基于PIR调节器并网逆变器电流谐波抑制策略

针对电网电压发生畸变并含有5次、7次谐波电压时,并网逆变器的并网电流就会产生相应的谐波脉动情况,建立了并网逆变器模型,采用了比例-积分-谐振(PIR)控制方法抑制逆变器并网电流谐波。通过Matlab/Simulink仿真理论分析了方法的正确性,最后通过2 k W并网逆变器试验平台验证了理论分析的有效性。     

基于无源阻尼改进的并网逆变器电压背景谐波抑制策略

针对LCL型三阶滤波结构的并网逆变器运行时易发生谐振,且当电网电压存在背景谐波的情况下易受畸变电压影响的问题,从无源阻尼方式入手分析了电网电压背景谐波对逆变器工作性能及并网电流波形质量的影响,推导了LCL型并网逆变器抑制电网电压背景谐波的前馈电压函数,在此基础上将原系统的无源电阻虚拟化,解决了无源阻尼的损耗和散热问题,进而实现系统稳定运行的有源阻尼的谐振抑制方法,通过对单相无变压器Heric结构并网逆变器的仿真实验研究,验证了理论分析的正确性.     

并网逆变器馈网电流谐波抑制策略研究

为防止桥臂直通而设置的开关延时(死区)会引起并网逆变器桥臂输出电压偏差(死区效应),使馈网电流中含大量低次谐波。为此,提出一种双重功能正弦脉宽调制(SPWM)策略,该策略将设置开关延时和桥臂输出电压偏差抑制同时进行,从根本上解决了由开关延时引起的馈网电流波形畸变问题。仿真和实验结果表明,所提策略可有效抑制并网逆变器馈网电流的谐波含量,实现馈网电流的高功率因数运行。     

基于重复控制的电压源型逆变器输出电流波形控制方法

该文将重复控制和状态反馈方法用于一种混合有源电力滤波器中的电压源型逆变器的输出电流波形控制，其中状态反馈环节保证了系统的稳定性，而重复控制环节提高了输出电流波形的跟踪精度。文中详细分析了控制器的设计思路和频率特性。实验结果表明采用该方法后，可以取消逆变器输出滤波器中的电阻元件，减小运行损耗，同时显著改善滤波效果，适合于高电压大电流场合的谐波治理。     

电压源型逆变器三角载波电流控制新方法

该文分析了三角载波电流控制传统方法的频率特性和PI调节器中的积分系数取值对该频率特性的影响，如果用一阶惯性环节去近似地模拟逆变器的频率特性，则会有一定的误差。根据对给定扰动进行预先补偿的原理，在反馈控制的基础上，加了对给定扰动（V0和逆变器的输出阻抗）的补偿环节，提出了三角载波电流控制新方法。该方法充分发挥了前馈控制和反馈控制的优点、在跟踪性能方面要比传统控制方法优越。频域特性方面的分析结果和两个典型算例（梯形波和有源滤波）的计算结果都证实了这一结论。而且新控制方法由比例、微分和加法等基本环节构成，这些基本环节比较容易实现，成本也不高。     

低压微电网逆变器频率电压协调控制

近年来,分布式发电(Distributed Generation,DG)技术发展迅猛,DG结合本地负载、储能设备等可构成微电网,微电网能够在并网模式与孤岛模式下运行。并网时,DG输出给定的功率,实现能量管理;孤岛运行时,要求DG维持微电网电压和频率稳定。因而微网中逆变器的控制尤为重要。由于传输线阻抗特性不同,本文在低压系统中应采用PV下垂控制,PV下垂控制能够实现孤岛运行时不同DG均分负载,但它是有差调节,电压和频率会存在较大的偏差。本文提出一种改进的PV下垂控制(NPV):加入电压和频率偏差的前馈调节,可实现电压和频率的二次调节。以微电网脱网运行的稳态以及暂态情况分析为例,通过PSCAD仿真以及实验,验证了NPV不但可以实现并网时的能量管理而且还实现了孤岛运行过程中电压和频率的二次调节。     

微电网逆变器电流下垂控制分析与实验研究

电流均分是微电网逆变器并联运行的关键问题之一。提出一种零输出阻抗电流下垂控制方法。和传统下垂控制采用功率变量不同,该方法采用电流为下垂控制变量,无需有功功率和无功功率计算。采用比例谐振闭环控制确保逆变器输出阻抗为零,消除了输出阻抗对电流均分的影响。理论分析、仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。     

电流控制电压源逆变器滞环控制的一种改进

本文提出了一种应用于电流控制电压源逆变器的新颖的电流环跟踪控制器。     

Z源型逆变器母线电压的二次谐波及其抑制策略研究

针对Z源逆变器母线电压有效值二倍频于输出正弦波的脉动分量现象进行了讨论,详细分析了该现象的成因、危害及影响因素,并提出了抑制方法,同时利用仿真模型对Z源逆变器母线电压有效值二倍频脉动分量的各影响因素进行对比测试,得到的仿真结果验证了分析的准确性。在分析的基础上,提出电流内环中加入重复控制策略的方式来抑制母线电压二次谐波对于输出电压的影响,仿真和实验结果都验证了控制策略的有效性。     

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。     

适用于低压微电网的逆变器控制策略设计

低压微电网中线路阻抗呈阻性,为保证逆变器输出阻抗与线路阻抗相匹配,在逆变器控制策略中引入了阻性虚拟阻抗。分析了逆变器电压环积分参数对逆变器输出阻抗的影响,在保证逆变器稳定运行的前提下,提高电压环积分系数可使逆变器输出阻抗呈阻性。对微电网等效电路分析得出,调节逆变器输出电压幅值可以调节逆变器输出的有功功率,调节逆变器的频率可以调节逆变器输出的无功功率。微电网并网运行时,分析了参数检测误差对逆变器输出功率的影响,在下垂特性控制中,引入幅值和频率微调的比例—积分(PI)调节器,可实现逆变器输出功率的无静差跟踪。仿真结果表明,所提逆变器控制策略运行稳定,在并网和孤岛运行时都具有优良的性能。     

Pattern Discovery Based Preventive Control Strategy for Voltage Source Inverter Based Microgrids Against Islanding

Abstract—This article presents a statistical learning-based method for preventive control of microgrids against isolating from the main grid. Based on the stability criteria, the microgrid pre-islanding conditions are divided into secure and insecure classes. Critical variables regarding microgrid dynamic security are first selected via a feature selection procedure known as RELIEF. An unsupervised learning method, the pattern discovery method, is then applied to the space of the critical variables to extract the detailed structure knowledge called patterns. The patterns are in hyperspace and can effectively encode the microgrid security boundaries. The extracted patterns are used as preventive control laws to change the pre-islanding microgrid operating point if it is in the insecure region. Applying the proposed preventive control strategy guarantees that the microgrid can be isolated from the main grid without any instability problem. The studies are conducted in the time domain using the developed program in a MATLAB environment (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA). The results demonstrate the effectiveness and accuracy of the proposed preventive control method of microgrid against islanding in comparison with the decision tree based method.     

孤岛微电网电流同步U-I下垂控制方法

采用电压-电流(U-I)下垂控制的孤岛微电网系统始终运行于工频频率,避免了传统下垂控制存在的频率偏差及频率越限问题,但电源间易产生环流,功率分配精度差。为此,提出电流同步U-I下垂控制方法,该方法由电流同步控制及U-I幅值下垂控制两部分构成。前者通过调节输出电压相角使各电源输出电流相角一致,以抑制电源间环流;后者依据输出电流的幅值调节输出电压的幅值,使各电源出力依据自身容量分配。在此基础上,建立双端系统的小信号模型,分析电流同步控制环路中控制参数对系统稳定性的影响,为参数设计提供依据。仿真及实验结果表明,相比U-I下垂控制,所提方法的系统环流减小50%以上,电压畸变率改善近10%,电源间功率分配精度及系统电能质量均得到明显提升。     

A Dual-loop Model Predictive Voltage Control/Sliding-mode Current Control for Voltage Source Inverter Operation in Smart Microgrids

Abstract

The design of a robust controller for the voltage source inverter is essential for reliable operation of distributed energy resources in future smart microgrids. The design problem is challenging in the case of autonomous operation subsequent to an islanding situation. In this article, a dual-loop controller is proposed for voltage source inverter control. The outer loop is designed for microgrid voltage and frequency regulation based on the model predictive control strategy. This outer loop generates reference inverter currents for the inner loop. The inner loop is designed using a sliding-mode control strategy, and it generates the pulse-width modulation voltage commands to regulate the inverter currents. A standard space vector algorithm is used to realize the pulse-width modulation voltage commands. Performance evaluation of the proposed controller is carried out for different loading scenarios. It is shown that the proposed dual-loop controller provides the specified performance characteristics of an islanded microgrid with different loading conditions.     

微网孤岛运行时基于逆变器的新型功率控制

提出了一种在微网孤岛运行下逆变器无信号线功率分配的新型控制策略——动态功率平衡。当微网被动或主动地与上级电网断开时,微网会处于孤岛工作模式。在这种情况下,通过逆变器连接的电源则表现为电压源,其幅度和频率则通过下垂特性得到控制。然而,当负载重载或轻载时,这种下垂特性会产生大的频率偏移;平缓的下垂特性可以避免频率的过大偏差,但却使得逆变器之间难以功率分配。与传统的下垂控制相比,通过动态地改变大容量逆变器中下垂曲线的位置,动态下垂曲线控制则可将系统频率控制在一个设定的范围内,这样不但使得微网中大部分电源工作在额定功率下,在负载降低时也能充分利用新能源发电,同时这些逆变器仍可以保持原有的功率分配特性。还给出了控制方法的分析与设计,通过应用PSCAD/EMTDC仿真,验证了此种控制方法。     

微网孤岛运行时基于逆变器的新型功率控制

提出了一种在微网孤岛运行下逆变器无信号线功率分配的新型控制策略——动态功率平衡。当微网被动或主动地与上级电网断开时,微网会处于孤岛工作模式。在这种情况下,通过逆变器连接的电源则表现为电压源,其幅度和频率则通过下垂特性得到控制。然而,当负载重载或轻载时,这种下垂特性会产生大的频率偏移;平缓的下垂特性可以避免频率的过大偏差,但却使得逆变器之间难以功率分配。与传统的下垂控制相比,通过动态地改变大容量逆变器中下垂曲线的位置,动态下垂曲线控制则可将系统频率控制在一个设定的范围内,这样不但使得微网中大部分电源工作在额定功率下,在负载降低时也能充分利用新能源发电,同时这些逆变器仍可以保持原有的功率分配特性。还给出了控制方法的分析与设计,通过应用PSCAD/EMTDC仿真,验证了此种控制方法。     

适用于多端柔性直流输电系统的优化下垂控制策略

电压下垂控制策略适用于换流站数目较多以及功率波动频繁的多端柔性直流输电系统,针对下垂系数计算繁琐、个别换流站功率越限及下垂系数对控制性能影响等问题,提出了优化下垂控制策略。该策略以优化下垂系数为基础,结合电压裕度控制,给出有功功率—电压特性曲线,实现了功率的合理分配。在MATLAB/Simulink下搭建的四端柔性直流输电系统仿真表明,该控制策略可以避免下垂系数设置不当造成的控制问题,能够合理分配各换流站有功功率,快速稳定直流母线电压。     

孤岛运行微电网的同步定频电流控制原理与验证

现有的孤岛运行微电网的主从控制方法只适用于有大容量支撑电源的小型系统;对等控制方法存在产生功角与频率稳定问题,且不能很好地适应微电网运行条件。针对全逆变器微电网,提出逆变器利用卫星授时信号同步,产生相位相同、频率固定为工频的电流,采用I/U下垂控制实现有功与无功出力按照逆变器的容量比例进行分配;采用常规的无功补偿方法实现无功功率的就地补偿,降低逆变器的无功功率输出。通过数字仿真与物理试验,验证了所提方法的可行性与有效性。由于所有逆变器输出电流的频率与相位均相同,使得交流微电网的电压控制过程与直流微电网类似,避免了功角与频率稳定问题,控制方法简单、直接,功率分配合理。     

微电网并网系统中谐波传播抑制策略

在微电网并网系统中,对于公共耦合点(PCC)处谐波电压源而言,传输线路上电感与电容之间的谐振可能造成严重的谐波传播放大问题。为抑制该系统中的谐波传播放大,通过分析谐波传播规律,提出一种分频调节阻性有源电力滤波器(RAPF)的位置选择新策略。分析不同传输线长度时分频调节RAPF的电导增益取值对谐波抑制效果的影响,确定了电导增益的取值要求。通过合理选择电导增益,该位置选择策略可在任意传输线长度下有效抑制谐波传播放大。仿真和实验结果均验证了所提策略的正确性和有效性。     

不平衡电压下并网逆变器的预测电流控制技术

在推导不平衡电网电压下并网逆变器数学模型和瞬时有功、无功功率数学模型的基础上,提出了实现三相电流平衡、有功功率或无功功率无波动为控制目标的控制策略,讨论了不同控制目标下并网逆变器正序和负序电流指令计算原则。为实现正序和负序电流的准确控制,设计了在两相静止坐标系下的预测电流控制方案,以消除电流采样延时和正负序分解导致系统运行性能下降的影响。最后搭建了3 kVA并网逆变器的试验系统,试验结果验证了理论分析的正确性以及预测电流控制方案的有效性。