电压电流双闭环控制逆变器并联系统的建模和环流特性分析

传统的基于功率差的逆变器并联控制方法是由电力系统中同步电机并网理论演变而来,通过分别改变各并联模块输出电压的幅值和相位来分别控制各模块输出无功和有功功率平衡,但该并联均流方案应用于电压电流双闭环反馈控制逆变器并联系统时有较大的控制误差.本文建立了考虑环流因素的电压电流双环控制逆变器闭环系统电路模型,依据传递函数推导出并联系统有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位的关系.建立基于等效输出阻抗和求解微分方程的环流特性分析方法,给出了逆变器输出有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位之间的定量关系,提出了相应的并联均流控制方案.仿真结果证实有功和无功环流均受输出电压幅值和相位影响,实验结果证明所提控制方案有较好的均流效果.     

基于有功和无功环流控制的DC-AC逆变器并联系统分析与实现

传统的基于有功和无功环流控制的逆变器并联控制方法是由电力系统中同步电机并网理论演变而来,即根据输出有功功率差调节输出电压的相位,根据输出无功功率差调节输出电压的幅值,实现输出负载均分.该控制方式若应用于电压电流双闭环控制逆变器并联系统会引起系统工作不稳定,本文分析了造成不稳定的原因,给出了电压电流双闭环控制DC-AC逆变器并联系统输出有功和无功功率差与输出电压幅值、相位差之间的定量关系,提出了相应的均流控制策略,给出了并联系统的实现方案.实验结果验证了该控制方案的可行性.     

电压电流双闭环反馈逆变器并联控制

对电压电流双闭环反馈控制单相逆变器的输出特性进行了研究,给出了单相逆变器并联系统的等效模型,分析了并联系统中电流环流与逆变器基准信号幅值和相位的关系,并在此基础上提出了一种通过对逆变器输出电流进行有功、无功分解,然后对基准信号的幅值和相位进行解耦控制的逆变器并联控制策略.针对单相逆变器的有功、无功电流分解问题,通过构造三相对称电流,运用瞬时无功理论对输出电流进行有功、无功分解,从而得到输出有功电流、无功电流并给出电流分解的实现框图.基于上述原理研制了实验样机,实现了2台2 kV·A逆变器的并联运行控制,实验结果验证了所提出方法的可行性和有效性.     

一种简化的逆变器并联控制技术研究

依据输出有功功率差和无功功率差分别调节输出电压相位和幅值的控制技术较多地应用在逆变器并联控制中.但是,对于基于电压电流双闭环反馈的电压源型逆变器,输出有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值均有耦合关系.本文推导出逆变器的等效输出阻抗,研究了有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值的定量关系.讨论了器件精度对输出电压跟踪基准电压幅值和相位的影响,在此基础上提出一种简化的并联控制策略:即基准电压同步,根据环流大小调节基准电压幅值.建立了并联系统模型,分析了并联系统特性,给出了实验结果.     

电流型调节逆变器的冗余并联控制方法

提出了一种电流型调节逆变器的冗余并联控制方法.并联逆变器模块之间仅通过一个三线总线互连构成分布式冗余并联系统而与模块数无关,各逆变模块的电压调节器的输出信号由一种分布在各逆变模块中的平均电路综合后生成各模块共享的基准电流信号、实现瞬时均流.分析了系统结构和工作原理,证明了并联系统具有与原单个模块等效的传递函数和控制性能、以及与主从并联控制方式相同的动静态均流性能,仿真和实验验证结果证明了方法的有效性.     

基于高频链并联逆变器控制系统设计

多台逆变器并联运行可实现大容量和冗余供电,提高供电系统的灵活性和可靠性。对逆变器电流、电压双闭环控制系统参数设计方法进行了研究,分析了逆变器输出电压幅值、相位与逆变器输出有功功率和无功功率的关系,阐述了通过控制输出电压和相位实现对无功、有功功率控制PQ法;系统主电路利用高频链软开关拓扑结构,设计了一种改进的PQ控制和基于电流分解的无连线并联控制方法,有效地解决基本PQ控制算法在非线性负载均流效果差的缺陷。系统采用TMS320LF2407A数字信号处理器进行控制。仿真结果表明该系统设计达到了很好的并联控制效果,具有良好的控制性能。     

电压基准预同步的逆变器并联运行控制

综合传统的无连线逆变器下垂并联方法和有连线分布式并联方法的优点,提出了一种电压基准预同步的逆变器并联系统及基于电力线通信(PLC)的实现方法。研究并实现了电压基准信号的同步控制,并联模块之间传递各基准信号的频率和相位差信息,通过同步控制算法调节使各基准信号的相位相互一致;在基准同步的基础上,由各并联逆变器之间传递的有功功率、无功功率信息各自生成功率差信号,提出了一种改进的功率调节累加算法,利用累加的功率差对电压基准信号的相位和幅度进行调节,实现了输出均流和并联模块的热插拔。仿真分析和实验结果证实了控制的有效性和可行性。     

一种间歇脉冲式兆瓦级并联逆变器同步控制技术

分析间歇脉冲方式工作的大功率逆变器并联运行控制需求,研究主从脉冲同步控制策略,提出一种分布式控制和主从控制相结合的并联同步控制方法.通过拉氏变换推导环流和回路电感、脉冲差异时间等之间的关系.通过实现主从逆变器间开关器件脉冲差异在μs级以下,同时增大环流回路电缆电感,来抑制并联环流.该方法有效地提高逆变器的功率等级,较好地实现逆变模块的功率均分.实验结果表明,该方法能够有效地抑制环流,具有较好的并联均流效果.     

双闭环控制电压源逆变器并联系统环流特性研究

逆变器并联系统各模块输出电压的幅值和相位不一致会产生有功环流和无功环流.从逆变器等效输出阻抗的角度,对基于输出电压和滤波电感电流双闭环瞬时反馈控制技术的逆变器并联系统的环流特性进行了研究.理论分析、仿真和实验结果证明,对于双闭环控制电压源逆变器并联系统,各模块输出电压单位幅值差造成环流的大小取决于单模块逆变器等效输出阻抗的模值,环流的无功功率与有功功率的比值取决于等效输出阻抗角的正切值;各模块输出电压单位相位差造成环流的大小取决于单模块输出电压和等效输出阻抗的模值,环流的有功功率和无功功率的比值取决于等效输出阻抗角的正切值.     

一种全数字化互动跟踪式单相逆变电源并联均流控制策略

分析了逆变器输出电压的幅值和相位对并联系统输出功率的影响,提出一种互动跟踪式无主从并联控制方法。通过同步母线实现各模块的正弦参考电压同步,每个模块由 DSP的I/O口发出同步脉冲,同时用捕获口检测同步母线上的同步脉冲信号,强制各模块的正弦参考电压相互同步。利用CAN总线控制各逆变器正弦参考电压的幅值以均分无功功率。采用数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407实现全数字化并联系统设计。实验结果表明此方案能实现无主并联和 N 1冗余且有较好地并联均流效果。     

基于分布式共识协同的光伏逆变器电压控制策略研究

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题,提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration, DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式,利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率,实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量,通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证,基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明,所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题,并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减,提升光伏逆变器的无功功率调节量。     

基于分布式光伏/飞轮储能联合发电系统的并网点电压主动调控技术研究

为改善配电网末端电能质量,提高并网点电压稳定性,提出了一种基于分布式光伏/飞轮储能联合发电系统的并网点电压主动支撑控制策略.相比于传统电压调节控制方式,该控制策略能够充分发挥飞轮储能高频次充放电特性,根据电压偏差大小自适应调整联合发电系统有功/无功输出,稳定并网点电压.同时该控制策略将并网点功率因数作为考虑因素,引入控...     

微网中三相逆变器类功率下垂控制和并联系统小信号建模与分析

基于公共节点电压的逆变器并联功率理论在微电网系统应用中存在局限性,本文以逆变器输出端电压为切入点重新推导了并联功率理论,提出一种基于＂类功率＂的无互联线并联下垂控制策略。依据＂类功率＂定义,建立了新型控制策略下的并联系统小信号数学模型。通过数学模型建立系统传递函数,依据自动控制原理分析下垂参数的变化对三相逆变器并联系统...     

考虑有功协调优化的配电网动态电压控制

配电网电压动态变化特征日益凸显,对配电网动态优化控制提出了新的要求。除此之外,配电网有功与无功的耦合特性也使得仅基于无功/电压的控制方法效果降低。因此,提出了一种考虑有功/无功快速协调优化的配电网动态电压控制方法,实现在秒级时间尺度内关键节点的电压恢复。首先建立配电网有功/无功控制设备动态模型,并基于模型预测控制理论建立了动态电压控制系统预测模型。设计了面向配电网电压协调控制的多目标自适应优化策略,基于配电网同步相量测量单元动态测量数据实现有功/无功控制设备出力的动态协调。仿真结果表明,该方法能够实现配电网电压波动的秒级抑制,并将目标节点电压快速无差地恢复至扰动前水平。     

微电网中基于公共负荷侧电压的改进下垂控制

针对多逆变器并联的微电网系统,以均匀分配各逆变器无功功率,减少各逆变器输出电压降落为目标,文章对改进传统下垂控制方法展开了研究。首先在分析了传统下垂控制方法分配逆变器无功功率不均匀机理的基础上,提出了一种引入公共负荷侧电压反馈的下垂控制方法;然后小信号分析方法对该策略进行建模,为系统参数设定提供了理论依据;最后通过MATLAB仿真来验证本文的控制策略,仿真结果显示,在不影响有功负荷在分布式电源间分配的情况下,能够改善分布式电源间无功出力的分配关系,提高微电网的供电质量。     

逆变器多层控制无线并联技术

研究逆变器无互联线冗余并联系统,针对传统无互联线下垂控制的不足,借鉴电力系统中应用于功率调度的分层控制方法,提出多层控制方法。第1层为改进的PQ下垂算法,对系统的频率及初始相位同时进行调节,以兼顾提高系统的动态和稳态性能;第2层控制检测系统交流母线电压的频率及幅值,以补偿下垂控制损害的负载调整率;第3层控制检测交流母线电压相位,实施直接同步调节,减小投入并联瞬间的冲击并避免动态相位失步。详细分析控制原理及各层控制之间的关系协调,并给出采用常规数字信号处理器的实现方法。由2台三相逆变器组成的并联系统的实验结果表明,多层控制无线并联方法实现了逆变器并联系统运行的稳定性和可靠性,具有好的动态和稳态性能。     

兼顾电压稳定的互联电网电压／无功协调控制

互联电网各控制中心在进行电压/无功控制时有必要采用协调控制手段,以实现无功的合理分布,避免控制振荡。文中以互联电网网络方程为基础,分别推导了基于L指标的节点最优无功注入量和对应电网有功网损最小时的节点最优无功注入量。进而根据分解协调计算思想,设计了兼顾电压静态稳定性和经济性的互联电网区域电压/无功协调控制模型。最后分别通过两种互联电网模型的仿真实验,验证了所提出的兼顾电压稳定的互联电网电压/无功协调控制的机理与方法的正确性与有效性。     

孤岛微电网电压不平衡网络化分层补偿方法

针对多逆变器并联的低压孤岛微电网公共耦合点(PCC)接入不对称负荷引起的三相电压不平衡问题,提出网络化分层协同优化控制方法。基于通信技术和分层控制理论,建立网络化分层控制体系结构,包含本地控制层和分布式二次控制层。本地控制层采用下垂控制和虚拟阻抗,实现有功功率和无功功率分配。在二次控制中,采用动态一致性算法获取全局平均值,调节电压和无功功率的偏差,以实现电压无静差控制和功率的精确分配;结合优化控制策略实现PCC和分布式发电(DG)电压不平衡协同优化补偿控制。该方法不仅能很好地对PCC的电压进行补偿,还兼顾了各DG的电压质量。搭建半实物仿真实验平台,验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于SoC FPGA硬件并行化计算的配电网电压控制技术

随着主动配电网以及物联网技术的发展,无功设备的接入呈现复杂化和边缘化的趋势,电压无功控制的计算也向边缘计算发展。然而由于算力受限,边缘节点纯软件式的计算所需时间较长,无法满足控制实时性的要求。针对此问题,本文提出一种基于SoC FPGA硬件并行化计算的配电网电压控制策略。首先设计了基于SoC FPGA的软硬件计算框架,在此基础上对配电网电压无功优化模型与遗传算法求解方法做了适用于FPGA的针对性改进,最后分模块设计了FPGA硬件求解结构。通过两个算例场景验证可知,相比于边缘节点纯软件式的求解方式,本方法的平均求解效率分别提升了2.41倍和2.15倍,可有效提升电压无功控制的实时性。