基于LCL有源阻尼的DFIG网侧变流器的新型控制策略研究

在DFIG并网发电过程中,变流器非线性开关会增加入网电流高频谐波含量,一般的L型滤波很难实现理想的滤波效果。近几年有学者提出一种LCL新型滤波器,相比于L型的滤波器,LCL滤波器体积更小、损耗更小、滤除谐波的效果也更好。但是,LCL型滤波器是一个高阶的系统,控制设计麻烦并伴随着谐振的产生。针对上述缺点本文提出了一种基于LCL有源阻尼滤波器的准比例谐振(proportional resonance,PR)控制策略和电容电流反馈控制方法来简化控制系统和抑制系统的谐振,在Matlab/Simulink软件中建立仿真模型,对上述控制策略进行了仿真验证,仿真实验波形证明了上述控制方法的正确性。     

逆变侧电流反馈的LCL型并网逆变器陷波超前补偿方法

在实际应用中LCL型并网逆变器通常采用常见的逆变侧电流反馈,但是在数字控制下,其系统环路增益在LCL谐振峰附近的截止频率处往往存在相位裕度过低的情况,从而造成进网电流含有较多的高频谐波,而调整系统参数来改善该问题则难以兼顾良好的系统动态响应能力及鲁棒性。以逆变侧电流反馈的单相LCL型并网逆变器为例,研究了该系统进网电流中高频谐波的放大机理,并提出一种基于陷波器的相位超前补偿策略,通过合理设计陷波器参数对LCL谐振峰附近的相位进行了修正,该方法在考虑滤波电容波动的情况下也能显著减小进网电流中高频谐波的含量,加强了系统参数对该控制结构的适应性,最后通过仿真验证了所提方法的有效性与正确性。     

基于比例谐振的网侧电流修正型APF控制

针对LCL滤波器虽然电感量较小并对高频谐波电流具有更好衰减效果,但一直存在谐振的问题,提出在三相系统中引入网侧电感电流控制环,修正逆变侧电感电流给定的有源阻尼型控制方法,且从系统效率的角度,有源阻尼的方法优于加入无源阻尼。该方法除了能有效抑制LCL谐振,同时可改善入网电流的品质。不同于以跟踪工频给定为目标的光伏并网逆变器,有源电力滤波器(APF)更看重谐波电流的控制,对控制器的设计提出了更高的要求。通过在网侧电流修正环中引入谐振控制,提升系统的补偿性能。最后通过仿真和实验,证明了该控制方法的有效性。     

基于网侧电流修正的新型LCL逆变控制器实现

相较于单L滤波器,LCL滤波器被广泛应用于三相大功率并网发电系统。LCL滤波器可在有效滤除高次谐波的同时减小滤波器的体积、降低滤波器的功率损耗。但使用LCL滤波器的并网发电系统的控制策略更复杂。在传统单电感控制策略的基础上,为解决LCL控制器的谐振问题,提出一种引入网侧电流修正量的新型控制器并进行分析。最后通过理论仿真和实验验证了控制策略的可行性。     

LCL并网变流器反馈阻尼控制方法的研究

LCL滤波器在提高并网变流器电流质量的同时,却不可避免地引入了谐振和稳定性的问题。在讨论和研究了不同侧电感电流反馈控制方法的基础上,针对并网侧电感电流反馈,提出了通过协调优化数字控制系统中的采样频率与谐振频率的比值关系,从而实现并网变流器的无阻尼控制的方法。针对并网变流器侧电感电流反馈控制方式,提出了利用改进的高通滤波器来提取谐振分量进行滤波阻尼的控制方法。这两种LCL滤波器阻尼控制方法,均不需要在主回路中增加额外的传感器,设计过程简单、可靠性高,便于工程实际应用。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性以及控制方法的可行性。     

LCL滤波的风电网侧变流器有源阻尼策略

为提高基于LCL滤波器拓扑的风电变流器系统稳定性,对变流器的谐振阻尼策略进行了研究。通过对LCL滤波的变流器电流闭环特性分析,提出了一种新型的有源阻尼策略。利用电容电流和比例环节对电网电流闭环极点进行配置,以增大电网电流闭环控制系统的阻尼,抑制谐振发生。为降低采样环节对系统稳定性的影响,提出了利用相位超前滤波器对延迟进行补偿的措施。通过搭建基于LCL滤波器的风力发电系统网侧变流器仿真模型和实验系统,对理论进行了验证。仿真和实验结果证明所提出的控制方案是正确可行的。     

基于LCL型逆变器的数字陷波器有源阻尼方法研究

为了解决传统电容电流比例反馈有源阻尼方法控制结构复杂以及由系统延时所导致的谐振阻尼区域狭小等问题,对基于陷波器的有源阻尼方法进行了研究。将系统的谐振阻尼区域从(0,fs/6)拓展到(0,fs/2),消除了延时所带来的影响。同时,为了减小谐振频率波动对陷波器陷波效果的影响,利用经典控制理论中有关偶极子的经验法则得到陷波器允许的谐振频率最大波动范围。并通过系统闭环传递函数的零极点图对系统稳定性进行分析,设计出合理的阻尼比。Matlab/Simulink仿真与实验结果验证了所设计的陷波器有源阻尼方法的有效性。     

LCL滤波并网逆变器的鲁棒电流控制

采用LCL滤波器可以有效地滤除并网逆变器的开关频率次谐波,但是进网电流易产生谐振,闭环设计困难。加权平均的电流控制方案实现了降阶的系统闭环设计,较为简便,但是进网电流中存在依赖于非理想因素的欠阻尼共轭极点,影响谐振频率次谐波抑制效果,系统带宽受限。文中提出将有源阻尼控制同电流加权控制有机结合以克服上述问题。对比分析了电流加权控制、结合无源阻尼的电流加权控制及结合有源阻尼的电流加权控制的特性,对控制的鲁棒性进行了研究。研究表明,结合有源阻尼的电流加权控制可实现更优的鲁棒性,进一步改善了系统闭环控制特性,且设计简便。     

LCL滤波的风力发电网侧变流器不同控制结构下的性能研究

风力发电系统中LCL滤波器的电网侧电流反馈和变流器侧电流反馈都可用作电流闭环控制,但不同的电流反馈控制结构会对变流器产生不同的影响.分别在理想电网无阻尼电阻、非理想电网无阻尼电阻和理想电网有阻尼电阻3种情况下对风力发电网侧变流器进行了分析.建立了电网电压定向的同步旋转dq坐标系下的风力发电网侧变流器数学控制模型,其中PI控制器被用于补偿被控电流的误差.根据推导出的不同电流控制结构下的闭环传递函数,对其进行了根轨迹分析.通过分析及仿真发现变流器侧电流反馈控制结构相对于电网侧电流反馈控制结构控制算法较复杂,但是系统稳定性好,电网电流的谐波畸变率较低,而电网侧电流反馈控制结构尽管抗电网扰动性较强,但调节器参数受到很大限制,系统动态响应速度较慢,稳态精度较低.     

分布式发电系统中并网逆变器的新型有源阻尼策略

分布式发电系统中LCL型并网逆变器可以有效抑制高频谐波,但存在谐振峰,会导致系统不稳定。因此采用电压或电流反馈的有源阻尼方法引起广泛关注,但这些方法需要多个传感器,增加了成本和控制复杂度。为此,采用二阶陷波器抑制LCL滤波器的谐振峰,保证系统稳定。根据LCL滤波器的谐振频率,设计了二阶陷波器参数,提高系统稳定性。通过选择合适的陷波器品质因数,增强系统应对电网电感变化的鲁棒性。采用比例—积分控制器增加基频增益,减小了系统稳态误差和提高了动态响应速度。仿真和实验验证了所提方法的正确性。     

基于极点配置的LCL滤波并网逆变器电流控制策略

LCL滤波并网逆变器具有良好的应用前景。针对其电流控制,文中在分析了传统的单进网电流闭环方案局限性的基础上,结合有源阻尼控制机理,提出了一种基于极点配置的进网电流控制思想。其内环为极点配置环路,外环为进网电流比例—积分控制,可实现高带宽的电流控制。进一步提出内环配置两个极点为基波共轭极点,另两个极点为谐振频率处共轭极点的方案,实现谐振峰的有效抑制及基波频率处的高增益。分析并推演了其实现方法,包括反馈的选择和参数设计。最后,详细分析了所述方案控制性能并给出了实验验证。     

一种新型光伏并网逆变器控制策略

分析了导抗变换器的特性，详细推导了整个系统各点电压、电流，提出一种新颖的三角波-三角波调制方法，该控制策略克服了采用传统正弦波-三角波调制方法带来的并网电流谐波含量高、功率因数低的弊端。将导抗变换器和光伏并网逆变系统有机结合在一起，利用导抗变换器的电压源-电流源变换特性，将光伏电池阵列的直流电压变换为正弦包络线的高频电流，经过高频变压器隔离和电流等级变换，得到的高频电流再经过高频整流桥及工频逆变器逆变后并入电网，实现了电流源并网。相对传统的电流源型并网发电系统，采用该方法不仅省去了串联电感，而且用高频变压器取代了工频变压器，有利于实现装置小型化和降低成本。另外，利用电网电压过零信号控制工频逆变器，保证了并网电流和电网电压同步，进一步提高系统功率因数，实现正弦电流并网。通过实验证明了该控制策略的可行性，该方法非常适合分散式家用光伏并网发电系统。     

基于Z源电容电压变化的并网电流控制策略

Z源逆变器属于单级系统,具有结构简单,允许逆变桥同一桥臂上下功率器件直通,输出波形畸变小等优点,在光伏发电等输入电压变换范围比较大的场合具有很好的应用前景。在光伏并网系统中,并网电流的频繁变化将会对电网的电能质量带来负面影响。为此,本文结合单相Z源光伏并网逆变器的特点,提出了通过Z源电容电压变化来调节并网电流幅值的控制方法。该方法能够减小并网电流的波动,从而改善并网电流的波形质量。实验结果证明了该控制策略的有效性。     

一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制策略

本文提出了一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制方法。针对LCL滤波器的谐振问题,传统的方法是在滤波电容上串联电阻来抑制谐振,但这种方法会带来功率损耗。通过有源阻尼控制,可以有效地抑制LCL可能带来的谐振。在有源阻尼方法基础上提出了滤波电容电流反馈的设计方法,同时结合滤波电容电流估算的方法,实现了无附加电流传感器的LCL滤波器的有源阻尼控制。这种方法可以有效地抑制系统谐振,改善变换器输出电流波形,同时不需要增加额外的传感器。实验结果验证了这种方法的有效性和实用性。     

基于LCL滤波器的PWM整流器的一种新型多环控制策略研究

针对电压型PWM整流器采用LCL滤波器易引起谐振,导致系统不稳定的问题,提出了一种新型多环控制策略并设计了其在同步坐标系的控制结构。该策略在PWM整流器传统的双闭环控制基础上引入了滤波器电容电流内环反馈控制,属于有源阻尼控制策略,通过等效增加系统的阻尼而有效抑制了LCL滤波器可能出现的谐振,从而保证系统的稳定性。在MATLAB/SIMULINK仿真环境下对所提出的控制策略进行了仿真,仿真结果验证了该策略的可行性和有效性。     

双Boost单相逆变器并网控制策略

双Boost单相逆变器能够实现单级升压逆变,适用于分布式能源并网发电领域。针对其并网控制策略难以兼顾高性能的动态响应特性以及交直流侧电能质量的问题,在分析双Boost单相逆变器并网工作原理、功率解耦以及谐振机理的基础上,提出了一种由单并网电流环、功率解耦和有源阻尼组成且具有对称结构的并网控制策略,分析并介绍了各部分控制原理。最后,仿真和实验结果表明,所提控制策略具有动态响应速度快、并网电流质量高、直流侧无二次功率脉动等优点。     

太阳能并网逆变器故障穿越控制策略

基于大功率太阳能并网逆变器控制系统,提出一种适应电网电压跌落的故障穿越控制策略。该策略基于大功率并网逆变器拓扑结构,采用LCL有源阻尼控制方式,通过建立系统模型来分析所设计控制系统良好的稳态性能。在对电网故障期间运行状态进行详细分析的基础上,针对故障穿越期间出现的故障检测、电网电压相位同步以及不平衡跌落等问题,提出太阳能并网逆变器的故障穿越控制算法及运行逻辑。基于500 kW并网逆变器,进行Matlab/Simulink仿真和现场实验,结果表明针对电网不同类型故障,该控制策略均能有效抑制并网负序电流,保持并网电流具有较高的正弦度,从而实现电网故障期间的安全穿越。提出的控制策略顺利通过了国网电力科学研究院低电压穿越认证实验。     

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。