弱电网下计及锁相环影响的并网逆变器稳定性提升方法

并网逆变器通常使用锁相环获取电网电压同步信息。在弱电网中,电网阻抗不可忽略,公共耦合点处的电压扰动使得锁相环输出相角存在偏差,从而影响对并网电流的控制,不利于并网逆变器的稳定运行。为抑制锁相环引入的扰动、增强并网系统的稳定性,提出一种基于非理想广义积分器的改进小信号补偿控制方法。首先,在dq坐标系下建立考虑锁相环影响的LCL型三相并网逆变器小信号模型。然后,分析加入小信号补偿前后并网逆变器等效输出阻抗的变化特征,针对小信号补偿方法对稳定裕度的提升效果随频率升高减弱这一问题,在小信号补偿的基础上加入微分补偿通路,微分项由非理想广义积分器等效替代。在电网阻抗宽范围变化时,采用所提方法可以确保并网逆变器始终保持良好的稳定裕度,增强了并网逆变器的稳定性和动态性能。最后,通过实验验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

基于改进型DSOGI-PLL的电网电压同步信号检测

基于双二阶广义积分器的锁相环(dual second-order generalized integrator PLL,DSOGI-PLL)通过二阶广义积分器产生正交信号和滤除谐波,可实现在电网电压不对称和畸变情况下同步信号的提取。但当电网电压含有多次谐波时,基本二阶广义积分器的滤波效果不理想,锁相环提取的同步信号出现波动。文中通过构建谐波消除模块,在DSOGI-PLL的基础上,提出一种改进的锁相环结构。该锁相环在计算分离正负序电压之前先利用谐波消除模块消除电网电压中的各次谐波,从而消除谐波对锁相环的影响,准确地提取电网电压同步信号。MATLAB仿真和实验结果均表明,这种锁相环在电网电压不对称和含有多次谐波时能有效地提取基波的正负序分量、频率和相位。     

抑制电网谐波和直流电压的新型锁相环研究

针对在电网电压含多次谐波和直流电压时解耦双同步参考坐标系锁相环(DDSRF-PLL)对频率和相位锁定存在较大偏差,本文提出一种新型锁相环,该锁相环在dq信号正负序解耦前添加新型正交信号发生器(SOGI-QSG)来滤除谐波和直流电压,为解耦双同步参考坐标系锁相环提供稳定的αβ信号,从而提高锁相环抑制谐波和直流电压能力。对该锁相环Matlab/Simulink仿真研究并与解耦双同步参考坐标系锁相环和添加传统正交信号发生器的解耦双同步参考坐标系锁相环进行对比,验证了该锁相环在电网电压含多次谐波和直流电压时能够滤除电压谐波和直流电压,锁频锁相效果较好,有效提高了系统稳定性和可靠性。     

基于二阶带通滤波器的单相锁相环技术研究

并网系统中,由于存在大量电力电子器件,导致并网逆变器输出的电压中存在直流分量和高频谐波,传统锁相环的环路滤波器难以完全滤除输入信号的谐波,将在锁相环输出信号中产生相位偏移。针对这一现象,首先,构造了一个二阶带通滤波器(Biquad filter, BF)来有效抑制输入电压信号中直流分量和高频谐波,锁相环中的正交信号通过构造二阶广义积分器(SOGI)来获得;然后,对二阶带通滤波器特性进行分析,设计了双二阶带通滤波器参数;最后,通过Matlab/Simulink软件对包含直流分量、高频分量、畸变、跳变等情况的电压信号进行仿真。仿真结果表明,基于二阶带通滤波器的锁相环能够很好抑制直流分量和高频分量,有效消除因参数设置不合理产生的相位偏移。     

电压不平衡条件下并网逆变器的直流电压控制

电网电压不平衡时,逆变器的并网功率中含有的二倍频谐波分量使得直流电压波动,影响其稳定性和并网质量。在不平衡电网电压条件下进行逆变器直流电压动态过程及其对输出性能影响的分析,在平衡的电网电压条件下的逆变器PQ控制模型基础上引入一个负序控制环,正负序叠加控制和直流电压控制改善了逆变器的控制效果,使得直流电压和并网功率波动更小,同时直流侧电容电压波动的减小也降低了逆变器并网电流中的3次谐波分量。仿真结果验证了并网逆变器控制策略的有效性和优越性,该方法能够提高了逆变器在电网电压不平衡条件下的稳定运行能力。     

不平衡电网下无锁相环逆变器模型预测控制

电网电压不平衡情况下传统锁相环无法精确地锁定电网电压相位,从而影响并网逆变器的控制性能。针对电网电压不平衡及频率偏差情况下逆变器控制问题,提出无锁相环逆变器模型预测控制策略。首先,分析不平衡电网对锁相环的影响;然后,针对电网电压负序分量在dq坐标系下产生的2倍频交流分量,提出采用二阶广义积分器提取电网电压正序分量;最后,针对电网频率偏差情况下电网电压在虚拟同步旋转坐标系下分解产生的交流量,采用模型预测控制策略进行控制。仿真结果表明,提出的无锁相环逆变器模型预测控制策略提高了电网不平衡和频率存在偏差情况下逆变器的控制性能。     

基于ROGI-FLL的电网同步技术

同步信号的快速准确检测是对三相并网逆变器控制的前提条件。近年来,锁频环和同步信号检测技术得到越来越多的关注。对二阶广义积分器(SOGI-PLL)进行改进,采用降阶的广义积分器锁频环(ROGI-FLL),并加入直流分量反馈环节。在电网故障和直流偏置的情况下,能快速提取电压正、负序分量,并实现对系统频率的快速准确跟踪。且控制结构简单,易于数字实现。最后,实验结果验证了该方法的有效性。     

电网电压畸变下的频率自适应锁相技术

针对解耦双同步参考坐标系锁相环DDSRF-PLL(decoupled double synchronous reference frame phaselocked loop)在电网电压畸变时锁相存在较大偏差问题,提出一种频率自适应锁相技术。首先设计了一种用于滤除电网多次谐波和直流电压的新型基于二阶广义积分器的正交信号发生器NSOGI-QSG(novel second order generalized integrator-quadrature signal generator),在此基础上提出一种将NSOGI-QSG与DDSRF-PLL结合的频率自适应锁相环,利用NSOGI-QSG形成频率自适应滤波器和直流控制器,有效实现频率自适应和畸变电压滤波,为解耦双同步参考坐标系锁相环提供稳定的正交信号,从而提高锁相环抑制电网电压畸变的能力。理论分析和仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

复杂电网工况下基于CDSOGI-SPLL的电网电压同步方法

传统锁相环技术在三相电网电压含有直流分量、发生不对称故障以及严重畸变条件下,其检测精度受到直流分量、负序分量及谐波分量的干扰,将不能准确跟踪电网电压频率和相位。针对这一问题,提出一种将相序解耦谐振(SDR)控制器和改进的级联双二阶广义积分器软件锁相环(CDSOGI-SPLL)相结合的锁相方法。该方法首先利用SDR控制器将正负序分量进行分离,然后引入改进的级联双二阶广义积分器(CDSOGI)对正负序分量进行二次分离和谐波抑制,并消除直流分量对CDSOGI输出正交信号的影响。仿真和实验结果表明,在三相电网电压含有直流分量、不平衡和严重畸变情况下,所述方法可以实现电网电压同步信息的准确采集。     

基于三阶广义积分的锁相环设计

电力系统运行过程中,电网电压通常存在不平衡及畸变,而通过采样有时会引入直流分量,这对精确锁相将产生不利影响。针对这种情况,引入三阶广义积分器(TOGI)滤波解耦结构,并构建锁相环。分析了三阶广义积分器的正交信号发生功能,利用矩阵变换推导其等效结构,证明了该结构可将电压信号中的直流分量和高频分量明显滤除。将等效环节嵌入锁相环,获得αβ坐标系下的电压正序分量,并分析了锁相环结构和相应参数。最后,在电网电压信号包含直流分量、畸变、跳变的情况下进行仿真,仿真结果表明基于三阶广义积分的锁相环设计能够快速实现精确锁相。     

基于二阶广义积分器的非理想电网同步技术

在复杂电网情况下,电力电子装置能否正常并网运行,取决于电网电压的同步信号能否被准确获取。非理想条件下,电网电压时常出现的不对称、谐波畸变以及直流分量等问题会影响同步技术所获得同步信号的精度。针对此问题,在传统同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)的基础上,提出一种基于二阶广义积分器(SOGI)的改进型同步方案。该方案通过对传统SOGI结构的改进,使其具备了对包括直流分量在内的各次分量分离的能力。将其应用于传统SRF-PLL,可实现同步坐标系下的直流分量提取,从而消除了电网电压非理想因素对同步信号的影响。实验结果验证了该方法的有效性。     

适用于电网不平衡时的广义积分器锁相环设计

为准确快速检测出电网电压的幅值、相位和频率,在分析对称分量法及单同步坐标系锁相环基本原理的基础上,提出了广义积分器锁相环的设计方法。这种方法在αβ坐标系下对电网电压进行正、负分序,进而锁定正序电压的相位和频率。并且使用Matlab/Simulink环境分别对单同步坐标系锁相环和基于广义积分器锁相环进行仿真研究,仿真结果表明广义积分器锁相环在电网不平衡时能够准确提取电网信号的幅值、相位和频率,频率自适应性良好且对低次谐波有一定的抑制作用。     

改进型双二阶广义积分器锁相环

在电网电压中含有一定的直流分量时，由于双二阶广义积分器锁相环(dual second-order generalized integrator PLL, DSOGI-PLL)系统对直流分量的衰减不足将导致其检测到的电网同步信号存在较大波动，其中频率与相角的大幅波动可能导致系统锁相失败。针对此问题提出改进方案，通过在已有系统中引入一个调节量使其对直流分量有更大的衰减，同时系统的动态性能、滤波效果并未受到损失。最后在电网电压存在直流时进行仿真分析，结果表明传统DSOGI-PLL的性能得到进一步提升。     

电网谐波和不平衡对锁相环影响及改进策略

新能源并网发电系统中,准确获取电网同步信息是进行有效并网控制的基础,故提出了一种基于对称分量法的单同步坐标系改进型锁相策略。该策略利用改进的全通滤波器(APF)基于对称分量法完成电网电压正、负序分离,能够快速适应电网频率波动,再通过基于二阶广义积分器(SOGI)的自适应滤波器在采样信号相位不发生偏移时,快速稳定地抑制电网谐波,从而准确地获取电网电压的同步信息。在电网谐波和不平衡的条件下,所提锁相环(PLL)策略能够快速准确地锁定电网信息,且具有检测精度高、对电网波动适应性强等优点。     

基于二阶广义积分器的改进型ip-iq谐波检测算法*

针对电网直流分量和高次谐波对谐波电流检测精度的影响,提出了一种基于二阶广义积分器的改进型ip-iq谐波检测算法。该算法在传统ip-iq法的结构上加入了改进型SOGI滤波环节,有效滤除了输入信号中的直流分量同时还抑制了高次谐波,改进型SOGI的锁相环在电网电压含高次谐波和直流分量的情况下能提供稳定的电网电压频率,从而能够更准确检测出谐波电流。仿真算例对比分析了传统ip-iq法和基于一般SOGI的ip-iq法,验证了文中提出的谐波检测方法在电网含直流分量和高次谐波时的有效性和可靠性。     

考虑电网电压基波锁相环控制的单级式光伏逆变器柔性并网方法

针对目前光伏并网逆变器存在基波电压定向偏差、直流电压崩溃以及逆变器并网对电网产生冲击的问题,提出一种基于电网电压基波锁相环技术的三环控制方法,应用于单级式光伏并网逆变器,提高逆变器输出性能,并实现柔性并网。该方法首先基于电网电压基波的锁相环技术,实现对电网电压基波分量定向,定向效果取决于锁相环的设计性能;其次采用三环控制结构避免直流电压崩溃问题,减小输出电流总谐波因数;最后采用合理的并网控制逻辑,实现光伏逆变器柔性并网。实验验证了该方法的可行性,可提高系统动态响应实时性与稳态跟踪精度,实现系统高可靠运行。     

电网故障下采用广义积分器的并网变流器控制

并网逆变器不仅能输出有功功率,还要在电网故障时,输出一定的无功,以提高并网逆变器的安全运行能力。引入复功率控制的概念,采用广义积分器对电压复信号进行同步信号检测,获得电网电压的幅值与相位信息;根据给定的复功率大小,计算出逆变器需要输出的电流复信号的大小;对电流复信号进行控制,使反馈电网电流跟踪电流给定,从而最终实现逆变器输出给定的复功率。仿真与实验均证明,采用广义积分器可以实现并网逆变器的功率控制。     

入网电压控制型逆变器直流分量的动态分析与消除

针对入网电压控制型逆变器的并网电流直流注入问题进行研究。基于轴压调节控制型的单相LCL型并网逆变器,建立并网数学模型,并结合逆变器的控制结构对并网电流注入直流分量的原因进行详细的数学分析与公式推导,结果表明直流分量的大小与电网电压幅值和频率的变化量近似呈线性关系。同时为了抑制和消除直流分量对逆变器并网系统所带来的不利影响,提出电流偏移补偿(CDC)控制策略,该策略在电网电压幅值波动和电网频率波动时能够有效地补偿并网电流中的直流分量,保证入网电压控制型逆变器优良的控制性能。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性与所提控制策略的有效性。     

一种用于光伏并网逆变器的高性能锁相环设计

针对光伏并网系统中的传统锁相环在电网电压不平衡、频率扰动以及相位突变情况下存在的锁相性能下降的问题,提出了一种能快速、准确地提取电网电压相位的锁相环设计方案。该方案采用双二阶广义积分器环节,在准确获取电网电压正序分量的同时有效滤除负序分量,达到提高响应速度、降低稳态误差的目的。基于理论分析,搭建仿真模型对所提出的算法进行仿真研究并在100k W光伏并网逆变器上进行实验验证。仿真和实验结果表明,该锁相环能够在电网电压跌落、频率扰动以及相位突变等情况下快速准确地提供基波正序电压相位,有效提高了光伏并网系统的控制性能。     

光伏并网逆变系统低压穿越新型锁相环的设计

针对传统锁相环(PLL)在电网电压发生不对称跌落故障时锁相失败的情况,引入一种双二阶广义积分器(DSOGI)以达到前级滤波效果的PLL结构。该PLL利用相序分离法滤除电网电压不对称跌落时产生的负序分量,进而使系统能够精确、快速地跟踪电网电压相位,从而在电网电压跌落时保护并网逆变器,并允许其穿越瞬态故障。通过对改进的PLL系统进行仿真实验可得出,该方案能使光伏电站应对多种形式下的电压暂降故障。