不平衡负载下虚拟同步发电机的运行控制策略

在分析不平衡负载下三相微源变流器输出电压不平衡产生机理的基础上,建立虚拟同步发电机(virtualsynchronous generator,VSG)模型。以VSG输出对称三相电压为控制目标,在正、负序同步旋转坐标系下采用正、负序值控制的不平衡补偿策略,并给出VSG负序电压指令。为实现负序电压的准确跟踪,采用负序坐标系下的比例复数积分(proportional complex integral,PCI)电压调节器,通过深入分析和对比比例积分(proportional integral,PI)、比例谐振(proportional resonant,PR)和PCI调节器的本身及闭环特性,论证PCI电压调节器对负序电压的优良控制性能。构建100 k VA-VSG仿真平台和实验系统,对所提理论的可行性进行实验验证。     

不平衡电压条件下VSG-SST控制策略

当低压配电网电压不平衡时，产生的负序分量将引起传统VSG控制中SST输出级发生电流不平衡和功率振荡现象，为此该文提出基于改进VSG的T型三电平输出级联合控制策略，以提高输出级电能质量。首先，对不平衡电压下VSG电流不平衡及功率振荡进行机理分析；其次，基于VSG控制算法和瞬时功率理论设计新型电流基准发生器，与正负序电流调节器实现级联控制，以此保障SST输出电流平衡及有功/无功功率恒定，实现不同运行工况的可靠切换；最后，对正负序分量分离方法和中点电位平衡算法进行分析研究，并对控制策略进行仿真验证。结果表明，所提联合控制策略有效可行，能保障电压三相不平衡工况下SST输出级并网电流功率质量。     

虚拟同步发电机的电网适应性控制策略研究北大核心CSCD

文章针对实际电网工况存在不对称、谐波等非理想工况时,常规虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制存在影响并网电能质量的并网电流不对称和谐波畸变等问题,提出利用正弦幅值积分法实时提取电网负序和谐波分量的改进VSG控制方法。基于正弦幅值积分法的电网电压前馈实现对并网谐波电流的抑制,使VSG在非理想电网电压下实现电网电压负序分量和谐波分量的完全抵消。最后,基于MATLAB仿真验证了该控制方法在不同电网工况下对电流谐波的抑制效果。     

虚拟同步发电机的电网适应性控制策略研究北大核心CSCD

文章针对实际电网工况存在不对称、谐波等非理想工况时,常规虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制存在影响并网电能质量的并网电流不对称和谐波畸变等问题,提出利用正弦幅值积分法实时提取电网负序和谐波分量的改进VSG控制方法。基于正弦幅值积分法的电网电压前馈实现对并网谐波电流的抑制,使VSG在非理想电网电压下实现电网电压负序分量和谐波分量的完全抵消。最后,基于MATLAB仿真验证了该控制方法在不同电网工况下对电流谐波的抑制效果。     

三相不平衡负载下静止同步补偿器控制策略研究

低压配电网中不平衡负载会导致设备不正常运行、降低电能质量。对此,提出了一种新型控制策略,该策略通过瞬时对称分量法和信号延迟对消法(DSC)计算出负载电流、配电静止同步补偿器(DSTATCOM)输出电流的正序、负序分量,然后分别在正、负序同步旋转坐标控制正、负序分量,对正序分量的控制使DSTATCOM补偿负载无功电流,对负序分量的控制使DSTATCOM补偿不平衡负载导致的负序电流。搭建了DSTATCOM试验平台,试验结果表明,该策略在不平衡负载下,使得DSTATCOM能有效补偿负载无功电流和负序电流,实现了电网单位功率因数,电网电流平衡度达到了国标要求,总谐波失真(THD)小于5%。研究成果可为不平衡负载情况下的DSTATCOM控制提供参考。     

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。     

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。     

电网正、负序电压基波分量的提取算法在并网型逆变器控制中的应用

提出一种在电网三相电压不平衡的情况下,通过三角函数运算的方法解耦不平衡电网基波正、负序电压分量。由于电网负序电压分量送入锁相环后会造成锁相环的震荡,导致锁相环输出误差大无法精确锁相。根据正序分量与负序分量之间的相角关系,推导出提取正序分量的公式,把该公式进行数字化处理,将其应用于dq数字锁相环,提高了dq锁相环在电网三相电压不平衡条件下的有效性和准确性。提出了网压前馈对逆变器控制的重要性,分析了利用正序电压瞬时值进行前馈控制的优点。并通过实验验证了公式的有效性和控制的稳定性、可靠性。     

四桥臂电压质量调节器及其在微电网中的应用

低压配电网电压跌落、骤升、不平衡、谐波等扰动影响微电网的正常并网运行,为抑制以上配电网电压扰动影响,采用具有综合补偿电压扰动能力的四桥臂电压质量调节器（VQR）。针对VQR的补偿目标,采用一种基于新型谐振PVPI控制器的电压电流双环控制策略,通过提取跌落后电压基波正序分量,将输出补偿量分为跌落（或骤升）补偿部分和用于抵消负序、零序及谐波电压分量部分,利用PVPI控制实现对两部分补偿指令信号的零稳态误差控制。仿真结果证明所提出的四桥臂电压质量调节器有效地补偿了配电网电压扰动的影响,提高了微电网故障穿越能力。     

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。     

不平衡电压下双馈变速风电机组的控制策略

提出了不平衡电网电压下双馈发电机的控制策略,并建立了双馈发电机在正、反旋转坐标系下的数学模型。在此基础上推导和分析了电网电压不平衡条件下双馈发电机输出的瞬时有功、无功功率的组成。提出了4种可供选择的不平衡电压控制方案,并给出了不同控制目标下转子的正、负序电流目标值的计算原则。通过MATLAB/SIMULINK仿真验证了控制方案的有效性。     

Adaptive pole-placement control of 4-leg voltage-source inverters for standalone photovoltaic systems

Three-leg inverters for photovoltaic systems have many disadvantages, especially when the load is unbalanced. These disadvantages are, for example, small utilization of the DC link voltage, the dependency of the modulation factor of the load current and the superposition of a DC component with the output AC voltage. A solution for these problems is the 4-leg inverter. Most papers dealing with 4-leg inverters suggest classic controllers, such as PI controller, for the system. However, the transient performance of the closed-loop system does not become acceptable. On the other hand, adaptive control of 4-leg inverters has not yet been discussed in the literature. This paper proposes pole-placement control strategy, via state feedback, for 4-leg voltage-source inverters to adjust the transient performance of the closed-loop system. In addition, a STR (self-tuner regulator) is introduced to guarantee the adaptive performance of the controller in the presence of time-variant RL loads. Simulation results validate the theoretical results and proposed control strategy.     

基于改进无源控制的含不平衡负载微电网电压控制策略

为解决微电网中由不平衡负载引起的三相电压不平衡问题,设计了一种基于改进的互联与阻尼配置(IDA)的无源控制(PBC)策略,考虑微电网中分布式电源之间的互联关系,建立了含不平衡负载多母线微电网并网逆变器的端口受控哈密顿模型,从系统全局能量的角度出发,通过互联与阻尼配置消除不平衡负载导致的二次谐波分量,选择合适的能量函数,保证了闭环的稳定性,实现并网输出电压电流正弦化。仿真验证结果表明,所提控制策略无需将电压/电流的正负序进行分离,使系统的控制结构简化,且与传统无源控制策略相比,所提控制策略能快速准确地控制输出电压和频率,有效降低了谐波干扰,实现了更好的动态响应。     

基于模型预测控制的虚拟同步发电机控制策略

为了提高惯性和促进电网恢复,提出一种基于LCL型并网逆变器的虚拟同步发电机模型预测控制（MPC-VSG）策略。该方法在模型预测控制（MPC）中引入虚拟同步发电机（VSG）控制输出电流内环的参考值,使内环电流参考值可随电网电压和频率变化。基于Matlab搭建仿真模型,和MPC控制方法相对比和分析。仿真结果表明：当逆变器输出功率发生变化时,采用VSG的模型预测控制可增加电网的惯性和稳定性,改善系统暂态过程。     

基于双序前馈解耦的光伏逆变器并网控制策略

为了消除三相不平衡LCL型光伏并网逆变器在同步旋转坐标下耦合项对电流控制性能的影响,该文提出适用于逆变侧电流反馈的双序前馈解耦的方法。通过双旋转剔除耦合项中负序直流量,使用正序直流量进行前馈解耦,实现电网电压和变换耦合项对控制环路的零干扰。在PI控制的基础上加入重复控制,抑制死区效应,降低并网电流谐波含量。通过仿真和实验,验证所提控制策略的有效性。     

DFIG wind generation systems operating with limited converter rating considered under unbalanced network conditions – Analysis and control design

This paper presents an analysis and operation of doubly-fed induction generator (DFIG)-based wind power generation systems under unbalanced network voltage conditions. The limited voltage and current ratings, and control capabilities of both grid side and rotor-side converters (GSC&RSC) for unbalanced network voltage compensation are investigated. A current control scheme consisting of a proportional integral (PI) controller plus a resonant (R) compensator is designed. The control scheme is implemented in the positive synchronous rotating reference frame and provides precise current control for both the GSC and RSC without involving the decomposition process of positive and negative sequence currents. By taking into account both the converters’ current ratings, a coordinated control strategy between the GSC and RSC is proposed and adjusted. Finally, simulation studies on a 1.5 MW DFIG generation system and experimental tests on a 1.5 kW prototype are carried out. The correctness of the analytical results as well as the feasibility of the proposed coordinated control scheme are confirmed when the network voltage is unbalanced.