况复杂、恶劣,经常面临频繁脱网的问题.基于此,首先针对LCL并网逆变器设计了结构简单的一阶自抗扰控制器;其次,针对自抗扰控制器参数难以整定的问题,构建了包含控制误差和系统调节时间在内的多目标优化函数,并结合粒子群优化算法实现了一阶自抗扰控制器的参数整定,提高了自抗扰控制器参数设计的效率和合理性;最后,在频域中对系统性能进行分析,并通过仿真和实验验证了所设计控制器的可行性及所设计参数的优越性.结果表明,相比传统带宽法所得控制参数,带所提方法所得控制参数的一阶自抗扰控制能够使LCL并网系统获得更好的跟踪性、抗扰性和入网电流质量,且能够保证LCL并网逆变器在复杂工况下不脱网.     

一种改进线性扩张状态观测器的自抗扰控制宽频带振荡抑制方法研究

针对自抗扰控制策略在并网系统参数变化时能否维持逆变器接入弱电网的稳定性展开了进一步研究。首先,建立了计及频率耦合的自抗扰控制型并网逆变器等效单输入单输出序阻抗模型,并采用Nyquist稳定判据定量分析逆变器输出功率、电网短路比、锁相环以及自抗扰控制器参数变化对并网系统稳定性的影响。其次,针对上述参数变化所导致的弱电网下自抗扰控制型逆变器稳定性降低、宽频带振荡等问题,提出了一种改进线性扩张状态观测器(enhanced linear expansion state observer, e-LESO)的自抗扰控制宽频带振荡抑制方法。通过在传统一阶自抗扰控制器中LESO内部增添比例支路和滤波环节,重塑自抗扰控制型并网逆变器输出阻抗,拓宽其中频段(100 Hz~1 kHz)内呈正阻尼特性的频率范围,从而增强自抗扰型并网逆变器鲁棒性,实现宽频带振荡抑制。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

静止坐标系下LCL型并网逆变器控制策略的研究

通过分析三相LCL型并网逆变器在两相静止坐标系下的数学模型,提出了一种静止坐标系下利用准比例谐振(proportional resonant,PR)控制器实现入网电流无静差跟踪的控制策略。为了有效抑制LCL滤波器由于阻尼不足而产生的谐振,引入电容电流反馈来实现有源阻尼。采用频域分析法,根据稳定性、稳定裕度以及稳态误差要求,分别设计电容电流反馈系数及准PR控制器的比例系数和谐振增益系数。仿真与实验结果验证了所采用参数设计方法的正确性和所提出控制策略的可行性。     

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。     

混合坐标系下单相LCL并网逆变器控制策略研究

单相LCL型并网逆变器被广泛应用于光伏发电等领域。由于存在谐振问题,电容电流反馈有源阻尼是抑制LCL型滤波器谐振峰的有效方法,在此基础上,此处提出混合坐标系下的并网电流比例积分(PI)控制,以实现并网电流的无差跟踪。首先构造并网电流的正交分量,并在旋转坐标系下用PI控制器构建并网电流控制环路。其次,在静止坐标系下建立并网电流控制环路的数学模型,详细分析了电容电流反馈有源阻尼系数和PI控制器参数的设计方法,并给出了控制系统的性能分析。最后,通过5 kW的单相LCL型逆变器样机平台,进行了实验验证,实验结果证明了所提控制策略的有效性。     

LCL滤波并网逆变器的控制策略

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比,利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果,特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势,但是仅采用直接入网电流控制时,LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素,且可以直接控制入网电流的单位功率因数,采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对该方案进行系统建模,并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明,该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。     

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...     

三电平中点钳位型变换器线性自抗扰离散建模与稳定控制

在离散域下,建立三电平并网变换器线性自抗扰控制的数学模型,设计系统的稳定域范围。该方法设计的稳定域范围与控制周期密切相关,将原来无上界的控制器参数的选取范围大大缩小了,对现代广泛使用的数字化控制器设计具有更加实际的指导意义。该文结合三电平并网变换器的仿真,分析控制器参数对观测精度和系统控制性能的影响,确定三电平并网变换器线性自抗扰控制器参数的最佳取值范围。根据设计的离散控制器参数,针对电网电压、并网电抗以及直流侧中点电位等扰动工况,对三电平并网变换器线性自抗扰控制系统进行仿真。结果表明建立的离散控制模型正确,离散控制器参数设计方法可行,参数选择方便、准确;三电平并网变换器线性自抗扰控制器的响应速度快、控制精度高、抗扰能力强。     

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。     

弱电网下逆变侧电流反馈的并网逆变器稳定性分析及优化

逆变侧电流反馈控制是一种常见的间接进网电流控制方法,其相较于直接进网电流控制具有更好的稳定性。但在实际应用中,并网逆变器常工作在弱电网条件下,因此并网逆变器的稳定性会大幅降低。以三相LCL逆变侧电流反馈并网逆变器为例,通过频域分析法研究系统稳定性下降的机理,提出在并网电压比例前馈环节串联二阶广义积分(Second Order Generalized Integrator, SOGI)的控制方案。该方案可以削弱并网电压比例前馈引入的与线路阻抗相关的额外正反馈,从而提升弱电网下系统稳定性。最后,搭建了三相并网逆变器仿真模型、实物模型,验证了该方案的有效性。     

基于滑模观测器的LCL型并网逆变器鲁棒预测控制研究

针对常规LCL型并网逆变器的有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）参数鲁棒性差的问题,提出一种基于滑模观测器的LCL型并网逆变器鲁棒预测控制方法。首先,分析了参数变化对常规LCL型并网逆变器电网电流预测控制的影响;然后,根据超局部建模理论建立LCL型并网逆变器的一阶超局部模型,使用滑模观测器对系统的集总扰动进行估计,提高系统控制的动态性能,实现并网电流的鲁棒预测控制;最后,通过搭建Typhoon602+仿真器和PE-Expert4控制器实验平台验证了所提方法的有效性。     

弱电网下基于复数滤波器的并网电压前馈控制策略

随着分布式逆变并网电源的广泛部署,电网所需的传输线路不断增长,再加上配电变压器漏感等因素的影响,电网越来越表现出弱电网特性。在弱电网情况下,为减小电流稳态误差,并网电压比例前馈系统得到了广泛应用,然而由于其引入了与电网阻抗相关的正反馈回路,导致系统相角裕度大幅降低,严重影响并网逆变器的稳定性。以三相LCL并网逆变器为例,通过伯德图分析电网阻抗对并网逆变器稳定性的影响,提出在并网电压比例前馈环节串联复数滤波器的控制方案。分析表明该方案可以提高弱电网条件下并网逆变器的稳定性。最后搭建了三相5 kW并网逆变器仿真模型,验证了该方案的有效性。     

LCL滤波的三相并网逆变器电流双环控制策略

对于LCL滤波的三相并网型逆变器系统,电网电压畸变会增加网侧电流总谐波。针对该问题,分析了传统逆变侧电流单环控制策略无法有效抑制电网电压畸变对网侧电流的影响。为了增加网侧电流对电网电压畸变的抗扰性,提出了电流双环的控制策略。内环通过PI控制器实现对逆变侧电流的控制,外环通过PI+PR的控制方案完成对网侧电流的控制。通过推导系统的输出导纳的频率响应,分析了在提出方案下,网侧电流能够更有效地抑制网侧电压畸变的影响。仿真以及100kW样机的实验结果验证了该控制策略的有效性。     

基于二自由度内模控制的LCL并网逆变器控制策略

并网逆变器需要具有极高的功率因数和极低的输出电流总谐波失真,在并网逆变系统中,对高频谐波的抑制效果显著,但由于其内部滤波器为一个三阶低阻尼系统,自身容易出现谐振。针对LCL型滤波器自身存在的谐振现象,提出一种基于二自由度内模控制的LCL并网逆变器控制策略来抑制其谐振尖峰,该控制器仅有两个可调参数,通过参数整定,所设计的控制器可同时具备良好的对给定信号的跟随性能和抑制干扰特性。该方法不需要增加额外传感器,系统成本较低。最后在Matlab/Simulink仿真平台上搭建LCL并网逆变器系统仿真模型,对两种控制策略进行仿真。仿真结果证明,采用二自由度内模控制策略时并网电流em_g总谐波畸变率只有1.4%,远低于国家标准5%,且具有良好的跟随性能,提高了系统的鲁棒性。     

LCL型三相光伏并网逆变器新型控制策略研究

LCL滤波型并网逆变器是高阶多变量控制系统,传统并网电流单一控制方法,不能确保系统稳定性良好的同时又较好的改善并网电流质量。为此提出了一种基于LCL型并网逆变器的新型复合电流控制技术。文中详细分析了LCL滤波器的特点,其在谐振频率处存在谐振尖峰,通过在电流环中增加陷波器的方法实现了LCL滤波器的有源阻尼,提高系统稳定性的同时又不需要额外增加传感器;并网电流调节器将重复控制(RC)和准比例谐振控制(QPR)有机结合,提高了系统的动态响应速度,且降低本地非线性负载扰动和电网电压频率波动对并网电流质量造成的影响,实现对基频信号的无静差跟踪控制和单位功率因数并网。通过Matlab/Simulink仿真测试,验证了陷波器有源阻尼及重复准PR复合控制策略的正确性和有效性。