光伏并网逆变器的阻抗重塑与谐波谐振抑制

针对并网逆变器的输出阻抗重塑控制,及其在抑制分布式光伏发电系统谐波谐振中的应用进行研究。首先,以一个典型的分布式光伏并网发电系统为例,分单台并网逆变器和多台并网逆变器两种情况,定量分析系统内串并联谐波谐振的机理及其影响因素。其次,提出一种能重塑光伏并网逆变器高频输出阻抗的控制策略。利用基于二阶广义积分器的陷波器滤除并网电压/电流基波分量后,经过输出阻抗控制后反馈到其指令电流(或调制信号)中,从而重塑并网逆变器的输出阻抗。当重塑后的阻抗呈现足够大的阻性时,可有效抑制网络内的高频谐波谐振。最后,利用PSCAD/EMTDC的仿真结果和一个微电网的实验结果验证所提控制策略的正确性和有效性。     

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。     

三相光伏并网逆变器电网高阻抗谐振抑制方法

针对电网电压高阻抗LCL滤波器谐振问题,提出一种虚拟电阻+电容有源阻尼方法。该方法将虚拟电阻和电容串联之后与三相光伏并网逆变器的滤波电容并联。通过滤波电容电压得到虚拟电阻和电容支路的电流,将虚拟电阻和电容支路的电流作为LCL滤波器谐振抑制有源阻尼电流给定。通过逆变侧电流闭环控制,实现对三相光伏并网逆变器电网高阻抗LCL滤波器谐振抑制。建立15 k W的T型三电平三相光伏逆变器平台,对所提有源阻尼方法进行稳态实验,实验结果验证所提方法的可行性和正确性。     

具有低次谐波抑制功能的虚拟电阻型光伏逆变器

针对现有的具有谐波补偿功能的光伏逆变器只能就近补偿本地非线性负载的谐波而无法参与电网谐波治理及谐波治理贡献难以衡量的问题,研究了一种具有低次谐波抑制功能的虚拟电阻型光伏逆变器。分析了电阻对并网点谐波电压和电力系统谐振的抑制作用,基于此提出了虚拟电阻型光伏逆变器控制方法,用比例—积分控制器控制对并网点电压和电流进行快速傅里叶变换后所得各次谐波电流与相应的谐波电压同相,幅值相差Kh倍,光伏逆变器被等效为一个"虚拟电阻"。以吸收的谐波功率来衡量用户的谐波治理贡献,并提出了按吸收谐波功率最大化的准则自动调节Kh的控制策略。仿真和硬件实验结果表明,所提虚拟电阻型光伏逆变器在正常发电的同时能有效抑制公共连接点低次谐波电压。     

基于广义岭回归的谐波阻抗分析与谐波评估法

对基于广义岭回归原理的系统谐波阻抗分析与谐波评估进行了研究。基于系统和用户的等效电路,可获得系统谐波阻抗、背景谐波和公共连接点谐波的解析表达式。利用在公共连接点同步测量得到的谐波电压、电流数据,将系统谐波阻抗和背景谐波作为广义岭回归方程的回归系数。采用广义岭估计的直接解法即可获得基于广义岭回归估计的参数,并计算出用户谐波发射水平。该方法能够克服样本中异常数据对回归系数的影响,具有比偏最小二乘法及岭估计法等更好的稳健性。运用Matlab软件进行仿真,仿真结果证明了该方法的有效性和准确性。     

基于混合整体最小二乘法的系统谐波阻抗估计

系统谐波阻抗的求取是谐波发射水平评估、谐波责任划分以及谐波治理装置设计的重要前提。本文针对最小二乘线性回归的谐波阻抗算法,分析了其误差产生机理及影响因素等不足;进而在整体最小二乘线性回归方法的基础上,综合考虑电压、电流两方面的测量误差,对系数矩阵进行了优化,并提出了一种估算结果更精确的基于混合整体最小二乘的系统谐波阻抗计算方法;最后,基于PSCAD搭建了IEEE14节点仿真模型,并对比了传统方法与本文方法的结果,验证了所提出方法的有效性和准确性。     

基于电容器投切的电网谐波阻抗测量

投切电容器是测量电网谐波阻抗的常用操作方法,利用投切电容器后的暂态电压、电流分量进行离散傅里叶分析可计算电网公共耦合点处的谐波阻抗。TLS-ESPRIT算法可对投切电容器后的电压、电流同时进行去噪和滤基波处理,得到准确的暂态电压、电流分量。相对于Prony算法,TLS-ESPRIT算法抗噪声干扰能力强,且其能更准确辨识模态参数。仿真验证了TLS-ESPRIT算法在基于电容器投切的电网谐波阻抗计算中的有效性。     

基于PR控制和虚拟阻抗的光伏并网逆变器的研究

设计了一种采用准比例谐振控制零稳态误差的光伏并网逆变器控制系统。与常规的PI控制相比,该控制方法可对正弦输入信号进行无静差跟踪,同时克服了常规比例谐振(PR)控制器抗电网频率波动能力差的缺点。此外,结合虚拟阻抗技术,改善了传统LCL输出滤波器的性能,实现对LCL滤波器高频谐振的有效抑制而又不带来系统功率损耗。仿真试验证明,基于准比例谐振控制和虚拟阻抗技术的光伏并网逆变器具有良好的稳态性能和抗干扰能力。     

光伏发电自治微电网逆变器的谐波均流控制

首先定性分析了微电网逆变器的功率传输特性,证明了微电网逆变器均流控制最关键的是解决各DGs(distributed generations)线路阻抗不平衡时的均流问题,进而提出了一种简单可行的电流直接前馈式均流控制策略,不仅省却了传统下垂控制中所需要的功率计算与电压合成计算,而且可以在确保频率恒为50 Hz的前提下实现并联逆变器间的电流均衡;然后详细分析了虚拟阻抗对均流的作用,提出无滤波器的谐波均流控制,并将其与有滤波器的谐波均流算法进行了对比分析;最后,采用Matlab/Simulink仿真软件进行了仿真验证。仿真结果证明了该控制策略的合理性与有效性。     

基于逆变器剩余容量及自适应虚拟谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配策略

孤岛微电网中,非线性负载产生的谐波电流导致发电单元的逆变器也需要承担部分谐波视在功率。为避免逆变器因承担过量谐波功率过载,目前研究者们大都致力于实现谐波功率在逆变器间的均分。然而,谐波均分策略忽略了不同逆变器改善电压质量能力的差异性,致使微电网电压质量无法得到有效改善。针对此,提出了一种以改善微电网电压质量为目标的谐波功率分配策略,根据逆变器剩余容量及其承担的谐波功率,自适应地调节其虚拟谐波阻抗值在第四象限内变化,从而在不过载的前提下使各逆变器到微电网母线的谐波阻抗达到最小值,为谐波电流提供低谐波阻抗通路,达到尽可能改善微电网电压质量的目的。为了实现该目标,基于根轨迹确定了逆变器虚拟谐波阻抗的稳定调节范围,并进一步设计了一种变参数积分控制器,令所提自适应虚拟谐波阻抗控制能够兼顾调节速度及收敛性能。仿真和硬件在环实验验证了所提控制方法的有效性。     

基于虚拟阻抗的两级式逆变器二次纹波电流传播特性及抑制策略

两级式单相逆变器的输出瞬时功率包含2倍于输出电压频率的脉动功率,致使前级DC/DC变换器的输入存在二次纹波电流。前级DC/DC变换器控制环路的优化是解决该问题有效且低成本的方法。通过环路等效,给出了单环控制以及双环控制的等效电路模型,基于虚拟阻抗的概念分析了电压外环以及电流内环在二次纹波电流传递过程中的作用。在此基础之上,解释并归纳了现有控制策略的抑制原理,指出其中存在的局限性,并给出了2种优化方案。最后,构建了1.5 kVA两级式单相逆变器原理样机进行了仿真及试验验证,验证了分析方法的可行性以及控制策略优化的有效性。     

电力系统谐波阻抗特性及测量方法的探讨

介绍了网络阻抗的特性 ,对现有的几种谐波阻抗的测量方法进行了分析 ,并提供了一些可参考的建议。     

基于三点筛选法与偏最小二乘法的系统谐波阻抗估计

针对背景谐波电压波动影响谐波阻抗估计的问题,提出一种基于三点筛选法与偏最小二乘的系统谐波阻抗估计方法。利用各个量测量与估计量之间相角关系,以三点为一组的数据建立方程,根据判别式筛选出背景谐波电压稳定时的公共耦合点测量电压电流数据,然后采用偏最小二乘法来估计出交流系统侧谐波阻抗。仿真算例表明了所提方法的正确性和有效性,可以减少背景谐波电压波动对系统谐波阻抗的影响,相比传统方法估计精度更高。     

基于虚拟磁链的三相光伏并网逆变器控制策略研究

针对传统虚拟磁链观测器对电网电压积分后存在直流漂移与积分饱和现象,严重影响矢量精确定向的问题,设计了由低通滤波器和高通滤波器组成的虚拟磁链观测器代替电网电压传感器,可以有效减小谐波畸变,减少系统控制成本。对观测器进行仿真研究,表明观测器能消除积分饱和现象,消除直流分量对精确定向的影响,提高系统的动态性能;结合虚拟电阻法,改善LCL滤波器的性能,实现单位功率因数运行。     

扩大级联光伏逆变器运行范围的谐波补偿控制

随着户用型光伏产业的不断发展,级联H桥CHB（cascaded H-bridge）逆变器因其模块化的结构,能实现组件级关断、组件级最大功率点跟踪MPPT（maximum power point tracking）和多电平输出等优势,受到了户用型光伏研究领域的关注。但由于实际光伏组件会老化或被遮挡,各单元输出功率不再相同,部分模块会出现过调制问题,影响了并网电流质量,甚至难以维持系统稳定。针对此问题,提出一种谐波补偿的控制策略,并设计补偿谐波的分配方法。对比现有方法,所提方法能进一步扩大CHB逆变器运行范围,且在不损失系统发电量的条件下仍运行于单位功率因数,还能保证并网电流的THD要求。最后通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

基于阻抗重塑的集中式光伏电站谐波抑制策略研究

受线路的阻抗以及各级变压器阻抗存在的影响,电网与集中式电站间往往会因此产生负面的交互作用,很可能导致系统的稳态性能降低,主要体现为入网电流的谐波问题.针对集中式光伏电站输出电流传输过程中的谐波放大问题,以阻抗重塑为设计思路,通过串并联虚拟阻抗,在控制策略中引入网侧电压前馈与输出电流反馈补偿环节,仿真结果显示,该策略能有...     

基于改进型比例谐振控制的三相光伏并网策略

为弥补比例谐振（PR）控制器带宽窄、抗频率偏移能力差等缺点,利用 Matlab/Simu-link 仿真软件分析了准比例谐振（Quasi-PR）控制器的不足,并在其谐振环节增加零点,以提高其在谐振频率处的增益;与 Quasi-PR 控制器进行比较,结果表明改进后的 Quasi-PR 控制器提高了系统的响应时间与电网的抗干扰能力,减小了跟踪电流误差。     

基于复合型虚拟阻抗与自适应下垂控制的并联逆变器功率均分策略

对于因线路阻抗的不同而引起的并联逆变器输出无功功率不能实现精确均分的问题,提出了一种基于虚拟阻抗法的改进自适应下垂控制技术。此方法采用了一种新型的复合型虚拟阻抗,增加了下垂控制微调补偿和自适应下垂控制系数两个环节。通过引入此虚拟阻抗,不仅可以消除各支路阻性阻抗的影响,也能使得各支路阻抗感性成分达到近似相同,从而减小并联支路之间的阻抗差异。同时,改进的下垂环节可以进一步降低并联逆变器之间的无功误差。最后,仿真结果验证了此方法可实现快速和稳定的无功功率均分,减小了环流,提升了对无功功率均分的精确度,提高了系统的动态响应速度,使得并联逆变器稳定运行。