基于Boost变换器的光伏并网逆变控制系统研究

概述了基于Boost变换器的光伏并网逆变控制系统设计。电路由一个H桥并网逆变器和一个 Boost升压斩波电路组成。通过对逆变器正弦开关函数的调制实现电流内环和电压外环的双环控制, 以取得网侧电流的单位功率因数运行和直流母线侧电压的稳定;通过对Boost斩波电路的占空比调制实现了光伏输出电压的控制,使系统工作在稳定状态。最后,以2.5 kW并网逆变系统的试验结果验证了设计的正确性。     

三相Boost并网逆变器的离散时间预测控制

三相Boost并网逆变器工作在直流输入电压小于电网电压峰值的场合,具有输入电压调节范围宽的优良特性,适合用于燃料电池、光电池等可再生能源系统的单级并网发电.提出一种三相Boost并网逆变器网侧电流的离散时间预测控制.该方法在每一个采样周期内,利用逆变器输出电流的离散时间模型和逆变器产生的7种电流空间矢量,预测逆变器下一个采样周期的网侧电流,并以该电流与理想网侧电流的误差最小作为优选指标,确定下一个采样周期的开关信号.该方法不需要传统Boost逆变器控制中的任何调制策略,方法简单,实现容易.实验结果表明,采用离散时间预测控制的三相Boost逆变器并网系统具有优良的并网性能.     

光伏微逆变器中Boost变换器的混沌现象分析与控制研究

由于光伏并网微逆变器中Boost变换器存在着混沌现象,易造成微电网系统的不稳定。故引入两级式微逆变器,通过建立Boost变换器模型分析混沌现象产生机理,参考电流参数是造成混沌的重要因素。提出一种基于参数共振微扰法的Boost变换器混沌动力学控制方法,以参考电流作为微扰参数,推导出最优控制计算公式。通过实例验证,参数共振微扰法可以有效抑制Boost变换器的混沌现象。结果表明该控制算法对研究光伏微逆变器具有有效性和可行性。     

多路并网光伏发电系统的仿真与分析

对一种多路并网光伏发电系统进行了细化研究,该系统中所有光伏阵列各自通过一个Boost DC/DC电路和同一个逆变器并联,然后实现并网。先讨论了各主要元件的参数选取方法,并确定了控制策略。前级Boost斩波电路通过调节占空比改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点跟踪;后级逆变电路采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变器直流侧电容电压的稳定并给出内环电流参考值的幅值,电流内环控制逆变器输出电流为参考值以实现并网,各路光伏阵列的最大功率点跟踪相互独立,互不干扰,提高了效率。最后用Matlab/Simulink进行了仿真,验证其有效性。     

全数字控制无变压器式单相光伏并网逆变器

研究了一种两级式非隔离式光伏并网方案,前级采用交错并联双Boost电路,后级使用半桥逆变器。分析了无变压器式逆变器的剩余电流问题及半桥逆变器抑制剩余电流的机制。给出了Boost电感和逆变电感关键参数的设计方法。给出了数字方法实现的两级电路复合控制策略及实现方法。重点分析并提出了单定时器交错并联驱动生成策略。试验验证了控制方法的有效性和可行性。     

双支路太阳光伏并网型逆变器的研制

阐述了双支路太阳能光伏最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)并网型逆变器的基本原理和关键技术.采用两组Boost变换器实现各支路的MPPT,两组支路输出并联,经过单相全桥变换器进行并网逆变,保持交流输出电流与电网电压同频同相,以最大程度地利用光伏发电资源.系统还采用了主动式频率偏移法进行反孤岛效应控制.研制出5kW的实验样机,通过实验验证了方案的可行性.     

单相双Boost并网逆变器的模型预测控制策略

由于受Boost电路非线性特点的制约,传统基于线性系统理论的双环或者多环控制,往往存在控制环路多、控制结构复杂、控制器参数整定工作困难等缺点。基于模型预测控制理论对非线性系统具有良好的控制效果及鲁棒性强的特点,提出了一种单环并网电流模型预测控制策略。首先,针对双Boost电路组成差分逆变器的电路结构特点,提出了半周期的调制策略,在正负半周期内,实现两个Boost逆变器的解耦控制。接着,提出基于模型预测控制的单电流环并网电流控制策略。研制了750 W双Boost并网逆变器的实验样机,实验验证了双Boost并网逆变器半周期调制策略及模型预测控制策略的可行性与有效性。     

一种新型单相非隔离型光伏并网逆变器研究

针对传统单相非隔离型全桥光伏并网逆变器的不足,研究并设计了一种新型、高效率且具备漏电流抑制能力的两级式单相非隔离型光伏并网逆变器。该逆变器拓扑电路由前级Boost变换器与后级H6结构逆变拓扑级联而成。电流控制环采用比例谐振(PR)控制器来无静差跟踪给定的正弦电流,以提高并网电流质量。最后,通过一台2 kW的单相光伏并网逆变器样机,对理论分析结果进行了实验验证,结果表明该新型单相非隔离型光伏并网逆变器具有控制简单,变换效率高,可靠性高等优点。     

一种改进的逆变器并联控制方法研究

并网逆变器是直流电与交流电之间的转换装置,单个逆变器的容量非常有限,多个逆变器的并联能够增大系统的并网容量。但是由于并联系统的逆变器之间存在参数差异,各个逆变器之间存在一定的环流,所以需要对系统进行并联控制来减少环流的作用。在分析了逆变器并联并网和系统高频环流的基础上,采用了电流双闭环控制与重复控制相结合的方法以及LCL滤波的方式来降低系统的环流。最后通过仿真实验证明了该方法的有效性与稳定性。     

基于滑模控制的Boost逆变器并网研究

分析了Boost逆变器工作原理,该逆变器采用两组独立对称的双向Boost电路,实现了交流输出电压高于直流输入电压。结合恒定频率滑模变结构控制设计方法,设计Boost逆变器并网滑模控制器,并利用Matlab工具对该系统进行仿真,并与PI控制对比。仿真结果表明,与PI控制相比,该设计方案及其控制方法能够有效控制逆变器输出电压与电网电压在幅值、频率和相位上一致,能够较好实现并网。     

光伏直流升压场站并网整体协同低电压穿越控制策略

光伏直流升压汇集场站中,光伏列阵经DC/DC升压后汇集,再由DC/AC换流站逆变后接入交流电网。对于多个光伏直流升压场站并网系统,并网DC/AC换流站输出无功电流大小受自身容量与端口电压跌落程度影响,在协调机制不明确情况下,无功整定困难,靠近故障的场站存在脱网风险。为此,在分析各DC/AC换流站无功出力对端口电压影响的基础上,提出了光伏直流升压场站并网系统整体协同低电压穿越控制策略。进入低穿后,DC/AC换流站检测本地端口电压,立即向电网注入无功进行支撑;总控站利用通信获知各换流站的端口电压,进而协调各换流站的无功电流输出额度。同时,在分工况细化协调机制的基础上,对DC/AC换流站无功电流输出进行通用化整定。仿真结果表明,所提控制策略在交流电网发生故障时,能有效协调各DC/AC换流站进行无功补偿,提高系统整体低电压穿越能力。     

燃料电池并网发电控制系统的研究

针对传统的燃料电池并网控制系统普遍存在的动态响应不快的问题,重点研究了并网控制系统的拓扑结构和控制策略,提出了DC/DC变换器和DC/AC逆变器的设计思路,重点分析了有功和无功功率解耦滞环控制策略的设计方法,并给出了实现方案。基于Matlab/Simulink仿真环境建立了6 kW燃料电池并网系统模型,对系统拓扑结构和控制方法进行了验证,证明了文中方法的正确性和有效性。     

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。     

采用Boost的两级式光伏发电并网逆变系统

在光伏并网发电中,为了提高效率,必须实行最大功率点跟踪,而为了实现并网,直流侧电压必须高于电网电压幅值,这就限制了光伏电池电压的调节范围。对一种单相光伏发电并网逆变系统进行了研究,它由Boost DC/DC电路和逆变桥组成。前级Boost斩波电路则通过调节占空比而改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点跟踪;后级逆变电路采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变侧电容电压的稳定,电流内环控制并网电流实现并网。在这种系统中,最大功率点跟踪和并网是相互独立的,互不干扰,使整个系统更加灵活可靠。主要研究了逆变系统各重要元件参数的选取方法以及逆变系统的控制方法。最后用MatlabR2007a/Simulink进行了仿真,证明了该逆变系统的可行性。     

基于氢储能的双馈风力发电系统功率控制策略

提出一种氢储能装置融入双馈风机直流侧的并网功率控制策略。为弥补氢能动态响应慢的特点,设置控制信号的优先级:超级电容器氢储能系统。利用信号转换模块选择工作模式,降低超级电容器的退运概率,保证电解槽恒功率运行。系统各单元通过功率控制策略和DC/DC变流器控制,平衡直流母线上的功率波动,利用DC/AC并网逆变器汇入低压交流网络。在电网冲击、负载波动及风速出力不均的情况下,满足负载要求,实现柔性并网,同时有效解决风机弃风问题。通过仿真证明了模型及其控制策略的有效性。     

Real time test benchmark design for photovoltaic grid-connected control systems

This paper presents a dual digital signal processor (DSP) hardware architecture for a grid-connected photovoltaic interface test benchmark, based on a cascade DC/DC converter and DC/AC inverter, with coordinated control algorithms. The control hardware has been designed to test distributed generation (DG) interfaces to be integrated in a hierarchical structure of computational agents, to apply distributed control techniques to the power system management. The proposed dual DSP architecture enables the programming of the control software for the DC/DC converter and the DC/AC inverter in the same processor, to keep the other one for additional operations that are required when there is a high degree of interaction between the DG unit and the rest of the electrical grid components. The hardware architecture has been tested in several real situations such as power factor correction and anti-islanding protection.     

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。     

一种单级式三相升压型并网逆变器的控制策略

提出了一种单级式三相升压型并网逆变器的控制策略,详细分析了主电路的工作原理,推导了并网电流的输出特性,进行了仿真研究.建立了基于DSP芯片TMS320LF2407的控制系统实验平台.仿真和实验结果表明,该方案通过一级变换同时进行升压和DC/AC变换,最终实现高功率因数电流源并网,省去了传统电流型逆变器中直流侧工频电感,同时任何时刻只有两个开关管导通.本逆变器体积小、成本低、效率高,由于采用了数字控制,具有控制灵活、稳定性高、并网电流质量好等优点.     

馈能型电子负载的并网控制

分析了单相馈能型电子负载的原理,主电路采用DC/DC/AC结构,DC/DC变换器采用平均电流模式下的双闭环控制,详细分析了逆变交流侧并网控制方法。基于内模控制原理,逆变器采用零误差电流跟踪并网控制方法,与普通PI控制方法相比,采用该方法后,工频条件下输出电流可以零误差地跟踪给定电流,基本不受电网电压的影响。仿真结果表明,该控制方法可以使逆变器输出电流的相位和频率无误差地跟踪电网电压的相位和频率,逆变电流为正弦,功率因数为1,可以连续调节模拟负载,并且有较好的瞬时响应。