微网双向变流器的解耦控制策略研究

在微电网中,双向变流器作为核心组网装置,起到稳定接入点电压,降低网损率和提高功率因数的作用。但是在同步旋转坐标系下,双向变流器是一个强耦合、非线性的系统,因此需要对其进行解耦控制,以保证并网电流能够快速无差地跟踪给定信号。研究双向变流器的解耦控制策略,对其在同步旋转d-q坐标系下的数学模型进行了推导和分析,在此基础上采用PI控制和前馈控制相结合的解耦控制方法,将原系统进行线性化解耦,消除了有功与无功电流的耦合,实现系统的解耦控制。实验结果表明,所提解耦控制策略能够降低稳态跟踪误差和总谐波失真,具有较好的控制性能。     

光伏并网逆变器零电压穿越控制技术研究

针对大容量兆瓦级太阳能光伏电站的并网新要求,建立逆变器的数学模型,分析同步旋转坐标系锁相环在零电压穿越时的缺点,改进解耦双同步坐标系锁相环,设计锁相环比例积分控制器的参数,并在电流控制环中采用前馈解耦策略、电网电压前馈和协调控制策略。仿真和试验结果表明,所釆用的零电压穿越控制技术能使三相光伏并网逆变器在零电压穿越过程中稳定可靠运行,满足有关标准要求,证明了所提出的控制技术有效性和可行性。     

基于LC滤波的光伏逆变器电感电流反馈控制策略研究

针对光伏并网逆变器的特点,基于电感电流反馈控制的光伏并网逆变器,提出了参考电流相位超前的电流内环控制策略。通过分析单相并网逆变器结构,推导了LC滤波器上电压电流矢量关系。加入电网电压瞬时值前馈解耦控制,研究了比例调节和准比例谐振调节两种策略下参考电流与输出电流的关联。基于一台3 kW逆变器为实验平台的理论分析和实验结果表明,采用该策略的逆变器并网电流时刻跟踪电网电压频率和相位,功率因数为1,并网电流谐波失真度低于3%。     

基于模型预测控制的不平衡电网电压下三相燃料电池并网发电系统功率解耦控制策略

当三相电网电压不平衡时,由于直流-交流功率耦合,质子交换膜燃料电池（PEMFC）的输出电流会产生低频电流脉动,影响其输出性能和使用寿命。此外,功率耦合将导致交流侧的并网电流畸变。文章提出了一种功率解耦控制策略,以消除燃料电池输出电流脉动,同时降低并网电流的总谐波畸变率（THD）。DC-DC变换器和DC-AC逆变器分别由基于虚拟矢量和最优占空比的改进模型预测控制（MPC）算法控制,通过改进的MPC方法,可实现对参考电流的精确跟踪,并获得良好的鲁棒性和暂态性能。最后,仿真结果验证了所提功率解耦控制策略的有效性。     

基于PR控制的海上风电场并网VSC-HVDC系统

提出了一种新的适用于海上风电场并网的新型高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC,VSC-HVDC)系统的比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制策略。该方法充分利用PR控制器能够在αβ坐标系下对交流输入信号无静差控制的特点,将矢量控制策略下的有功电流和无功电流分量转换到αβ坐标系下进行调节,实现风电场和电网侧换流器维持直流电压稳定以及有功、无功功率的解耦控制。与常用的双闭环PI控制相比,该策略无需多次坐标变换和前馈解耦控制,且易于实现对系统谐波电流的补偿,降低了实现难度,提高了系统的鲁棒性和并网电能质量,为海上风电场并网VSC-HVDC系统提供了一种优化的控制方案。     

电网频率波动时LCL并网逆变器重复控制研究

针对电网频率波动时,并网电流畸变和谐波较大的问题,提出了静止坐标系下LCL并网逆变器的重复控制策略,该策略可有效降低并网电流谐波畸变率;在静止坐标系下,LCL并网逆变器数学模型无耦合现象,省去了复杂的解耦运算,从而该控制策略简单易实现;在确定电路参数的基础上,对重复控制进行了参数设计,并通过仿真试验证明了理论分析的正确性。研究成果对于提高电能质量意义重大。     

基于PR控制和谐波补偿的三相光伏并网系统

将电网电压定向矢量控制与比例谐振(PR)控制相结合的控制策略应用于三相光伏并网系统中,实现逆变器的并网控制。该控制策略比传统PI调节器的双闭环电网电压定向控制更简便,不需要复杂的坐标旋转变换和前馈解耦控制。同时,PR控制器可以很方便地实现并网电流低次谐波的补偿。仿真结果验证了该系统的结构和控制策略的有效性,可提高电网的电能质量。     

弱电网下光伏并网逆变器稳定运行组合控制策略

为提高弱电网下光伏接入的并网电流质量和系统的稳定裕度,提出一种基于公共耦合电压点的选频前馈结合相位超前校正的组合控制新策略,该策略设计选频环改善电网电压前馈函数,使其既保留对电网背景谐波的抑制,又避免稳定裕度的下降,同时提出在电流通路中设计超前补偿校正环节,补偿弱电网阻抗引起的系统相角裕度下降,增加稳定裕量,从而提高光伏并入弱电网的并网电流质量和系统的稳定裕度。通过仿真和实验验证该策略对谐波抑制和稳定裕度提高的有效性。     

三相PWM整流器电流解耦双闭环控制算法研究

基于传统的d-q同步旋转坐标系的电压—电流双闭环控制策略往往忽略电流前向通路的耦合,或在设计解耦控制时使用固定的电感参数,且未考虑电压外环网络的非线性特征,控制性能并不理想。为此,在分析已有控制策略的基础上,基于同步旋转d-q坐标系,借鉴矢量合成的思路,推导和设计了无须电感参数的电流解耦控制网络,从而使电流解耦控制不再依赖于精确的电感参数,排除电感温升和饱和造成其参数变化导致的解耦网络无法正常工作的不利影响,电压外环以输出电压平方量为被控对象,以改善PI控制器的控制效果。据此搭建了仿真和试验平台,通过仿真和试验结果可知所提方法比传统方法有更好的动态性能,并且电感参数变化时不会对解耦网络的正常工作造成影响。因此,在控制性能上所提方法比传统方法有很大改进。     

弱电网下LCL型并网逆变器的改进稳定性控制方法

弱电网下并网点电压谐波和电网阻抗不可忽略。LCL型并网逆变器考虑电网阻抗后会发生谐振频率平移现象,同时并网点电压谐波会影响电压前馈控制效果。文章在并网电流结合电容电流反馈的基础上,通过修改电容电流反馈系数应对电网阻抗,提出了一种查表法的电容电流反馈系数选取方法。通过多谐振并网点电压前馈控制通道的控制器应对电压谐波。实验验证了文章所提改进稳定性控制方法的有效性。     

不平衡电网电压下T型三电平光伏并网逆变器的有限集模型预测控制

为实现电网电压不平衡时对T型三电平光伏并网系统输出功率和电流质量的控制,以达到入网功率平稳或电流正弦为控制目标,结合光伏阵列输出功率前馈,在两相静止坐标系下提出一种直流母线电压外环PI控制、并网电流内环有限集模型预测控制的控制策略,并在电压外环中引入2倍频陷波器以获得平滑的入网功率参考值。仿真结果表明:当电网电压不对称时,采用所提控制策略能够实现对入网有功、无功功率2倍频脉动及负序电流的分别抑制或协调控制,且并网电流谐波畸变小、入网电能质量高,同时实现T型三电平逆变器的中点电位平衡。     

基于PIR的并网逆变器低频次谐波抑制策略研究

针对电网电压畸变造成并网电流低频次谐波含量较高的问题,提出一种基于比例积分-准谐振（PIR）与电流谐波检测环相结合和控制策略抑制电流谐波。首先分析并网逆变器原理,建立电流内环数学模型。基于内模原理,引入电网电压全前馈消除电网电压对网侧电流和影响,其次分析电流谐波检测与抑制原理,采用电流特定次谐波检测环对逆变器侧电流提取谐波分量,并采用闭环控制抑制电流谐波,利用伯德图对准谐振控制器参数进行设定。最后建立Matlab/Simulink仿真模型并搭建dSPACE-DS1104半实物仿真平台,分析仿真与实验结果来验证所提控制策略和有效性与可行性。     

光伏准Z源H桥级联多电平逆变器并网调制技术

该文针对光伏准Z源逆变器的运行特点,基于逆变器两态滞环电流控制工作原理,提出一种能使逆变器直通实现光伏MPPT的三态滞环控制器和单相准Z源级联逆变器三态滞环控制系统,分析三态滞环控制器的工作原理,并用三单元准Z源级联逆变器系统仿真,对比研究三态滞环控制、载波层叠法和载波移相法的控制效果。仿真结果表明,三态滞环控制调制策略表现出更好的稳态和动态响应性能,其并网电流谐波畸变率更小。     

Design of proton exchange membrane fuel cell grid-connected system based on resonant current controller

Because of its high efficiency, low pollution and good stability, proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is considered as one of the most promising technologies for a wide range of applications, such as distributed power generation, transportation, portable power source and automobile. In a PEMFC grid-connected system, the proportion integration (PI) regulator can achieve zero error for the dc components in the rotating frame, but cannot achieve zero error for the ac components in the rotating frame. Hence, the PEMFC grid-connected system will produce a large number of harmonics. In order to overcome this shortcoming, a proportion integration resonant (PIR) controller is utilized to realize zero magnitude error and selective disturbance rejection. Instead of the PIR controller, a vector proportion integration (VPI) controller is designed to quickly and accurately regulate current which achieve zero both amplitude and phase frequency response at the resonant frequency simultaneously. In this paper, the PEMFC grid-connected system based on PIR and VPI controllers are developed according to the operating characteristics of a PEMFC generation system, then analyze and compare the performance of compensation harmonics between them. The total harmonic distortion (THD) of grid-connected voltage and current are measured by means of the criterion of IEEE Std1547-2003. This proposed grid-connected method will provide a novel approach for the design of advanced PEMFC grid-connected control system.     

弱电网中LLCL型并网逆变器的谐振分析与抑制策略研究

针对弱电网中多个LLCL型并网逆变器并联运行的谐振问题,提出一种混合阻尼控制策略。在建立多LLCL型并网逆变器的数学模型基础上,分析多机并联谐振的产生机理,得出电网阻抗和LLCL滤波器参数变化是产生谐振的关键因素,将影响系统并网运行的稳定性。为此,在不改变LLCL型并网逆变器拓扑结构的前提下,将所提控制策略应用到弱电网多机并联系统中。仿真与实验结果表明,该控制策略能有效地抑制系统谐振,降低并网电流和电压的谐波含量,提高在弱电网条件下多机并联运行的稳定性。     

Probabilistic Wavelet Fuzzy Neural Network based reactive power control for grid-connected three-phase PV system during grid faults

This study presents a reactive power controller using Probabilistic Wavelet Fuzzy Neural Network (PWFNN) for grid-connected three-phase PhotoVoltaic (PV) system during grid faults. The controller also considers the ratio of the injected reactive current to meet the Low Voltage Ride Through (LVRT) regulation. Moreover, the balance of the active power between the PV panel and the grid-connected inverter during grid faults is controlled by the dc-link bus voltage. Furthermore, to reduce the risk of over-current during LVRT operation, a current limit is predefined for the injection of reactive current. The main contribution of this study is the introduction of the PWFNN controller for reactive and active power control that provides LVRT operation with power balance under various grid fault conditions. Finally, some experimental tests are realized to validate the effectiveness of the proposed controller.     

弱电网下光伏并网逆变器的数字H∞鲁棒控制器设计

针对弱电网下光伏并网逆变器可能发生的失稳现象,提出一种光伏并网逆变器的数字H_∞鲁棒控制器设计方法。首先建立传统控制策略下光伏并网逆变器的控制模型,并分析其在弱电网条件下的稳定性。为了提高LCL型光伏并网逆变器对电网阻抗变化的鲁棒性,考虑数字控制延时的影响,通过建立离散域下光伏并网逆变器的标准H_∞控制模型,并设计加权函数,求得光伏并网逆变器的数字H_∞控制器。与传统的双闭环控制策略相比,理论分析与仿真和实验结果均表明,所设计的数字H_∞控制器可显著增强弱电网条件下光伏并网逆变器的稳定性。     

Artificial intelligence based active and reactive power control method for single-phase grid connected hydrogen fuel cell systems

In grid-connected power generation systems, power factor fluctuations caused by non-linear power circuits used between the grid and source should be controlled with the help of voltage source inverters (VSI). In addition, in order to improve the quality of the electrical energy injected into the grid and to prevent possible electrical faults, the total harmonic distortion (THD) in the grid current should be controlled in accordance with IEEE-519 standards. In other respects, uncontrolled injected energy may causes losses, excessive electrical energy demand and overloading. In this study, an artificial neural network based active and reactive power control method is proposed for grid-connected single-phase Proton Exchange Membrane Hydrogen Fuel Cell (PEMFC). The aim of the proposed control structure is to have low harmonic distortion, high power factor performance as well as an easy and understandable structure. The proposed method was applied to a 6 kW prototype. Five different scenarios and nine different activation function were tried to verify the performance of the proposed control method. As a result of these processes, the power factor was measured as unity (>0.99) and the total harmonic distortion (THD) of the grid current, under all operation states, is <2%. In addition, it has been observed that the success rate of artificial neural networks is >97%.     

基于虚拟磁通的并网逆变器直接功率控制研究

基于传统直接功率控制的策略思想,改变以L电感并人电网的拓扑结构,提出基于LCL滤波器的直接功率控制,系统分析有源阻尼,谐波抑制,虚拟磁通估计和锁相环PLL等控制算法,进而提出改进的直接功率控制策略。在MATLAB／SIMULINK的仿真平台上,分别搭建光伏并网的主电路模型。以及包含有源阻尼,谐波抑制,虚拟磁通估计和PLL模块的统一协调的控制系统,仿真结果表明改进的直接功率控制能有效改善并网逆变器的电流质量,降低总谐波畸变率,并使电网电压和注入电网电流同相,功率因数为1。