基于CPU-FPGA异构平台的虚拟同步并网逆变器 实时仿真算法设计

随着电力系统中电力电子器件的广泛应用,对于小步长(≤2μs)电磁暂态实时仿真的需求逐渐增加。此时,单独依靠CPU已难以满足其要求,转而结合现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)来实现是一大趋势。搭建了适用于虚拟同步并网逆变器系统实时仿真的CPU-FPGA异构计算平台。其中,FPGA电路部分采用优化EMTP (Electro-Magnetic Transient Program)流程实现,综合利用恒导纳开关建模、支路拆分并行处理及矩阵化流程计算来优化仿真实时性能。CPU控制部分采用虚拟同步控制,并设计了与FPGA异步通信的数据交互接口。最后,针对该并网逆变器系统进行小步长实时仿真,与Simulink离线仿真结果相对比,同时分析平台实时性能与FPGA上资源消耗,验证了基于所提平台实现虚拟同步并网逆变器系统实时仿真的准确性与有效性。     

多逆变器并网系统谐振混合阻尼参数设计

多逆变器并网系统谐振是高比例新能源新型电网必须解决的问题。文中分析了改进型有源阻尼、阻抗重塑和有源阻尼器的优缺点后,认为混合阻尼策略更符合工程经济需求。首先,介绍了单台LCL型逆变器混合阻尼参数设计过程;然后,在分析多逆变器系统谐振机理的基础上,根据混合阻尼的阻尼系数特点,提出先确定有源阻尼参数再确定无源阻尼参数,并采用总谐波率和谐波系数两个指标评价并网电能质量的参数设计方法;最后,在Matlab/Simulink仿真平台上进行验证。结果表明,所提方法设计的混合阻尼参数对系统谐振具有良好的抑制效果,并且能较好地适应系统阻抗的变化。     

基于RT-LAB的风电并网混合仿真系统

本文设计了一个风电并网混合仿真的实验系统,该实验系统结合实际的风力发电物理设备,以及RT-LAB实时电力仿真平台,通过实际系统与数字仿真系统中并网点电压、电流的耦合,将实际风电系统嵌入到电力仿真系统中,完成了风电并网数/模混合仿真的研究。通过观测该实验系统中并网点电压、电流等参数的变化可以研究风力发电系统接入电网后整个电力系统的动态特性,以及两者之间的相互影响和相互作用。本文以双馈感应风力发电机组并网控制为例构建了混合仿真系统,通过实验验证了所设计方案的可行性与有效性。     

基于状态空间法的三相并网逆变器建模与仿真

三相并网逆变器是分布式电源接入电网的重要接口,其控制性能直接影响电能的质量。应用现代控制理论的状态空间法建立了三相SPWM逆变器电路的状态空间模型,对系统能控性、能观性、稳定性进行了定性分析,采用MATLAB/Simulink软件建立了三相逆变器电路的仿真模型,并输出结果。仿真结果表明了应用状态空间法对三相并网逆变器电路进行建模分析的正确性,为进一步研究分布式电源并网特性从而获得更好的电能质量和电网稳定性提供了很好的方法。     

基于RTDS的光伏并网数字物理混合实时仿真平台设计

作为清洁的可再生能源,太阳能光伏发电已成为国内可再生能源发展战略的重要内容。运用数字物理混合的硬件在环仿真方法对光伏并网系统的特性进行研究,能够提供便捷的实验条件和准确的实验结果。基于RTDS(Real Time Digital Simulator)实时仿真系统,通过其数模接口同外部DSP构成数字物理闭环,设计了一种光伏并网系统的硬件在环仿真平台,建立了容量为520 kWp的光伏并网系统,实现了最大功率跟踪和并网控制的功能。最后对RTDS系统内的闭环仿真结果进行了分析,验证了所提出的数模混合硬件在环实时仿真方法的可行性和有效性。     

单相并网逆变器功率控制的实现

针对利用LCL滤波器的并网逆变器,当其采用加权电流控制时,在小电流情况下存在幅值误差和相位误差,并且由于引进了电网电压前馈,其电流控制易受电网电压影响.为此,提出了一种采用有功/无功电流控制的策略,以提高逆变器注入电网的电流幅值精度和功率因数,并免受电网电压等因素的影响.给出了该控制策略的理论依据和实现方法,并通过对5 kVA燃料电池逆变并网发电电源的试验,验证了该控制策略的正确性和可行性.     

基于DSP的光伏逆变器并网控制系统设计

在此设计了基于数字信号处理器(DSP)的光伏并网逆变器并网控制系统,通过检测逆变器输出侧和网侧电压、电流相位差,并通过DSP程序实现空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法作为功率因数校正器来控制并网。搭建了基于TMS320F28335型DSP为控制器的实验平台,实验结果验证了所设计方法的有效性。     

基于Saber平台的光伏并网微逆变器建模及仿真分析

设计了一种单级式微逆变器控制系统,针对传统PI控制不能实现无静差控制的缺点,提出了一种可实现并网电流无静差的准PR并网控制策略,基于Saber平台建立了光伏并网微逆变器仿真系统。仿真结果表明,采用准PR控制的微逆变器具有很好的输出电压和电流特性,总谐波畸变率均低于公共电网谐波国家标准。     

一种基于重复控制的并网逆变器实现方案

重复控制技术应用到并网逆变器中,较好地消除了输出波形由于周期性扰动而形成的畸变,并在样机中实现,用实验证明了重复控制策略的优点。     

新型并网逆变器控制策略比较和数字实现

介绍两种新型PR(P Resonant)控制策略,实现了并网逆变器输出电流的零稳态误差.通过理论分析对采用更实用的低通式和带通式准PR控制器性能进行了比较研究,并将数字信号处理中IIR数字滤波器的理论应用到控制器的离散化中,实现了控制器性能的优化.仿真分析证明带通式准PR控制策略具有更好的动态性能和抗电网电压干扰能力.1kW实验样机上的实验结果验证了理论和仿真分析的正确性.     

单周数字控制光伏并网逆变器设计

在经典单周控制方法的基础上,提出了一种直接数字控制的光伏并网逆变器设计方法.该方法保留了经典单周控制动态响应好,鲁棒性好等优点,克服了经典单周控制方法中要求积分器瞬时复位等问题;充分利用了DSP芯片同步采样的功能,可以准确测量出电流在一个开关周期内的平均值.3kW并网逆变器实物工作良好,验证了单周数字直接控制方法的可行性.     

单周期数字控制光伏并网逆变器的仿真与实验

单周控制的单级全桥光伏并网系统具有容量大、效率高、成本低等优点.在分析单周期控制工作原理的基础上,建立单相单极性光伏并网系统的数学模型,给出了对控制效果影响较大的输出电流的检测方法,基于PSIM软件平台对控制算法进行了仿真,并将算法应用到6kW单相单极性光伏并网系统的电流控制.仿真和样机实验结果均表明该方法具有良好的动静态特性.     

光伏逆变器综合性能测试平台研究

为了对光伏逆变器性能参数进行准确有效的测试,需要搭建高性能的测试平台。本文对基于三相高频PWM整流器的光伏阵列模拟器作为试验电源的光伏逆变器综合性能测试平台进行系统仿真,验证了该方案的合理性和可行性,且有效解决了大容量和网侧谐波和无功污染的问题。同时,本文还对光伏逆变器的一些关键性能参数,如光伏逆变器效率、最大功率点跟踪性能、反孤岛保护功能、逆变器输出波形质量等,进行了分析和研究,并提出了测试方案,为进一步的测试工作打下了基础。     

基于并行计算机/RTDS的混合实时仿真不对称故障接口交互与实现

针对"并行计算机+RTDS"的SMRT混合实时仿真平台,提出用于三相不对称处理的混合实时仿真接口三序电流分立注入法和电磁暂态侧接口三序功率初始自校正计算方法,研发实现了电磁-机电暂态混合实时仿真中全序量交互,扩展了SMRT混合实时仿真平台不对称故障仿真模拟功能,经SMRT电磁-机电混合实时仿真与RTDS电磁暂态实时仿真的对比测试验证表明,两者仿真结果具有较高的吻合度。     

基于混成自动机理论的光伏并网逆变器控制研究

分析了光伏并网逆变器的混成特性并概述了混成自动机理论。在光伏并网逆变器的混成自动机建模与控制器设计的基础上,提出了并网逆变器的一种并网控制策略。通过Matlab仿真平台的Simulink和Stateflow工具箱仿真验证了混成控制器和并网控制策略的正确性和有效性。仿真结果表明,所设计的光伏并网逆变器不仅可以实现正常的并网功能,而且有一定的无功和谐波补偿能力。     

数模混合实时仿真系统及其在特高压交直流电网研究中的应用

介绍了国家电网仿真中心数模混合式实时仿真系统的结构、仿真试验流程及其在特高压交直流混合电网仿真研究中的应用。该系统包括相应的数字模型、物理模拟装置及接口设备,其中高压直流输电模拟系统模型包含与实际直流输电系统特性相近的仿真装置,且具有与实际直流工程相同的控制保护装置。文章阐述了对原系统的等值化简、确定系统模拟比、建立仿真试验系统模型等多个环节的处理过程及相关原则。以金沙江一期及锦屏送出特高压直流工程实时仿真研究项目为例,给出了数模混合实时仿真系统的试验结果并与离线计算结果进行了比较分析,2者基本一致。仿真系统试验结果可为特高压交直流混合电网的规划提供技术参考。     

基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真

阐述了计算机机电暂态仿真、RTDS电磁暂态仿真的实时混合仿真平台设计思想,给出了整体设计架构,详细分析和阐述了两侧接口数据交互和同步协调仿真流程、混合仿真接口方案以及接口数据传输方法等关键技术.以含南方电网贵广高压直流的简单交直流系统算例研究验证了该混合仿真平台的设计和实现是可行的、有效的.     

混合型多电平逆变器电路设计研究

混合型多电平逆变器是最近发展起来的一种多电平改进模式。本文根据混合型多电平逆变器电路结构实现方式的不同,将其分为混合电平式逆变器和混合单元式逆变器,分析了这两类逆变器电路拓扑结构的特点,提出了一种可有效克服高压单元功率器件电压应力、消除低压单元电流倒灌问题的设计方法。仿真实验证明了该方法是有效性。     

采用频率相关网络等值的RTDS-TSA异构混合仿真平台开发

大规模交直流混联电网的仿真,既需要考虑直流部分仿真的精细性,也要兼顾整体的仿真效率。因此文中将实时数字仿真器(RTDS)和机电暂态稳定分析(TSA)程序结合在一起提出一种异构的RTDS-TSA实时混合仿真平台。该平台采用GTFPGA板卡作为两者间高速数字化通信接口,同时实现了频率相关网络等值(FDNE)以提高仿真精度。通过一个由新英格兰39节点系统更改而来的含直流线路的测试系统,验证了所开发平台的正确性。     

光伏并网逆变器模糊准PR控制仿真研究

针对光伏并网逆变器系统的非线性特性,在固定参数PR控制方法的基础上,提出了一种模糊准PR控制方法。首先介绍单相光伏并网逆变器的结构,并分析准PR控制的实现算法、离散化和谐波滤除,然后把模糊控制和准PR控制结合应用于并网逆变器同步控制。最后利用Matlab/simulink平台进行仿真实验,结果表明:与准PR方法相比,所提出的控制方法可使电网电流同步误差更小,适应性和抗干扰性更强,因而具有较好的应用价值。