基于模型补偿的逆变器交流电压自抗扰控制

三相逆变器系统是一个非线性、强耦合、负载扰动剧烈的系统,传统基于PI调节器的双环控制效果不尽人意。自抗扰控制(ADRC)将上述影响系统控制的不利因素视为总扰动,予以估计和动态补偿,然后施以合适误差反馈律,以获取理想的控制性能。针对三相逆变器交流电压控制问题,考虑到工程实用性,以交流电压及其一阶导数为状态变量设计二阶线性自抗扰控制器,并结合被控对象LC滤波器电感电流可测的特点,引入模型补偿项,以降低扩张状态观测器扰动观测压力,进一步提高自抗扰控制系统的跟踪精度。对传统自抗扰控制、模型补偿自抗扰控制和电压电流双环PI控制进行了对比实验,结果证明了所提策略在跟踪性能及抗扰性能方面的优势。     

基于改进二阶线性自抗扰技术的微网逆变器电压控制

微网逆变系统具有非线性、强耦合、负载扰动强、并/离网模式切换灵活等特性,传统电压电流双环控制难以取得满意的控制效果。自抗扰策略将影响系统控制的不确定因素视为总和扰动予以估计和补偿,可将复杂系统校正为积分串联型以获取期望的控制性能。文中引入更具工程应用价值的线性自抗扰控制(LADRC)技术,设计以输出电压及其微分为状态变量的二阶LADRC。考虑到扩张状态观测器(ESO)是影响LADRC控制性能的核心环节,在ESO中引入输出电压误差微分项,以提高ESO的扰动观测能力;在总和扰动作用通道增加一阶惯性环节,避免观测带宽增加而引入噪声。对LADRC及典型双闭环控制系统的频率响应特性进行分析可知,改进后的LADRC较双环控制及传统LADRC具有更好的抗扰性能。仿真和实验结果证明了所提策略的有效性。     

基于线性自抗扰控制的微网逆变器时-频电压控制策略

微网是一个非线性、强耦合、多约束、负载扰动大的系统,传统比例-积分(PI)双环控制已经无法满足需求,自抗扰技术通过补偿扰动可使微网逆变控制系统的性能显著改善。据此,文中提出了基于线性自抗扰控制(LADRC)的微网逆变器时-频电压控制策略。为了提高微网逆变器的抗扰性能和动态性能,在时域上,设计和分析了dq轴解耦环节、带电容电流反馈的降维扩张状态观测器以及线性状态误差反馈控制律;为了提高微网逆变器在各谐波频率处的跟踪精度和抗扰性能,分析了时域LADRC系统的频率响应特性,并据此设计和分析了频域上的实部/虚部解耦环节和时-频域LADRC策略。最后,针对工作在孤岛模式下的微网逆变器,对所提策略进行了实验验证。实验结果表明,与PI双环控制对比,基于LADRC的微网逆变器时-频电压控制策略具有更好的解耦、抗扰、动态性能,并能精确控制谐波电压以达到抑制谐波的效果。     

电压型PWM逆变器的自抗扰控制策略

电压型PWM逆变器是一非线性、多变量、强耦合的系统,建立精确的数学模型极其困难.采用自抗扰控制器,用配置非线性结构替代极点配置进行控制系统的设计,依靠期望轨迹与实际轨迹的误差大小和方向来实施非线性反馈控制,对逆变器的数学模型要求并不高.仿真和实验结果表明,该控制策略能较好地实现电压型PWM逆变器的控制,具有较好的动态特性和较强的鲁棒性.     

新型单Buck逆变器三阶积分滑模控制策略

为进一步提高逆变器滑模控制器的稳态精度,针对一种由一个双向Buck变换器和桥式换向电路组成的单Buck型逆变器进行了三阶积分滑模控制策略的研究.在其等效电路的状态空间平均法动态模型基础上,采用微分几何理论中李导数方法阐述了滑模控制器的设计,同时给出了滑模切换面系数的选取方法.分别采用传统比例微分控制策略和三阶积分滑模控制策略进行了对比实验.实验结果表明三阶积分滑模控制大幅度减小稳态终值误差,改善了系统的稳态性能,同时具有良好的动态性能,减弱控制系统的干扰和漂移.实验验证了所采用三阶积分滑模控制策略的正确性.     

基于滤波函数的风电并网逆变器改进线性自抗扰控制

针对风电系统中并网逆变器直流母线电压量测环节易受噪声污染等问题,文中将线性自抗扰控制与滤波器相结合,构造一种基于滤波函数的改进型线性自抗扰控制技术。首先构造了风电并网逆变器数学模型,并对传统线性自抗扰控制进行分析。为了提高线性自抗扰控制对高频噪声的抑制力,文中将滤波后的电压扩张成一个新的状态变量,利用线性扩张状态观测器估计滤波之后的电压值,并将其作为反馈。然后在考虑系统输出含有噪声的前提下,对改进型线性自抗扰控制进行频域特性分析,结果表明改进的控制策略具有更好的抑制噪声能力。最后通过风电系统并网逆变器仿真平台的搭建,验证了控制策略的可行性和有效性。     

基于广义积分扩张状态观测器的虚拟同步发电机电压控制研究

作为电力电子化电力系统的重要组成部分,虚拟同步发电机(VSG)技术在分布式电源中得到了广泛应用.当其处于孤岛模式运行时,传统的比例积分双闭环控制难以满足控制需求.首先采用线性自抗扰控制(LADRC)使VSG拥有更强的抗扰能力.同时,考虑到非线性负载接入产生的谐波,使得传统的扩张状态观测器(ESO)难以取得理想的观测效果...     

改进LADRC的储能逆变器直流母线电压控制

储能并网逆变器是一个非线性、强耦合、易受电网电压波动影响的复杂系统.为提高储能并网逆变器直流侧母线电压的稳态性能,本文提出一种改进型线性自抗扰控制技术LADRC(linear active disturbance rejection control)并应用在电压外环控制器.该控制方法通过把传统LADRC技术中的总扰动观...     

基于降阶线性扩张状态观测器的风电并网逆变器线性自抗扰控制*

针对风电并网逆变器直流母线电压易受电网电压波动和负载扰动影响的问题,文中提出了一种电压外环改进型线性自抗扰控制(LADRC)。首先建立了风电并网逆变器在d-q旋转坐标系下的数学模型,在此基础上,设计了基于降阶线性扩张状态观测器的线性自抗扰控制,减小了观测器的相位滞后,提高了系统的扰动观测精度;然后在观测器总扰动通道上增加了一个超前滞后的校正环节以减弱观测器的噪声放大效应;最后对改进型LADRC控制策略进行了频域特性分析。仿真结果表明,相比于传统LADRC控制策略,文中所提的控制策略对并网逆变器直流母线电压具有更好的控制效果。     

LCL并网逆变器的自抗扰控制策略

在并网现场,电网时常会包含背景谐波、存在电压波动等情况.由于难以确定这些复杂时变的扰动模型,故基于模型的扰动补偿方法作用有限.此外,基于实时检测的自适应控制虽具有较强抗扰性,但控制算法较为复杂.而自抗扰控制能将内扰和外扰的总和看作广义扰动,通过观测器实时估计并通过前馈进行补偿,其具有谐振抑制能力且抗扰性强,不依赖精确的...     

低压微网逆变器自适应谐波下垂控制策略

在多个分布式电源逆变器并联于同一公共连接点(PCC)的典型低压微网中,针对各并联逆变器在无通信线情况下难以协调抑制PCC处谐波电压的问题,提出了低压微网逆变器自适应谐波下垂控制策略。将基波鲁棒性下垂控制的思想引入谐波控制,建立和分析了鲁棒性谐波下垂控制的控制框图,并根据鲁棒性下垂控制应用至谐波控制额定工况的特殊性,对其进行简化设计;在此基础上,设计了基于PCC处谐波电压检测的下垂系数自适应调节策略和多准比例谐振(PR)电流跟踪方案。通过PSCAD仿真软件构造了2台逆变器并联运行工况对所提策略进行验证,仿真结果表明,自适应谐波下垂控制策略能将PCC处的谐波电压抑制在设定范围内,并且能按逆变器容量分配谐波功率。搭建了2台逆变器并网运行的实验平台,进一步验证了所提策略的有效性,结果表明所提控制策略能使多台并联逆变器在无通信线和负载电流传感器的情况下,独立、自治地参与微网电能质量治理,并按各自容量抑制PCC处的谐波电压。     

带自适应估计器的微电网逆变器跟踪控制

针对电压型微电网逆变器接入本地非线性负载产生输出电压波形畸变问题,提出一种基于自适应估计器的微电网逆变器跟踪控制策略。在该控制策略中,构造一个自适应估计器,用它来估算出因各种扰动产生的微电网逆变器电压降,并进行前馈补偿,求出逆变器的电压控制矢量。为了实现对微电网电压的实时跟踪,引入虚拟阻抗概念,将谐波压降、滤波器电感和电阻参数变化以及各种外部扰动等产生的压降等效成虚拟阻抗上产生的压降。以此为基础,估算出相关的等效虚拟阻抗,并修改自适应估计器中的参数,提高逆变器输出电压波形质量。在各种负载条件下进行了仿真和实验,取得了良好的控制效果。     

一种直流微电网无母线电压偏移的均衡控制策略

为解决直流微电网中分布式储能系统存在的剩余容量(State Of Charge, SOC)不均衡问题,提出一种适用于孤岛直流微电网分布式储能的均衡控制策略。该方案采用对数形式设计参考电压函数,以单台储能单元的SOC与所有储能单元的SOC均值的比例作为对数函数输入,从而实现各储能单元充放电过程中,各参考电压相对于额定母线电压呈近似对称变化,继而实现无母线电压偏移的均衡控制。基于此提出利用储能单元的输出功率及其参考电压的比例关系简化了参数选取过程,通过李雅普诺夫第一法判断了系统的稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真及实验验证了所提控制策略的正确性和实用性。     

低压微型直流微电网的协调控制策略

直流微电网具有结构简单、运行可靠和能耗较小等优点,将成为偏远山村和未来家庭的主要供电结构。以由太阳电池阵列、蓄电池组和可控负载等组成的低压微型光伏直流微电网系统为研究对象,针对系统并网和孤岛运行模式,采用了主从并联和母线电压下垂相结合的控制模式,实现了直流微电网的能量协调控制。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台和光伏直流微电网实验装置,对系统进行了仿真研究,仿真验证了系统能量协调控制策略的合理性和正确性。     

Adaptive sliding-mode voltage control for inverter operating in islanded mode in microgrid

Harmonic current caused by nonlinear loads and parametric variations of output filter of inverters make popular proportional–integral–derivative (PID) voltage controller far beyond excellent performance in case of microgrid operating in islanded mode. Motivated by this limitation, this paper proposes an adaptive sliding-mode controller (ASMC) to enhance disturbance-rejection performance of control system of islanded parallel inverters. And adaptive algorithms are designed to observe external disturbances and internal perturbation so as to guarantee the globe robustness of control system of inverter. The switching gain of control input is designed to be a time-varying value which effectively reduces undesirable chattering of control input signal. Simulating and experimental results are presented that the total harmonic distortion, chattering, and steady-state error of output voltage of islanded parallel inverters are effectively reduced and the dynamic performances and the capability of perturbation rejection of control system of inverter are effectively enhanced.     

基于多指标非线性控制方法的微网逆变器控制设计

为了提高微网逆变器的动静态性能,对于多输入多输出的逆变器非线性系统,引入多指标非线性控制方法进行微网逆变器控制设计。根据微网逆变器双环控制的要求,选取微源输出电压及其微分量的线性组合为输出函数,从理论上证明满足状态反馈部分精确线性化的能控性条件和对合条件,推导出多指标非线性控制律。该控制律能实现在统一的非线性控制设计框架下对微源输出电压及其微分量进行同时约束,消除微源输出电压的稳态误差,加快逆变器的响应速度,使系统的动静态性能得到很好的协调,实现逆变器的高性能控制。相比于传统的双环控制,该设计方法能够使控制量解耦;充分考虑了系统的非线性,保证了在大信号扰动下系统具有良好的性能;实现了统一的电压、电流环设计,能够满足不同控制策略需求。仿真实验验证了该控制方法的有效性与优越性。     

低压微电网中并网逆变器的工程实现

逆变器侧电流反馈具有稳定性强、单闭环控制、参数设计简单和系统成本较低的优点,但是它属于电网电流间接控制,导致并网功率因数较低,并且电网电流中还包含由电网电压引起的低次谐波电流。为保留其优点并克服其缺点,提出了一种适用于逆变器侧电流反馈LCL并网逆变器的完全电网电压前馈控制策略,该策略能完全消除电网电压对电网电流的影响,并且并网功率因数得到了很大的提升。该控制策略在工程实现的过程中,任何一个环节上出现的误差都会导致并网电流波形质量的下降。结合在工程实践中遇到的问题,主要从锁相环、工频周期的检测和逆变器输出电压频率的调节方面提出了改进措施。实验结果表明,所提控制策略正确,工程实现改进措施有效。     

低压微电网模式自适应控制策略设计

针对微电网模式切换时控制策略的变化问题,提出了一种基于虚拟同步发电机模型的模式自适应微电网控制策略,适用于微电网两种运行状态。增加了模拟低通滤波器模块和无功功率积分控制模块,满足了分布式电源在微电网两种运行状态下的运行要求。以功角,电角速度和有功功率为控制变量设计了稳定控制器,使微电网在受到负荷突变和状态转换扰动情况下仍能稳定运行。仿真和硬件实验表明该方法不仅确保了运行模式间的平滑转换,还能有效改善孤岛状态下微电网受到扰动时的频率调节效果,降低因微电网模式转换对微电网带来的冲击,有利于微电网的运行稳定。     

考虑电压故障类型的光伏逆变器低电压穿越控制策略

在传统光伏逆变器低电压穿越(LVRT)控制技术的基础上,提出一种根据电压故障类型进行无功功率输出的可实现柔性电压支撑的LVRT控制策略。基于瞬时功率理论,对αβ坐标系下的功率、电流关系进行了分析;基于上述理论分析,提出一种基于电压正、负序分量加权分配的无功补偿策略,该策略根据不同的电压故障类型,通过调整分配因子生成相应的无功电流参考指令来实现提升三相电压有效值、降低公共点电压三相不平衡度等目标的电压支撑功能;在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了三相对称故障、单相短路接地故障和两相短路接地故障的仿真实验,仿真结果验证了所提策略的正确性。     

基于自适应虚拟电阻的低压微电网下垂控制策略

在多逆变器并联运行的低压微电网系统中,由于各逆变器输出线路阻抗差异的存在,导致系统中各分布式发电单元根据传统反下垂控制策略对公共负荷的有功功率难以进行合理分配,影响系统的稳定性。针对这一问题,对低压微电网系统的输出功率分配性能进行了理论分析,得出影响功率分配性能的主要因素。将自适应虚拟电阻引入电压电流双闭环控制中,不仅抑制有功功率和无功功率间的耦合作用对系统稳定性产生的影响,而且也提高了系统的输出电能质量。其自适应虚拟电阻的阻值能实时跟踪各分布式电源实际输出有功功率与参考输出有功功率差值的变化而自适应调整,及时有效地补偿了因线路阻抗差异产生的母线电压降。采取所提策略使各分布式电源能够对公共负荷中的有功功率进行合理分配。最后,在仿真平台上验证了该策略的有效性和正确性。