基于有源阻尼的多逆变器并网谐振抑制

由于电网阻抗的耦合作用,基于LCL滤波器并网的光伏逆变器之间会产生并联谐振。针对多逆变器并网的谐振问题,提出了一种基于多逆变器并网闭环控制模型的有源阻尼控制策略。基于多逆变器并网拓扑,依据戴维南等效定理建立了多逆变器并网的闭环数学模型,分析了多逆变器之间的谐振机理;采用电容电流反馈构成有源阻尼以抑制并网谐振,给出了基于滤波电容电流反馈的多逆变器并网闭环控制框图;依据谐振阻尼表达式研究了有源阻尼系数对并网系统的稳态及动态特性的影响。在三台10 k W并网逆变器上进行了无阻尼环并网控制算法与加入有源阻尼环控制算法的对比实验,实验结果表明了所提出的有源阻尼控制方法的有效性和可行性。     

基于阻尼谐振的光伏并网逆变器谐波补偿控制

基于带阻尼谐振的谐波补偿通用积分器算法,建立光伏并网逆变器的开环模型和闭环模型,提出参考电流跟踪补偿和低次谐波补偿的数学模型,模型的bode图分析表明应选择较小的阻尼系数、较大的衰减谐波次数和较大的比例增益,以实现有选择的谐波补偿,有效滤除电流的谐波分量.在此基础上,进一步研究电网电压同步和系统对电网阻抗变化的灵敏度等...     

多逆变器并网耦合谐振机理及有源阻尼优化方法

对采用LCL型滤波器的并网逆变系统串、并联谐振的分析往往缺乏全局观,使得对逆变系统耦合谐振现象的机理揭示不够清晰及准确,进而难以实现有源阻尼参数的优化选取。为解决这一问题,建立具有一般性特点的多逆变系统并网数学模型。该模型对两类典型并网逆变系统控制结构具备普遍适用性。利用该模型定性及定量分析了逆变系统耦合谐振现象的机理和规律。并着重分析了本征谐振点随并网逆变器数量变化在频域内的分布特点及规律。同时,结合图示法可以方便、直观地寻求有源阻尼参数对耦合谐振衰减的最优取值范围。最后,通过仿真和实验验证耦合谐振机理分析结论的正确性及有源阻尼优化方法的可行性。     

三相4桥臂并网逆变器有源阻尼控制方法的研究

对于电压源型三相并网逆变器,采用LCL滤波比L滤波效果更佳。但LCL滤波器存在谐振问题,通常采用滤波电容支路串联电阻的方法进行抑制,电阻上存在附加损耗。为避免电阻损耗,可通过调整电流环结构实现与之类似的阻尼效果。针对数字反馈控制滞后的问题,提出一种改进型有源阻尼方法,并将其与其他方法的异同进行对比。最后,以7.2 k V·A三相4桥臂逆变器作为实验平台,通过实验结果验证了该方法的有效性。     

并网逆变器用LCL滤波器新型有源阻尼控制

针对并网逆变器用LCL输出滤波器的不稳定性,在分析LCL滤波器无源阻尼控制算法的基础上,提出了一种基于电容电流估计的三闭环LCL滤波器有源阻尼控制算法.算法引入电容电流内环以抑制系统不稳定的现象,电容电流信号通过估计过程得到.定性分析了提出算法的稳定性.因省去了以往无源阻尼控制算法中用以抑制系统谐振而增加的阻尼电阻,而...     

LCL滤波器无源阻尼和有源阻尼对多逆变器并网谐振影响对比分析

多并网逆变器系统谐振是由滤波器输出谐波与电网谐波共同作用的结果。LCL滤波器谐振是滤波器输出谐波的主要因素之一,因此提出LCL滤波器谐振阻尼方法对多并网逆变器系统谐振的影响进行分析。首先,分析多并网逆变器系统谐波交互的机理;其次,建立无源阻尼和有源阻尼的多并网逆变器系统阻抗模型,对比分析2种阻尼方法对低频谐振和超高次谐振的影响;最后,采用3台并网逆变器进行仿真实验验证所提理论的有效性。     

基于电网阻抗的并网逆变器准比例谐振控制

随着新能源大规模接入电网,新能源并网逆变器在与电网交互引发的次/超同步振荡问题引起了广泛关注。此类振荡问题与并网逆变器的输出阻抗和电网阻抗特性密切相关。采用谐波线性化方法建立了三相LCL型并网逆变器的小信号输出阻抗模型,分析了不同电流控制策略对其输出阻抗的影响,通过阻抗比奈奎斯特判据分析了电网阻抗变化对系统稳定的影响。采用无源阻尼与有源阻尼相结合的方法抑制LCL滤波器的固有谐振尖峰,再根据公共耦合点电网阻抗的变化调节准比例谐振（quasi proportional resonance,QPR）控制器参数以及电容电流反馈系数,使系统阻尼基本保持不变,增强系统鲁棒性,确保系统稳定运行。时域仿真与数值分析结果证明了所提控制策略的有效性。     

基于有源阻尼装置的新能源并网谐振抑制策略

当并网逆变器接入弱电网之时,电网阻抗的宽范围变化可能会导致系统不稳定。为此,通过在公共耦合点(PCC)处并联集中式有源阻尼装置,使其模拟阻尼电阻的外特性,可实现对并网逆变器和电网之间谐振的抑制。此处提出一种基于有源阻尼装置的虚拟电阻值自适应调节方法,既保证系统稳定性,又使有源阻尼装置中流过的电流尽可能小。同时,还提出一种对电流谐波基准的补偿方法,能够减小电流闭环对虚拟阻抗特性的影响,进一步改进阻尼效果。通过在实验室搭建一台5 kW的并网逆变器和一个1 kVA的有源阻尼装置,验证了所提控制方案的有效性。     

弱网下风电LCL并网逆变器有源阻尼控制研究

为解决弱网阻抗变化时并网逆变器有源阻尼方法存在的阻尼失效问题,这里从考虑数字控制延时的有源阻尼阻抗特性出发,对弱网下有源阻尼失效的原因进行分析,提出了一种相位超前补偿的改进有源阻尼方法,减小数字控制延时对系统正阻尼区间的影响,拓宽了系统正阻尼区间,提高了谐振抑制效果,使并网逆变器在弱网下保持谐振阻尼的有效性和良好的稳定性。设计并搭建了一台LCL型中点箝位型(NPC)三电平并网逆变器实验样机,实验结果表明该方法可以拓宽系统正阻尼区间,使并网逆变器在不同的电网阻抗下能可靠稳定运行,提高其并网电流质量。     

一种可再生能源并网逆变器的多谐振PR电流控制技术

在介绍三相并网逆变器电流双环控制策略的基础上,对基于LCL滤波器的并网逆变器在两相静止坐标系下建立完整的开关周期平均模型。在电流环中,应用多谐振比例谐振(proportional resonant,PR)调节器来达到无静差跟踪正弦电流基波给定并减小输出电流中特定次数的谐波含量,以提高并网电流质量。针对多谐振PR调节器阶数高、设计难的问题,采用根轨迹理论分析PR调节器参数、系统延时以及LCL滤波器参数对闭环系统极点的影响,并基于此理论分析设计极点位置,选择合适参数,在保证系统稳定的前提下使电流环达到最佳的性能。最后搭建一台10 kW并网逆变器样机,验证多谐振PR调节器对并网电流的改善作用以及基于根轨迹理论设计多谐振PR调节器的实用性与可行性。     

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。     

基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型并网逆变器闭环参数设计

基于电容电流反馈的有源阻尼是实现LCL型并网逆变器谐振峰阻尼的一种有效方法,PI调节器因其简单有效而常用于并网电流的控制。针对基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型单相并网逆变器,详细分析PI调节器参数和电容电流反馈系数等闭环参数对系统性能的影响,通过对并网电流稳态误差、系统相位裕度和幅值裕度的分析,得到满足上述要求的PI调节器参数和电容电流反馈系数的取值范围,结合实际应用需要就可从中优化选取出合适的闭环参数。所提出的闭环参数设计方法不需要反复试凑,不仅可以有效阻尼LCL滤波器谐振峰,而且可以使系统具有高鲁棒性、快速动态响应性能和低稳态误差。实验结果证明了所提出的闭环参数设计方法是有效的。     

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滤波并网逆变器的分裂电容法电流控制

针对LCL滤波的并网逆变器电流控制时存在的系统稳定性和稳态误差与谐波失真等问题,提出了一种新的电流反馈控制技术。新的控制策略将LCL滤波器的电容按特定比例分成并联的前后两部分,通过测量中间电流并作为反馈信号控制逆变器输出,从而使受控系统的特性从三阶系统转换为一阶系统,控制性能得以改善,便于实现稳定误差和电流谐波失真的减小。本文给出了该控制策略的理论依据和实现方法,分析比较了新方法与传统控制方法的特性差异。通过对5kVA燃料电池逆变并网发电电源的试验验证了该控制策略。     

单相LCL型并网逆变器新型谐波阻尼策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但对电网背景谐波电压和来源于指令信号谐波成分的抑制能力有限。为了提高入网电流对谐波干扰的抑制能力,在分析常规电流跟踪控制策略的基础上,提出一种直接控制入网电流的单相LCL型并网逆变器新型谐波阻尼策略。分析新型谐波阻尼策略中闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计方案。通过频域分析、仿真和实验结果表明,所提新型谐波阻尼策略可有效增强入网电流对电网背景谐波电压和来源于指令信号谐波成分的抑制能力,实现输出高品质入网电流的控制目标。     

LCL滤波并网逆变器的控制策略

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比,利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果,特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势,但是仅采用直接入网电流控制时,LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素,且可以直接控制入网电流的单位功率因数,采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对该方案进行系统建模,并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明,该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。     

带LCL滤波器的并网逆变器单电流反馈控制策略

LCL滤波器广泛应用于并网逆变器系统中,其对高次谐波具有良好的衰减作用:但LCL滤波器为低阻尼三阶系统,容易发生谐振.传统的有源阻尼方法,通过对电容电流进行采样并反馈,能够抑制系统振荡,但增加了传感器数量.提出一种单电流反馈控制策略,其采用入网电流两次微分的反馈方法,增加了系统阻尼,从而有效地抑制LCL滤波器的谐振尖峰,保证系统的稳定性;同时其对系统参数不敏感,并且不增加额外的传感器,是一种低成本高可靠性的控制策略.文中推导该控制策略下的系统传递函数,并分析系统的稳定性.最后,通过仿真和实验,验证提出的控制策略的可行性与有效性.     

LCL滤波并网逆变器的鲁棒控制

并网逆变器是分布式发电和微电网技术中的关键部件,其拓扑和控制成为近年来的研究热点。为了更好地抑制并网电流谐波,LCL滤波并网逆变器得到了越来越多的关注。然而,由于LCL滤波器存在数学模型阶数高和固有谐振峰等特点,其控制器的合理设计是长期以来的一大难题。为此在建立了同步旋转坐标系下LCL滤波并网逆变器的数学模型后,提出了一种鲁棒控制策略并利用电磁暂态综合分析程序PSCAD/EMTDC仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性。结果表明：所提方法能够很好地克服LCL滤波并网逆变器不易控制的缺点,同时具有较好的谐波电流抑制能力。此外,所提控制策略还能在电网电压非理想条件下实现消除并网功率波动或并网电流谐波的控制目标。     

电网谐波背景下风电并网逆变器的PRI控制方法

针对分布式发电接入的配电网常常因负荷影响而含有大量的低次谐波问题,分析了分布式发电中电网电压对逆变器并网电流的影响,提出了一种兼具谐波补偿和直流扰动抑制功能的比例谐振积分(PRI)控制器。与传统比例谐振(PR)控制器相比,积分环节的引入有效地提高了控制器的低频增益,特别对直流分量的扰动具有明显的抑制效果。最后在1台50kW的三相三电平并网逆变器上进行了样机实验。实验结果表明,PRI控制器不但可以在稳态时大幅减小并网电流的谐波含量,而且在动态过程中可以迅速地抑制并网电流的直流扰动。PRI控制器非常适合作为分布式发电并网逆变器的控制方法。