基于光伏并网反激式微逆变器的功率解耦研究

针对光伏并网系统中二次功率扰动的问题,在基于交错并联反激式微逆变器的基础上,提出了一种功率解耦电路拓扑结构。解耦电路以储能和释能两个工作模式工作,使输入功率和输出功率达到瞬时动态的平衡,消除二次功率的扰动。这种拓扑结构能大大地减少解耦电容值,从而只需要较小的电容来代替电解电容,提高了微逆变器的整体寿命。仿真试验验证了该解耦电路和控制策略的正确性和稳定性。     

一种可提高单相光伏并网逆变器功率密度的新型功率解耦拓扑

滤波电感、电解电容和散热器是逆变器中体积占比最大的元件,为了提高具备功率解耦功能的单相光伏并网逆变器的功率密度,该文从滤波电感的功率处理的数学函数出发,推导可以减小电感体积、解耦电容体积、减小开关器件损耗的控制原理,演绎出一种提高了单相光伏逆变器功率密度的Boost型功率解耦单相逆变器拓扑。搭建额定功率为750 W的Matlab仿真模型和RT-LAB硬件在环仿真实验模型进行验证,与传统逆变器拓扑相比,该拓扑在实现功率解耦功能的基础上,减小了滤波电感的电感量和开关器件的开关损耗,提高了逆变器的功率密度和运行效率。     

基于任务剖面的单相Boost型功率解耦光伏逆变器寿命预测

以单相Boost型功率解耦光伏并网逆变器为研究对象,提出一种基于任务剖面的光伏并网逆变器的寿命预测方法。首先将安装点1年的太阳辐照度和环境温度作为任务剖面,通过PLECS热模型仿真获得不同工况下IGBT的结温数据;然后利用插值查表法得到安装点年任务剖面下对应的IGBT结温剖面,并根据结温循环寿命模型预测单个IGBT的寿命;最后通过蒙特卡罗法计算IGBT的寿命分布函数,并利用串联系统可靠性评估框图得到逆变器系统的寿命分布。计算结果表明逆变器的寿命分布在5年以上,满足ISO 9001质量管理体系认证。     

基于功率解耦的微电网改进下垂控制策略

在中、低压微网中,线路存在较高阻感比,无法满足传统下垂控制的控制条件.对此,提出一种修正相角的改进下垂控制策略,通过将引入的转换矩阵用于功率变换中,构造出具有统一旋转角的下垂控制器,保证了系统在拥有高R/X值的线路下微源逆变器输出有功功率和无功功率的解耦.利用Matlab/Simulink仿真平台搭建了两台逆变器并联的...     

基于双序前馈解耦的光伏逆变器并网控制策略

为了消除三相不平衡LCL型光伏并网逆变器在同步旋转坐标下耦合项对电流控制性能的影响,该文提出适用于逆变侧电流反馈的双序前馈解耦的方法.通过双旋转剔除耦合项中负序直流量,使用正序直流量进行前馈解耦,实现电网电压和变换耦合项对控制环路的零干扰.在PI控制的基础上加入重复控制,抑制死区效应,降低并网电流谐波含量.通过仿真和实...     

中小型风力发电系统单相并网逆变器控制策略研究

介绍了适用于中小型风力发电系统并网的单相逆变器主电路拓扑及其典型控制策略;针对传统PI控制器和新型PR控制器进行了详细的理论分析和比较。利用Matlab/Simulink搭建了风力发电系统单相并网逆变器仿真模型,分别对PI控制器和准PR控制器进行了仿真研究。仿真结果显示,新型准PR控制器具有更好的稳态特性、跟踪特性和更强的抗电网扰动能力。该控制策略对于中小型风力发电系统并网逆变器的实际应用具有重要意义。     

一种具有解耦能力的反激式电流型逆变器

单级微型逆变器因结构简单、成本低而广泛应用于光伏发电。但存在的二倍工频脉动势必造成光伏侧电压、电流较大波动,导致最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）控制器设计困难。现有采用电解电容的无源解耦方案导致逆变器使用寿命缩短。对此,文章提出一种具有功率解耦能力的反激电流型微型逆变器。该拓扑通过创造功率解耦路径,有效降低了母线电压对电容的依赖,为薄膜电容替换电解电容提供了可能。同时,通过拓扑推演,获得拥有较小电流应力的电路连接方式。最后,搭建100 W的实验样机,证明了所提逆变器的正确性和可行性。     

带LCL滤波器的单相并网逆变器

针对相同滤波效果下采用L型滤波器的单相光伏并网逆变器的PI控制需要较大的电感值以及存在高损耗、电流内环响应速度降低和成本较高的不足,提出了采用基于LCL滤波的电容电流反馈和电网电压前馈的准PR控制策略,以增加系统阻尼、抑制振荡、提高系统稳定性能,并通过Matalab/Simulink软件搭建仿真模型进行了验证。结果表明,经LCL滤波后,在准PR控制策略下,加入电容电流反馈和电网电压前馈后,获得的入网电流畸变率更小,实现了入网电流的无静差跟踪,抑制了电网电压的扰动,且系统输出的波形满足入网要求。     

基于MPC的耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器功率均衡解耦控制策略

耦合电感功率变换器因耦合电感阻抗、电感值等参数差异易导致功率不均衡。针对耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器,提出一种基于模型预测控制（MPC）的功率均衡解耦控制策略。通过对变换器原理进行分析,建立基于电感电流解耦的数学模型,得到包括电感电流和飞跨电容电压等6个控制变量的解耦控制方法。在此基础上,提出基于MPC的功率均衡解耦控制策略。同时,为降低MPC算法的运算负荷,根据解耦控制模型重构模型预测价值函数,实现各控制变量独立动态寻优,使系统能在稳定控制输出电压及飞跨电容电压的同时,实现两相耦合电感的功率均衡控制。最后,通过理论分析及实验对所提策略进行有效验证。     

单相并网逆变器母线电容纹波分析与抑制研究

由Boost电路和DC/AC电路组成的两级并网逆变器会在直流母线电容上产生高低频纹波,过大的纹波电压会导致输出电压畸变,而过大的纹波电流会导致电容发热,缩短使用寿命。文章针对某3 kW单相光伏并网逆变器,提出了一种纹波电压和纹波电流综合分析整治方法,依此来指导母线电容参数的选取和抑制纹波幅值。样机试验结果说明了分析方法的正确性。     

基于虚拟阻尼前馈的VSG储能系统功率调频解耦控制策略

储能系统(Energy Storage System,ESS)作为柔性负荷,可实现对风电、光伏等削峰填谷而逐渐成为研究热点。文章研究了虚拟同步发电机控制(Virtual Synchronous Generator,VSG)在储能系统中的应用,提出了一种虚拟阻尼前馈的VSG控制结构,在不影响VSG阻尼特性的前提下,精准实现了储能系统的一次调频特性。最后,仿真结果证明了所提策略的可行性。     

单相单级并网光伏发电系统中二次功率扰动的分析与抑制

建立了光伏阵列的数学模型,分析了二次功率扰动对光伏阵列输出能力的影响,从提高光伏阵列的利用率角度给出了一种能有效抑制二次功率扰动的功率解耦电容的设计方法.     

基于空间矢量的三相光伏并网逆变器解耦控制研究

提出一种基于电网线电压空间矢量的三相光伏并网逆变器解耦方法,将复平面分为6个扇区,在每个扇区内实现两相开关解耦,分别控制相应的输出线电流,实现电流跟踪,改善并网电流波形。最后,利用MATLAB建立三相光伏并网逆变器双环系统仿真模型,仿真结果证明了该方法的有效性。     

改进型准Z源单相逆变器非线性动力学研究

提出改进型准Z源逆变器,通过集成改进的“倍压单元”提高逆变器的升压能力,减少输出电压的谐波含量。高阶非线性系统参数设计不当会使系统进入次谐波振荡和混沌等状态。针对逆变器非线性行为导致系统参数设计复杂及失稳现象,构建CCM模式下含有二倍频纹波的动力学模型,研究PI控制下的变换器非线性行为,分析不同输入参数和二倍频纹波对系统稳定性的影响,为改进型准Z源逆变器的参数优化和稳定设计提供参考依据。最后搭建1000 W样机验证理论分析的正确性。     

基于输出端谐振解耦的三端口直流变换器

针对三端口变换器的功率耦合问题,提出基于输出端谐振解耦的三端口变换器,通过在输出端全桥构造谐振腔来解除控制量对光伏端口和储能端口的功率耦合作用,将三端口变换器等效为2个输出并联的二端口变换器,并直接沿用二端口变换器系统的控制策略,使控制过程更加简单平滑,降低三端口变换器的控制环节设计难度。首先介绍变换器的拓扑结构,并分析电路的功率传输特性和变换器的控制稳定性;搭建输出功率500 W的实验样机,对拓扑结构和控制策略的有效性进行验证。     

不同功率等级逆变器并联的改进下垂控制策略研究

针对多样性分布式电源(distributed power generation,DPG)在阻感性的低压微网中并联运行时线路阻抗不一致的特点,在传统无功下垂控制中加入电压补偿改善无功功率的分配效果,但分配精度较低,DPG间产生无功环流.该文提出一种不同功率等级逆变器并联的改进下垂控制策略,利用虚拟阻抗技术改善逆变器等效输...     

高谐波电网工况下光伏逆变器控制策略研究

在不同电网工况下,光伏并网逆变器所接负载不同,产生了电流谐波及电网电压畸变等问题。文章提出了全前馈控制与多级比例谐振(Proportion Resonant,PR)相结合的控制策略。该策略对电网电压前馈部分进行改进,加入滤波环节,改善系统实时性并降低了电网电压背景谐波对光伏逆变器的影响;使用多级PR选频补偿控制器,减少交流静态误差,实现对特定次谐波进行补偿,有效减少并网电流谐波含量。最后,在Matlab/Simulink仿真及实验样机上对所提控制策略进行验证,实验结果表明,该控制策略可明显消除电压电流谐波,并改善系统鲁棒性。     

基于电压空间矢量180°解耦的开绕组双逆变器光伏发电系统无功补偿控制

为满足高压大功率光伏并网发电需求,研究了一种新型的开绕组双逆变器光伏发电系统拓扑结构。该拓扑中2组光伏阵列可独立工作在各自的最大功率点,有助于提高光伏系统的发电效率。但在遮挡或组件损坏等因素影响下,2组光伏阵列输出功率不平衡,会导致输出功率较大的光伏阵列所对应的逆变器产生过调制现象,导致并网电流波形变差。该文通过结合开绕组双逆变器光伏发电系统数学模型,介绍一种适用于开绕组双逆变器系统的控制方案来完成各组光伏阵列的最大功率输出,同时提出一种简单有效的无功补偿方案来避免过调制现象的发生。仿真和实验结果验证了所提方案的正确性。     

单相光伏并网逆变器控制策略的比较研究

采用单相两级式光伏并网拓扑结构,针对传统双闭环控制策略,在光伏电池输人功率发生骤变时,响应滞后,系统稳定性较差的缺点,采用带有输入功率前馈的双闭环控制策略,并对其进行详细地分析。通过上述的分析,基于MATLAB平台,分别就两种策略搭建了光伏并网系统的仿真模型。仿真结果表明,当输入功率发生突变时,相对于传统双闭环控制策略,带有功率前馈的双闭环控制策略,其并网电流能够更快地达到新的稳定,同时降低了直流母线电压在该过程中的波动,具有更优越的动态性能。     

并网相位差对矢量控制双馈发电机功率解耦性能的影响

该文在并网后的稳态功率分析中,将并网相位差等效为并网前转子坐标系与电网同步旋转坐标系之间的相位初值,在此基础上推导了与并网相位差有关的定子功率方程,并用PSIM 6.0仿真验证了方程的正确性。