弱电网下电压源型逆变器锁相环的改进

弱电网并网运行时会产生谐波干扰以及电网电压频率波动等问题,导致逆变器输出电流谐波失真。弱电网并网环境对锁相环(Phase Locked Loop, PLL)的性能提出了更高的要求。针对弱电网下并网逆变器的控制要求,在分析并网电压源型逆变器(Voltage Source Converter, VSC)控制模型基础上,提出一种弱电网下PLL的优化方案。该方案采用超前补偿器补偿平均滑动滤波器(Moving Average Filtering, MAF)的相位延迟以提高系统的动态响应;引入前馈频率估计环,提高系统在电网电压频率偏差较大时的锁相精度,仿真验证改进的PLL的有效性。建立并网VSC系统实验平台对文中所述改进方法进行验证。实验结果表明,经PLL改进后的VSC系统在弱电网条件下具有良好的鲁棒性,逆变器入网电能质量得到了保证。     

弱电网下电压控制型逆变器的自适应快速功率控制策略

电压控制型逆变器VCI(voltage-controlled inverters)在弱电网下表现出更强的稳定性,有望在可再生能源发电中得到更广泛的应用。然而,VCI的有功功率控制带宽通常低于电流控制并网逆变器CCI(current-controlled inverter)。随着电网阻抗增大和电网强度进一步降低,其调节时间甚至将长达数秒,难以满足可再生能源发电最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)的要求。此外,现有的以功率环改造为特点的VCI有功功率快速控制方法,则可能导致弱电网下VCI稳定性损失。针对这一问题,建立了VCI并网系统的详细输入-输出模型,揭示了弱电网下VCI功率环改造法面临稳定性和快速性矛盾的根源,并提出了一种基于外环改造和功率指令前置滤波的VCI有功功率快速控制方法,能够有效提升VCI有功功率控制带宽,且不影响其弱电网下的稳定性,进一步实现了基于VCI的MPPT控制;针对短路容量比和电网阻抗大幅波动对所提控制的影响,又提出了一种基于电网阻抗在线辨识的VCI有功功率快速控制自适应方法。最后,实验结果验证了所提方法的有效性。     

弱电网环境下大容量风电对电网电压稳定的影响

风速变化的随机性和间歇性导致风力发电机功率的不稳定,风电场功率随机波动性的特点对电网电能质量及稳定运行有较大影响,处于弱电网环境下的大容量风电场对电网的适应性有更高的要求。以并入西北某省区末端电网的大型风电场为例,对风电场风速变化及电网故障两种常见情况下电网电压波动及稳定问题进行仿真分析。     

风电场的功率波动对电网电压稳定性影响研究

由于风电场输出功率具有波动性和间歇性的特点,其并网运行必然会对电网电压稳定性造成影响.以某地区风电场为研究对象,分析了其功率波动对电网电压的影响.通过设置不同无功补偿装置人工(机械)投切电容、SVC和STAT-COM,应用PSCAD软件分析了其对改善电网电压的影响,通过对比不同情况下风电场出力从0％逐渐增至100％的各母线的电压变化曲线,得出不同补偿装置对电网电压稳定性的改善效果.     

风电场功率波动对电网电压的影响

风电场输出功率的随机波动是风力发电区别于其他发电方式的最主要特点。利用实测数据对风电场的输出功率波动特性进行分析,进而对风电场输出功率波动对电网电压稳定性的影响加以分析,指出抑制风电场输出功率的随机波动是有效解决风电场接入规模的根本方法。     

弱电网条件下锁相环对LCL型并网逆变器稳定性的影响研究及锁相环参数设计

为了保证并网逆变器的进网电流与电网电压同步,需要通过锁相环对电网电压进行锁相,并利用检测出的电网电压相位生成电流基准。该文以单相LCL型并网逆变器为例,建立锁相环的小信号模型,并根据该模型推导并网逆变器基于阻抗的稳定判据。通过分析该判据可知,在电网阻抗可忽略不计时,锁相环对并网逆变器的稳定性无影响;当电网阻抗不可忽略时,锁相环带宽、并网电流幅值给定和输出功率因数都会影响系统的稳定。为了保证系统在弱电网下的稳定性,给出一种基于相角裕度要求的锁相环参数设计方法,并进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性。     

弱电网下基于矢量控制的并网变换器功率控制稳定性

研究了基于矢量控制的电压源型变换器(VSC)功率控制的稳定性问题。VSC通过控制基于电网电压定向的d轴和q轴电流来调节注入电网的有功和无功功率。VSC注入电网的功率与d轴和q轴电流间的关系特性对功率控制稳定性影响重大。基于VSC经线路阻抗接入无穷大电源的单机无穷大系统,研究了VSC输出有功功率、端电压幅值与注入电网的d轴和q轴电流间的关系特性。发现电网逐渐变弱时,有功功率对d轴电流的灵敏度由正变负,此关系特性制约了VSC弱电网运行时功率控制的稳定性。进一步分析了功率、端电压幅值对d轴和q轴电流的灵敏度特性。基于分析结果,提出了提高VSC弱电网运行时功率控制稳定性的基本思路。     

增强并网逆变器对弱电网适应能力的控制策略

弱电网中,并网逆变器与感性电网阻抗之间产生交互耦合从而引发谐振现象,采用电压比例前馈控制虽然可以抑制谐振,但其额外引入的正反馈回路也会降低并网逆变器的相角裕度.针对这种局限性,建立LCL逆变器并联系统的数学模型及诺顿等效电路,再利用阻抗法分析电压前馈控制对系统稳定性的影响,并提出了一种新型的基于相位超前补偿的电压前馈控...     

提高弱电网中光伏并网逆变器稳定性的控制方法

随着电网中分布电源的增加,电网呈现出了弱电网特性。电网阻抗使得逆变器与电网之间存在相互作用,对逆变器的稳定性产生影响,威胁着系统的安全稳定运行。从相位角度分析了电网阻抗对系统稳定性的影响,电网阻抗的增加会导致系统相位降低,继而使系统进入不稳定状态。为增强系统在电网阻抗变化过程中的鲁棒性,提出一种基于神经网络的逆变器变增益控制方法。该方法采用一定的控制环节补偿系统相位,采用径向基函数神经网络建模的方法实时调整系统的开环截止频率,使相位裕度始终保持最大值。仿真结果验证了本文的理论分析。     

电压源电流型逆变器不滞环宽带的选择

分析了带有滞环的电压源电流型逆变器（ＶＳＣＩ）中，功率管的开关频率与电流给定，滞环宽试、电机参数的关系，提出了工程中实用的滞环宽度的选取方法，并给出相应的实验结果。     

三相电压源逆变器功率解耦控制

推导并分析了三相电压源逆变器的输出有功功率及无功功率之间的耦合关系。基于该耦合关系讨论了"V"和"P"2类不同的耦合规范型及对应的解耦方法。将2类解耦方法应用于功率的控制,并通过仿真试验对结果进行了分析比较。仿真结果表明,"P"型规范解耦能实现对三相逆变器输出功率的精确控制。     

弱电网下电压源型变换器静态稳定性分析

电压源型变换器(Voltage Source Converter, VSC)作为新能源发电的并网接口广泛地应用于电力系统。以单台VSC经线路阻抗并入无穷大电网为例,推导弱电网下VSC功率输出特性。基于VSC系统阻尼转矩模型得出阻尼系数直接决定系统静态稳定,同步系数通过影响阻尼功率相位间接影响系统稳定。根据阻尼功率与同步功率之间的相位关系解释了VSC系统静态失稳机理,并且利用Bode图研究了系统参数与运行工况对系统稳定性影响。结果表明,电流环比例增益越低、锁相环带宽越窄或无功功率运行不合理,VSC系统将面临静态失稳风险。同时在Matlab/Simulink中搭建VSC并入弱电网模型,验证了理论分析的正确性。     

引起三级电压源逆变器直流侧电容电压变化的原因

利用作者早先提出的一种开关函数正负半波分解的方法,分析了三级电压源逆变器直流倒电容电压在电网对称及不对称条件下,电容电压的变化与开关函数间的关系,并得出引起直流侧电容电压变化的根本原因是与开关函数基 同相位的偶次余弦电流分量。     

基于电压源型逆变器的动态电能质量补偿器

介绍了3种基于电压源型逆变器的用于配电系统的新型动态电能质量补偿器－有源滤波器、动态电压恢复器和统一电能质量控制器、与传统的晶闸管控制的投切电容器和／或电抗器等调节手段相比，具有响应速度快、调节连续、功能多样、体积小等诸多优点，能有效补偿电压跌落、闪变等动态电能质量问题。对电压源型逆变器的工作机理作了较详细论述，与电流型逆变器相比，不存在换流不成功而导致高电压的危险，具有可靠性高、控制灵活等优点。     

风电场系统电压稳定性研究

推导和建立了风电场3节点系统的ODE模型,运用基于MATLAB的数值分岔分析软件MATCONT对风电场系统电压稳定性进行分岔分析,研究分岔现象并求取鞍结分岔点。     

PWM电压源逆变器对滚动轴承机械性能的影响

现代功率逆变器工业控制业提供了一些突出的优点。快速开关装置增加了传动装置性能,但带有一些最近发现的缺点。一个缺点,即转子轴电压与由此引起的轴承电流,已经成了一个工业上关注的问题。轴承中的油膜起到一个电容器的作用且为转子轴电压的升高提供了一种充电机理。油膜的电击穿可以损坏轴承。本文检验了轴承的机械与电气特性并将它们转换成模型。轴承接触面积的机械模型建立了一种许可的轴承电流密度,用它来估计一个机械轴承的电气使用寿命。轴承的电气模型提供了一种重大的进展,辅助了轴承设计以及对电气感应的轴承损坏的分析。最后,本文叙述了轴电压及轴承电流问题的一个解决办法的定量结果。     

弱电网下LCLCL型并联逆变器并网系统的电流优化控制

针对LCL型滤波器存在的缺陷,采用基于电容电流比例反馈的LCLCL型滤波器,在保留传统滤波器高频谐波衰减能力的前提下,实现了在系统开关频率处对谐波的陷波作用。建立了弱电网下两台并联逆变器并网系统的诺顿等效模型,分析了电网阻抗在逆变器与电网之间的耦合作用;考虑电网阻抗影响的电网电压前馈控制会引入一条额外的并网电流正反馈回路,降低系统的相位裕度;通过采用谐振前馈控制,可实现前馈控制与电流控制在基波频率的中高频段处解耦,提高系统的稳定性,优化并网电流的品质。最后通过Matlab/Simulink的仿真分析验证了所提策略的可行性和有效性。     

基于扰动观测器的电压源型逆变器控制

基于扰动观测器(DOB)的原理,结合PWM电压源型逆变器受控对象的特点,为逆变器提出了一种新的控制策略,并设计了相应的附加型扰动观测器。将附加型扰动观测器作为补偿器添加到传统的双环反馈控制系统中,提高了逆变器输出的抗干扰性能和动态响应速度。这种附加型扰动观测器结构简单、实现时所需计算量小且不需要增加新的采样信号,适合工程应用。在基于DSP MC56F8323的PWM逆变器系统中对新的控制系统和传统的控制系统进行比较,该附加型扰动观测器的有效性和实用性得到了验证。