电网谐波背景下风电并网逆变器的PRI控制方法

针对分布式发电接入的配电网常常因负荷影响而含有大量的低次谐波问题,分析了分布式发电中电网电压对逆变器并网电流的影响,提出了一种兼具谐波补偿和直流扰动抑制功能的比例谐振积分(PRI)控制器。与传统比例谐振(PR)控制器相比,积分环节的引入有效地提高了控制器的低频增益,特别对直流分量的扰动具有明显的抑制效果。最后在1台50kW的三相三电平并网逆变器上进行了样机实验。实验结果表明,PRI控制器不但可以在稳态时大幅减小并网电流的谐波含量,而且在动态过程中可以迅速地抑制并网电流的直流扰动。PRI控制器非常适合作为分布式发电并网逆变器的控制方法。     

电网电压不平衡及谐波状态下的并网逆变器控制策略

为了提高并网逆变器在电网电压不平衡及谐波状态下的适应能力,使其能够输出高质量的并网电流,需对传统并网逆变器控制策略进行改进。以αβ坐标系下LCL型并网逆变器模型为研究对象,提出一种基于准比例谐振(QPR)和电网电压前馈的控制策略。首先,分析了并网电流与其给定值和电网电压之间的关系,得出稳态误差及扰动分量产生的原因。然后,通过QPR控制策略来实现并网电流的无静差控制,引入电网电压前馈控制来抑制电网扰动对并网电流的直接影响。同时,为了提高传统锁相环在电网电压非理想情况下锁相精度及谐波抑制能力,对传统锁相环做进一步改进,以提高锁相环抗扰能力。最后,在Matlab/Simulink中进行仿真验证,仿真结果表明该控制策略能够在电网电压不平衡及谐波状态下得到高质量的并网电流,使逆变器能高效稳定运行,验证了该控制方法的有效性和正确性。     

三电平光伏并网发电系统漏电流抑制研究

针对非隔离三电平光伏发电系统存在漏电流和中点平衡问题,提出一种有限集模型预测控制方法,实现光伏并网逆变器的正常并网运行。采用2个中矢量和1个零矢量实现漏电流抑制,与传统方法相比,该方法漏电流最低。三电平升压控制器实现中点电位平衡和直流侧电压控制;三电平光伏并网逆变器实现并网电流快速跟踪控制。仿真验证了所提控制算法具有快速的跟踪性能、直流侧电容电压平衡控制和漏电流抑制。     

三电平光伏逆变器漏电流和中点平衡研究

光伏并网逆变器对漏电流有严格的限制,故DC/DC电容中点和三电平逆变器电容中点相连,和传统方法相比,可较好地抑制漏电流,而且能够实现中点平衡控制。后级逆变器采用一种无差拍和空间矢量调制策略,实现并网电流控制。提出方法的优势为:能够有效抑制漏电流;当调制度较大时,能够很好地并网;该控制方法和PI方法相比,具有较快的动态响应。通过仿真和实验验证所提算法的正确性。     

T型三电平逆变器无差拍电流预测和中点平衡控制方法

根据T型三电平逆变器的特点,提出一种新型无差拍预测控制方法。和传统无差拍方法相比,该方法能够提高电流跟踪的速度和精度,在相同开关频率下可使输出并网电流畸变减少。为了进一步解决T型三电平逆变器固有的中点不平衡问题,提出一种新型SVPWM调制策略实现中点平衡控制。在分析T型三电平逆变器模型的基础上,根据上侧电容和下侧电容电压的差值,通过增加或者减少小矢量作用时间实现中点电位平衡控制。实验结果验证了所提出的新型无差拍控制和SVPWM调制策略可以同时实现并网电流快速跟踪和中点平衡控制问题。     

孤立微电网中基于输出电压复合控制的电压源型并网逆变器谐波电流抑制策略

针对具有平衡谐波电压扰动的孤立水光互补微电网系统,根据叠加原理提出一种电压源并网逆变器并网谐波电流抑制策略。首先利用陷波器将网侧电压基频与谐波分量进行分离,利用下垂功率控制器对逆变器输出端基频电压分量进行下垂控制;同时逆变器电压电流内环采用基于旋转坐标系的比例积分与谐振混合控制器,在保证逆变器向电网注入基频电流的同时,提高逆变器控制环路对网侧电压谐波分量的跟踪能力,通过减少网侧与逆变器输出端谐波电压误差的方法,降低系统并网电流的谐波含量;最后仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。     

中点箝位式三电平光伏并网逆变器的三单相Quasi-PR控制策略

准比例谐振(quasi-proportion resonant,Quasi-PR)控制器可克服传统比例谐振(proportion resonant,PR)控制器带宽窄、抗频率偏移能力差的缺点,基于此提出了基于三单相Quasi-PR控制的中点箝位式(neutral point clamped,NPC)三电平光伏并网逆变器控制策略。Quasi-PR控制器继承了传统PR控制器的优点,避免了矢量控制策略中复杂的坐标变换、解耦控制和前馈补偿等,简化了控制算法。同时当电网频率发生偏移时,Quasi-PR控制器仍能实现对交流电流的无静差跟踪。此外,为减少电网不平衡时产生的较大谐波电流含量,设计了基于Quasi-PR控制的分次谐波补偿器。仿真结果表明了所提控制策略的有效性。     

一种抑制电网扰动的单相并网逆变器的控制方法

来自电网的扰动,包括电压跌落、谐波以及电网阻抗的变化等,会影响采用LCL滤波器的光伏并网逆变器的正常并网。提出了一种使用重复控制的双闭环加前馈的单相光伏逆变器控制方法。采用比例控制器的反馈和前馈虽然不能彻底消除谐波影响,却可以抑制LCL滤波器谐振峰,并提供需要的增益和快速的响应,而重复控制则可以保证系统对电网谐波的抑制以及使系统具有良好的鲁棒性,并易于设计和实现。仿真和实验结果表明,控制系统在各种电网扰动发生时,仍然能够保证并网电流指标满足标准的要求。     

三电平逆变器中点振荡和漏电流抑制方法

针对T型三电平光伏并网逆变器,提出一种SPWM调制和电压控制器,该调制策略不仅能够抑制中点电位振荡,而且能够实现中点电位偏移控制。非隔离光伏并网逆变器存在漏电流问题,通过分析发现漏电流和共模电压正相关,因此重新排列开关次序,舍弃较大的共模电压,从而实现了漏电流的抑制。最后,通过仿真验证所提调制和控制的正确性。     

基于五电平的LCL型并网逆变器控制策略研究

引入一种新型五电平逆变电路,与具有复杂电路拓扑结构的传统多电平逆变器相比,其所用的开关器件最少,电路拓扑结构简单,适用于中低功率场合的要求。将其用于单相并网系统,对其电路拓扑结构和工作原理进行分析,同时在并网逆变器接口采用LCL滤波器结构来抑制并网电流的高次谐波。采用并网电流和电容电流双闭环控制策略来抑制系统振荡,提高系统稳定性。对传统基于比例积分(PI)控制的电流双闭环控制策略进行改进,外环采用多重比例谐振(PR)控制器,针对特定次谐波补偿,无需电网电压前馈,可有效抑制电网电压背景谐波的干扰,并通过实验验证了该方法的有效性。     

自适应三次谐波注入的回接型LCL光伏逆变器共模谐振电流抑制方法

三电平逆变器具有损耗小、谐波低等优势,在非隔离型光伏系统中广泛应用。因其常采用中点回接型LCL滤波器抑制漏电流,易引发共模谐振电流,影响并网系统稳定性。为此,该文揭示了共模谐振电流的产生机理,研究了调制策略对共模谐振电流的影响。提出一种自适应3次谐波注入算法,有效降低了共模谐振电流。首先,为保证调制的正确性,推导了3次谐波注入系数的取值范围;然后,根据直流电压和调制度,提出了3次谐波注入系数的自适应律,以提升逆变器系统并网性能;最后,为便于工程应用,降低控制器的计算负担,推导了基于电流闭环控制的3次谐波注入实现方法,该方法计算量小、稳定性好、适用范围广。该方法为3次谐波注入调制算法的应用提供了理论支撑和实现途径,具有较强的工程应用价值。仿真和实验结果证明了不同工况下提出方法的正确性及有效性。     

电网不平衡下维也纳整流器控制研究

针对维也纳整流器,设计一种准PIR控制器,实现电网不平衡条件下电流控制。首先在不平衡条件下,提出一种准PIR控制器,通过比例积分跟踪给定电流,通过谐振消除交流分量,实现电流的跟踪控制,该方法能够在电网不平衡条件下实现准确的电流控制。针对维也纳整流器存在的中点振荡和偏移问题,根据中电压矢量和电流方向,提出改变小电压矢量作用时间方法控制中点振荡和偏移。仿真结果表明,电网不平衡下和正常电网情况下能够准确跟踪给定电流。     

新式七电平逆变器及其并网控制分析

提出一种单相七电平逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,根据伏秒平衡原理,采用T型滤波器,通过逆变器侧电流反馈控制确保并网系统稳定,采用比例谐振(PR)控制减小稳态误差,实现了高功率因数并网,同时引入电网电压的前馈控制消除电网电压扰动对并网电流的影响。仿真结果表明:该逆变器并网系统具有良好的稳态和动态性能。     

降电容电压型准Z源三电平逆变器及其恒功率并网控制

针对传统Z源三电平逆变器的Z源网络电容电压应力大、启动时存在冲击电流等问题,提出一种新型的准Z源中点钳位式(NPC)三电平逆变器拓扑结构,并对其并网控制方法进行研究。首先,分析了新型准Z源NPC三电平逆变器的结构和工作原理;然后将恒功率控制策略引入到准Z源NPC三电平逆变器的并网控制中,并结合SVPWM调制策略实现了逆变器并网控制;最后,进行了软件仿真与硬件实验。结果表明:准Z源NPC三电平逆变器能够减小Z源网络电容电压应力,并网控制方法能够实现逆变器输出的有功、无功功率有效跟踪设定值,且并网电流谐波含量较低。     

一种T型NPC三电平三相四桥臂中点电位控制策略

T型中点箝位三电平(TNPC)逆变器因其损耗低、效率高已被广泛应用,但中点电位平衡是关键问题之一。针对中点电位偏移,采用直流侧并联半桥模块并且中线串接电感构成第四桥臂的结构,分析了第4桥臂数学模型及在三相负载平衡和不平衡工况下中点偏移电压谐波次含量,根据中点偏移电压谐波次含量不同提出基于PIR比例积分谐振的电压电流双环控制。该方法能够实现第4桥臂与TNPC独立控制,仿真和实验结果表明该方法能够保证直流侧中点电位平衡。     

基于滑模控制的三电平并网风力发电系统研究

本文提出一种基于滑膜控制和空间矢量调制的三电平并网风力发电系统。本文设计的非线性滑膜控制器控制并网无功电流和有功电流。由于NPC型三电平逆变器采用单直流电压,通过采用空间矢量调制方法中改变冗余小矢量方法实现中点平衡控制。研究了提出滑膜控制的并网无功电流和有功电流性能,实验验证了所提算法具有快速的跟踪性能,低THD输出电流和直流侧电容电压的平衡能力。     

基于五电平空间矢量的并联三电平逆变器新型零共模电压调制方法

共模电压抑制是非隔离型光伏并网逆变器的一个关键问题,但是传统零共模电压调制方法无法同时兼顾消除共模电压和减小输出电流谐波2个方面的性能。该文利用逆变器之间的交互作用,分析并联三电平逆变器的五电平电压输出能力,提出将整个并联系统作为一个五电平设备进行调制的思路。基于该五电平系统中共模电压为零的基本矢量,该文提出一种适用于并联三电平逆变器的新型零共模电压调制方法,推导出详细的调制实现过程,并针对开关序列特性提出相应的中点电压平衡策略。仿真和实验表明,该方法在确保共模电压为零的同时,还能大幅减小并联输出电流的谐波畸变,可有效满足非隔离型并联光伏逆变器对消除共模电压和减小电流谐波的要求。     

一种提升逆变器对电网适应能力的电流控制策略

为了改善不同电网条件下并网逆变器的稳定性和进网电流质量,提出电网电压比例加权前馈和附加相角补偿的谐波准谐振电流控制策略,明确了比例加权系数与谐波准谐振控制器可叠加次数之间的联系,给出一套完整的控制参数设计方法。该控制策略可在保证逆变器与电网级联系统稳定的前提下,最大化利用电网电压前馈和附加相角补偿的谐波准谐振控制的优势,提高逆变器输出阻抗模值,实现高质量的进网电流。理论和对比实验表明,该方法可以兼顾级联系统的稳定性和进网电流低次谐波抑制,为提升逆变器对电网的适应能力提供一种简单有效的解决方案。     

光伏并网逆变器集群的谐振原因及其抑制方法

并网逆变器大规模接入弱电网时可能产生大量低频谐波,严重影响了电网电能质量。针对这一问题,首先分析常规逆变器控制方法在逆变器集群和弱电网情况下的局限性,建立含变压器和电网阻抗的逆变器集群模型,揭示开关管放大非线性干扰、逆变器并网电流参考、周围并联逆变器电流干扰和电网电压扰动对并网逆变器的影响机理,指出高电网阻抗是引起逆变器集群谐振的主要原因。然后从改善逆变器性能的角度出发,提出一种有源谐波电导法,在不改变电路拓扑的情况下,有效抑制逆变器谐波电流的输出,提高了逆变器的抗干扰能力,从而避免谐振现象发生。最后通过仿真复现谐振现象,并证明所提出方法的有效性。     

基于重复和PI复合控制的三相NPC光伏并网逆变器研究

由于三相光伏发电系统易被死区效应、非线性负载等周期性扰动影响,使输出电流波形失真;三电平NPC逆变器工作时中性点电压偏移,也会降低系统输出电能质量。针对以上问题,提出采用电流PI闭环控制以及重复控制相互结合的复合控制方法,基于内模原理的重复控制可以有效地抑制光伏系统中的周期性干扰;并且九段法SVPWM调制方法将每个采样周期分成九段,开关时序彻底对称,在每一个大区都选取同样的正小矢量首发,符合所有三电平NPC逆变器开关时序的设计要求,且通过闭环控制冗余小矢量的实时调整,使中性点电压平衡,有助于降低输出电流的谐波含量。仿真结果表明基于复合重复控制的三相光伏并网逆变器的九段法空间矢量调制可以在平衡中性点电压的同时,使得逆变器输出电流具备更好的稳定性,谐波含量更少,并网电流能够很好地跟踪电网电压,实现相同的频率和相位,使有功功率全负荷输出。