基于光伏并网同步逆变器的控制策略研究

分布式能源发展快速,但相应的输送、保护、运行控制等配套技术相对落后。通过将分布式能源与储能相结合,模拟出同步发电机在传统大电网中的调控特性,以此改变并网逆变器的输出来满足并网需要。对微电网的并离网控制策略进行改进,在并网通过反馈计算调整逆变器输出端的电压特性(幅值、频率和相角),利用虚拟同步发电机技术调整逆变器输出,使并网合闸的冲击电流降低到一定范围内符合并网条件,实现分布式能源并网的平滑变化,以减小对主动配电网的冲击。通过MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,验证了控制方法是否能满足并网需要。     

基于轴压调节的电压控制型逆变器的并网运行模式

目前应用中的逆变器存在难于控制输出电压频率、并离网模式切换困难及逆变器输出功率耦合等问题。通过电压控制型逆变器完善并网控制策略,可以较好地解决这些问题。为此提出了两种基于轴压概念的电压控制型并网逆变器功率控制模式:同步发电机运行模式与最大功率运行模式。数字仿真和实验结果吻合,验证了理论分析的正确性,有效提高了分布式发电系统的并网功率控制能力。     

基于下垂控制并网逆变器改进控制策略的研究

在此针对微网逆变器下垂控制策略进行了分析,并在下垂控制基础上介绍了基于虚拟阻抗下的控制策略,推导了纯阻性与感性负载下下垂控制特性方程。针对传统下垂控制系统无功功率在阻抗不一致时无法实现无功功率均分问题进行了研究,推导出了无功功率不均分的原因。在传统下垂控制的基础上提出了基于虚拟同步电机的下垂控制策略,解决了阻抗不一致时阻抗不均分问题,同时也实现了输出电压的稳定。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了控制策略的有效性,通过实验验证了该控制策略的正确性。     

多逆变器并联运行的改进下垂控制策略*

针对微电网中输出线路阻抗差异导致多逆变器并联运行时无功功率无法均分的问题,在传统下垂控制策略的基础上提出了添加虚拟阻抗的改进下垂控制策略。该方法通过在逆变器输出线路阻抗中添加虚拟阻抗来减小线路阻抗差异,从而提高了无功功率均分的精度。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型进行试验,结果表明添加虚拟阻抗的改进下垂控制策略可有效提高无功功率均分的精度,并保有传统下垂控制的良好动态性和稳定性。     

无交流电压传感器并网逆变器的控制策略及其改进

将基于虚拟磁链的直接功率控制策略用于并网逆变器的控制.详细推导了虚拟磁链与瞬时功率的表达式,在无需检测网侧交流电压的前提下即可获得并网功率的瞬时值,进而取消了交流电压传感器.通过对并网功率的有功和无功成分进行直接独立控制,省去了旋转坐标变换以及电流闭环控制等复杂算法.采用带有饱和限幅反馈环节的积分器代替不定积分器进行虚拟磁链观测,解决了因传统观测方法存在功率计算偏差而造成系统效率降低、动态响应性能较差等问题.对所提出的改进观测方法及基于改进虚拟磁链直接功率控制策略的并网逆变器进行仿真和实验,结果证明了所提方法的正确性和可行性.     

单相并联逆变器的并网和孤岛控制策略

基于并网和孤岛控制原理,研究了两台逆变器并联系统的并网和孤岛控制策略。在并网运行时采用电流闭环控制,通过准PR调节器实现零稳态误差调节;在孤岛运行模式时采用下垂控制和虚拟电感实现功率均分和环流抑制目标,并在下垂控制基础上提出了一种混合滤波器平均功率提取方法。仿真结果表明,在孤岛运行模式下,与传统提取方法相比,采用混合滤波器平均功率提取方法能够有效抑制功率振荡,提高系统电能质量。     

一种改进的虚拟同步机控制策略

在此提出一种改进的虚拟同步发电机(VSG)控制方法,可在无需离网建立机端电压和并网预同步环节情况下,实现直接并网启动控制.首先,结合传统VSG数学模型,详细介绍了改进的VSG数学模型,指出改进的VSG模型具备锁相环功能;其次,建立系统小信号稳定性分析模型,针对VSG模型中惯量、阻尼、虚拟定子电阻和虚拟定子电抗等参数对系...     

分布式光伏并网逆变器自适应控制策略

分布式光伏并网发电系统的电网环境复杂多变,并网逆变器采用控制参数固定不变的比例积分(PI)控制策略难以保证其在各种电网环境下都能稳定运行。这里在传统控制策略的基础上提出一种调制电压为电网电压前馈加上电流给定与电流反馈线性组合的自适应控制策略,其电流给定系数与电流反馈系数能根据电网环境自适应调整变化。使用利亚普若夫理论证明了该新型控制策略的稳定性,并用Matlab仿真和实际工程实验进一步证明该控制策略效果理想。     

弱电网下LCL型并网逆变器的自适应改进前馈控制策略

传统比例前馈策略能较好地抑制来自电网背景谐波的扰动,但是在弱电网下由于电网阻抗的存在,其正反馈通道与并网电流内环会通过电网阻抗产生耦合现象,从而导致其鲁棒性大幅度下降。针对上述情况,提出了一种基于电网阻抗测量的自适应改进前馈控制策略。首先在公共耦合点电压的正反馈通道上增加多谐振环节,使得正反馈通道只在电网主要背景谐波频率处有反馈作用,从而在一定程度上提高逆变器的鲁棒性,并保留比例前馈策略的谐波抑制能力;然而,改进后的控制策略在鲁棒性提升方面存在一定的局限性,因此在控制策略中加入自适应环节来实时调整开环增益,从而进一步提高控制策略的鲁棒性;最后通过仿真模型对控制策略进行了验证。仿真结果表明,该策略可使LCL型并网逆变器在弱电网条件下始终具有良好的鲁棒性。     

基于惯性自适应的并网逆变器虚拟同步发电机控制

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制方法下的并网逆变器(Grid-Connected Inverter, GCI)在电网工况突变情况下存在输出功率和频率的超调和振荡现象。为改善GCI的动态性能,提出一种基于惯性自适应的VSG控制方法。该方法直接对采用VSG控制方法的GCI的功角曲线和输出特性曲线进行分析,推导出GCI的输出功率和频率变化率之间的关系。通过利用GCI虚拟输出功率和参考功率的偏差判断系统的四个加减速运行区间,避免对输出频率变化率的依赖。构造惯性自适应控制算法,通过参数的连续平滑调节,抑制GCI的输出功率和频率的波动。与现有方法相比,该方法不需要对频率直接微分,避免引入系统噪声;同时惯性参数能够连续调节,且变化范围更大。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

一种光伏并网逆变器的混合控制策略研究

光伏并网逆变器模型是一个非线性强耦合的系统,光伏电池输出电压受外界光照强度、环境温度等因素的影响。针对以上特点,提出了采用自抗扰控制(ADRC)技术和无源控制(PBC)理论相结合的光伏并网逆变器双闭环混合控制策略。电压外环采用自抗扰技术来保持直流侧电压的稳定并与采用PI控制进行了比较;电流内环采用无源控制理论对并网侧电流进行dq轴解耦,实现对有功电流和无功电流的分别控制并可使系统具有优良的静、动性能。Matlab/Simulink仿真和实验结果表明,所设计的系统具有良好的鲁棒性和动态性能,所设计的逆变器控制策略是可行的。     

三相LCL并网逆变器无参数滑模预测控制策略

常规三相LCL并网逆变器模型预测电流控制方法存在计算量大、参数鲁棒性差等缺点。为了解决这些问题,提出了一种三相LCL并网逆变器无参数滑模预测电流控制方法。该方法利用滑模控制理论,建立了一种新型无参数电流控制价值函数,无需采用模型参数即可实现并网电流预测控制,从而简化了控制系统的预测过程。此外,该方法省去了逆变器侧电流传感器和电容电压传感器,节约了硬件成本,提高了系统运行可靠性。最后,根据常规模型预测电流控制和滑模预测电流控制的优点,提出了一种三相并网逆变器自适应预测控制方法,提高了并网逆变器控制对模型参数失准的适应能力。实验结果表明,在系统参数失准的情况下,所提出的控制策略具有更小的并网电流控制误差,有效地提高了系统参数鲁棒性。     

并网变换器虚拟同步无模型参数鲁棒增强控制策略

随着新型电力系统的发展,并网变换器已成为能量传输的关键设备。模型预测控制的虚拟同步机参数鲁棒性较低,当并网参数失配时,输出电流纹波增大,同步机功率支撑下降。针对此问题,提出一种改进的虚拟同步无模型参数鲁棒预测控制方法。首先,该方法采用四阶Runge-kutta优化超局部无模型得到虚拟同步机参数增强鲁棒模型。然后,采用Lagrange插值法求解模型中K参数,通过前4个时刻的采样值预测下一时刻的输出。同时设计虚拟惯量无模型自适应预测算法,实现了惯量动态需求响应。最后,经过价值函数寻优比较得到虚拟同步机的优化电压矢量,实现参数鲁棒增强控制。实验结果表明,所提出的控制策略在参数失配情况下功率支撑能力稳定,频率波动时虚拟惯量能够动态响应,具有良好的稳态和动态响应性能。     

光伏并网逆变器布谷鸟搜索优化反推控制

针对并网逆变器模型非线性和电网扰动的问题,提出一种基于布谷鸟搜索算法优化反推控制技术光伏并网逆变器控制策略。首先,建立考虑参数变化和电网扰动的并网逆变器数学模型,设计并网逆变器反推控制。然后,利用布谷鸟搜索算法对不确定性部分进行在线辨识和补偿,消除模型非线性和外部扰动产生的不确定性部分的影响。利用Lyapunov稳定性理论设计控制器自适应律,证明了布谷鸟搜索算法优化反推控制器的稳定性。实验结果表明该方法能实现逆变器精确并网控制,具有较好的动静态性能和较强的鲁棒性。     

光伏逆变器的并网控制技术研究

以三相100 kW光伏并网逆变器为研究平台,阐述了并网逆变器的工作原理和系统结构,分析了并网逆变器的并网控制技术,提出一种基于坐标变换和正负序分离的矢量控制的软件锁相环技术,并给出了设计结果,实现了100 kW光伏逆变器的并网设计。     

电压暂降时并网逆变器电流的VSG抑制技术研究

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制技术能提升分布式电源对电网友好性。然而,电网电压暂降时,传统VSG控制会导致逆变器输出的电流过大,为此提出了一种VSG电流抑制控制方法。文章对电网电压暂降情况的检测进行分析与改进;在此基础上,利用VSG生成的指令电压进行参考电流计算,使VSG在各种电压暂降的情况下能实现对逆变器输出电流的幅值抑制。该方法结构简单,能实现不同故障情况下的电流控制。仿真结果验证了所提控制方法的正确性与有效性。     

新型频率自适应复合重复控制及并网逆变器应用

电网频率波动时,系统采样频率与电网频率的比值可能为分数。重复控制(RC)的谐振频率将偏离实际电网频率,系统的谐波抑制能力将大大降低。针对该问题,提出了基于有限脉冲响应(FIR)滤波器的频率自适应复合重复控制方案。该方法通过在线调整FIR滤波器的系数实现分数延迟,使RC的谐振频率近似于电网频率,从而实现系统对电网频率变化的适应。最后,仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

光伏并网逆变器滞环电流的自适应控制

在传统两电平电流滞环控制的基础上,提出一种能动态调整滞环宽度的自适应滞环控制算法,建立自适应算法的几何数学模型,应用于光伏并网逆变器的控制系统.以Matlab/simulink为系统仿真平台,在Matlab和Psim的接口模块Simcoupler建立单相并网逆变器的主电路和控制电路,分别构建光伏阵列,最大功率跟踪控制,自适应滞环宽度计算器和两电平滞环控制器的仿真模块,最后构成以光伏模块、直流电容、单相全桥PWM逆变器、滤波电感和电网为电力元件的光伏并网逆变系统,以自适应滞环控制器对逆变器进行开关频率的控制,仿真结果表明采用自适应滞环控制的逆变器,能动态调整滞环宽度而保持开关频率不变,在开关频率较高的情况下,使注入电网的电流具有良好的电能质量,与电网电压同相,功率因数为1.     

一种改进的并网光伏逆变器电流控制系统

针对传统LCL滤波的并网光伏逆变器电流控制系统控制精度差和无法抑制低次谐波问题,设计了一种改进的电流双闭环控制系统。电容电流内环采用比例控制增加系统阻尼,并网电流外环采用带有谐波补偿的准PR控制,实现对正弦参考量的无静差跟踪,同时抑制低次谐波。理论分析和仿真实验验证了控制策略的有效性。