光伏并网逆变器谐波特性分析与谐波电流抑制

考虑光伏并网逆变器功率器件的死区效应和非理想开关特性,分析基于双极性正弦脉冲宽度调制三相逆变器输出电压的谐波特性,推导计及功率器件死区效应与开通关断延时的逆变器输出误差电压定量计算公式,建立包含逆变器输出误差电压的两相静止坐标系下三相LCL型并网逆变器的受控电流源等效电路模型,提出基于光伏并网逆变器功率控制的虚拟阻抗控制器设计方法,以抑制谐波电流并确保光伏逆变器最大功率输出。Matlab/Simulink仿真表明并联的虚拟阻抗控制可有效抑制谐波电流。     

不平衡及谐波电网下基于静止坐标系的并网逆变器直接功率控制

为提高电网不平衡及电网背景谐波下电压源并网逆变器的运行性能,以静止坐标系下并网逆变器数学模型为基础,提出不平衡及谐波电网下并网逆变器的直接功率控制策略,实现输出功率平稳或输出电流平衡且正弦的两个独立的控制目标。所提控制策略使用降阶广义积分器实现对电网电压基频分量的快速准确提取,从而计算得到输出电流平衡且正弦控制目标下的功率参考补偿项。所提控制策略使用矢量比例积分谐振器实现对功率参考中波动分量的精确控制。最后通过构建并网逆变器实验系统,对所提控制策略的可行性和有效性进行了实验验证。     

多谐波源下分布式电源并网逆变器的谐波抑制策略

在新型电力系统背景下，大量分布式电源与负荷经过电力电子接口接入配电网，由此导致的电网电压畸变将严重威胁分布式电源的并网电流质量，并恶化对配电网中关键负荷的供电电压质量。该文首先量化分析了用户侧分布式电源本地电压谐波与并网电流谐波同时抑制的制约关系，提出一种混合谐波抑制策略，包含电压谐波反馈控制环与电网流控电压补偿环，本地电压谐波控制环基于负反馈控制减小输出谐波阻抗，而并网电流控制补偿器通过产生补偿电压等效缩小并网线路谐波导纳，从而实现分布式电源对本地负载电压谐波与并网电流谐波的协同治理；然后，建立系统的小信号模型，研究系统参数摄动对其稳定性与鲁棒性的影响；最后，通过实验验证了所提策略的有效性。     

单相LCL型并网逆变器新型谐波阻尼策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但对电网背景谐波电压和来源于指令信号谐波成分的抑制能力有限。为了提高入网电流对谐波干扰的抑制能力,在分析常规电流跟踪控制策略的基础上,提出一种直接控制入网电流的单相LCL型并网逆变器新型谐波阻尼策略。分析新型谐波阻尼策略中闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计方案。通过频域分析、仿真和实验结果表明,所提新型谐波阻尼策略可有效增强入网电流对电网背景谐波电压和来源于指令信号谐波成分的抑制能力,实现输出高品质入网电流的控制目标。     

基于无源控制的并网逆变器特定次谐波电流抑制方法

分布式新能源发电多并接于较弱的配电网,该地区电网电压谐波含量大。受电网电压谐波与开关特性的影响,并网逆变器的电流容易发生畸变现象,影响系统稳定性。为此,文中针对三相并网逆变器提出一种基于无源控制的特定次谐波电流抑制方法。首先建立三相并网逆变器的欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange, EL)数学模型,并设计电流环无源控制器;然后结合多重参考系(multiple reference frame, MRF)方法引入误差电压补偿环路,对谐波电流进行独立控制;最后搭建系统仿真模型,并与传统比例积分(proportional integral, PI)控制和无源控制进行对比仿真研究。仿真结果表明,所提控制方法在具有无源控制优点的同时能够有效抑制三相并网逆变器的谐波电流,提高并网电流的电能质量,降低滤波器的设计要求,提高并网逆变器的弱电网适应能力。     

不平衡及谐波电网下并网逆变器的谐振滑模控制技术

为提高不平衡及谐波电网下并网逆变器的运行性能,通过建立不平衡及谐波电网下并网逆变器的数学模型,以输出电流正弦或输出有功/无功功率平稳为控制目标,提出不平衡及谐波电网下并网逆变器基于谐振滑模的直接功率控制策略。为避免不平衡及谐波电网电压对相位检测精度的影响,所提谐振滑模控制策略在静止坐标系中实现。此外对所提控制策略的稳定性和收敛性进行深入分析。最后通过构建并网逆变器实验系统,对所提控制策略的正确性和可行性进行实验验证。     

不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略

为提高并网逆变器对电网的适应能力,提出了不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略。建立了同步旋转坐标系下的并网逆变器数学模型;以输出有功和无功功率平稳或输出电流三相平衡且波形正弦为控制目标,在传统直接功率控制基础上引入矢量比例积分(vector proportional integrator,VPI)谐振控制器以抑制功率或者电流的波动;分析了VPI谐振调节器的参数设计规律及不同控制目标下所提策略的控制性能。实验结果验证了所提策略的有效性。     

微网逆变器的谐波控制策略研究

通过对并网逆变器数学模型、电网电压定向矢量控制方法的具体实现过程和相关传递函数的理解,分析了并网逆变器的谐波产生原理,可知在电网电压含有低次谐波畸变时也会产生较大的谐波电流。基于反Park变换的电网电压锁相环可以更好地锁定电压相位,并在LCL滤波器的基础上加入多旋转坐标系下的谐波补偿的电流环控制算法。通过对比仿真分析,该算法能够更好地抑制谐波电流。     

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。     

基于分层控制的微电网并网谐波电流主动抑制控制策略

采用传统下垂控制的电压源型逆变器并联构成的微电网,由于其等效输出阻抗较小,当微电网与电网并联运行时,易受到电网并网点电压谐波分量扰动的影响,使微电网并网电流总谐波畸变率升高。提出一种基于分层控制的微电网并网电流电能质量主动提升控制策略,首先利用Park变换将并网点与微电网交流母线的误差电压变换到旋转坐标系下,并在原微电网的二层控制中添加误差电压补偿环路,利用补偿环路中的并联多重谐振控制器对该误差电压进行运算,得到底层电压源型逆变器的谐波电压补偿量,同时在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,提高逆变器对谐波电压补偿量的跟踪能力,进而减少微电网交流母线与并网点间的谐波电压差,从而降低微电网向电网注入的谐波电流。通过分析表明,本文所述控制策略不仅可减少微电网向电网注入的稳态谐波电流,还可以降低由于并网开关闭合导致电网对微电网的谐波电流冲击。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

电网电压畸变下的级联H桥光伏并网逆变器谐波抑制控制策略

三次谐波补偿策略可有效解决单相级联H桥光伏并网逆变器的功率不平衡问题,但在电网电压畸变下易发生并网电流畸变.针对这一问题,提出一种电流谐波抑制环来消除电网电压畸变所带来的影响,并降低电网电流畸变率.分析了电网电压畸变导致电流畸变的机理原因,在此基础上,提出了将并网电流中的谐波成分作为控制对象,实时反馈至系统中,通过闭环...     

基于准比例谐振控制的三相并网逆变器谐波补偿方法研究

针对电网不平衡和畸变条件下,传统并联谐振谐波补偿并不能有效抑制电网谐波引起的参考电流谐波对逆变器输出电流的影响的缺点,提出了一种改进型并联准比例谐振（QPR）谐波补偿方法,有效抑制了电网电压谐波引起的参考电流谐波。仿真结果表明,改进型谐波补偿方法有效地降低了并网电流的总谐波畸变率,提高了逆变并网系统的电能质量。     

分布式发电系统中并网逆变器比例谐振控制

比例谐振(PR)控制器能够在静止坐标系下对交流信号实现无静差控制,将此控制器应用于分布式发电系统中并网逆变器.采用电网电压定向的矢量控制和PR控制,实现了d轴和q轴电流的解耦控制以及功率任意可调.对静止坐标系下的PR控制器进行了静态和动态实验.最后,对电网电压不平衡时PR控制器的三相并网逆变器进行了实验,并与同步旋转坐...     

计及电网运行方式和背景谐波干扰的LCL并网逆变器参数优化

LCL逆变器因具有优越的高频谐波抑制能力而在新能源发电系统的并网逆变器中得到广泛应用,但其性能易受到电网运行方式变化及背景谐波的影响.为此,本文提出一种能够适应电网不同运行方式的电压前馈逆变器设计方法,以并网系统稳定性等为约束条件,以对背景谐波产生的并网谐波电流的抑制能力为目标函数,建立并求解前馈环节参数优化模型,使并...     

并网逆变器谐波电流抑制研究中的准无穷大输出阻抗概念与应用

为抑制并网逆变器入网电流的谐波成分,提出并网逆变器输出阻抗准无穷大的思路。基于该思路,从并网系统诺顿等效电路的输出阻抗角度入手,详尽分析电网电压比例前馈控制、电网电压优化前馈控制和多谐振控制对输出阻抗影响的基础上,提出一种基于优化前馈与多谐振控制组合的控制策略。实验结果证明了所提组合谐波抑制策略的有效性。     

Grid Harmonic and Control Delay Compensation for Three-phase Grid-connected VSIs in Small Wind Turbine Systems

Voltage space vector pulse-width modulation(SVPWM) has been widely applied to control current in threephase vohage source inverters (VSI).However,as a voltage type modulator,SVPWM has certain drawbacks compared with current type modulators for grid-connected applications.For a grid-connected VSI,the performance of existing current controllers based on SVPWM is compromised by grid harmonics,control delay and system nonlinearities such as switching dead time.Moreover,unlike current type PWM,SVPWM does not inherently have over-current protection.A novel SVPWM-based current controller is proposed for three-phase grid-connected VSIs for small wind turbine applications.To overcome the drawbacks of SVPWM,a grid harmonic compensation method is proposed along with compensation for control delays.Both simulation and experimental results have established excellent steady-state response and fast dynamic response of the current controller.In addition,the DSP-based control system has both improved real-time control performance and fast response for over-current protection.     

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。     

弱电网且谐波畸变背景下分布式电源并网系统谐振抑制

分布式可再生能源接入配电网远端场景下,并网逆变器系统可能同时受到弱电网较大内阻抗及其背景谐波的影响,而仅优化并网逆变器的控制设计却不易有效解决这一问题。提出一种弱电网且谐波畸变背景下分布式电源并网系统谐振抑制方法。该方法将并网逆变器电网电压全前馈控制与并联接入的有源阻尼器相融合,利用前者抑制谐波电压畸变的影响,利用后者重塑并网系统的输出导纳,抑制并网系统与弱电网间的谐振。同时,给出有源阻尼器虚拟电阻阻值的设计方法以及提升并网系统的截止频率的方法。基于Matlab/Simulink的时域仿真结果表明,所设计的并网系统既能够有效抑制谐波电压畸变引发的并网电流畸变,也能够抑制因网侧导纳存在而引起的谐波谐振。     

分布式电源参与的配电网电能质量控制策略研究

考虑到并网逆变器与有源电力滤波器在拓扑结构、使用功能以及控制方法上的相似性,提出了一种将并网发电与电力有源滤波相结合的统一控制策略。在详细分析统一控制系统结构与工作原理的基础上,从谐波与无功电流检测、电压与电流控制等方面进行分析设计,实现了在dq旋转坐标系下对系统的统一控制。该控制策略使并网逆变器在并网发电的同时也能进行谐波抑制与无功补偿,不仅充分发挥了分布式发电的优越性,而且改善了电网的电能质量。最后通过仿真验证了该控制策略的有效性与可行性。