基于滑模观测器的并网逆变器无交流电压传感器模型预测控制

为了提高并网逆变器的运行可靠性,降低交流电压传感器故障的影响,研究并提出了一种基于滑模观测器和双低通滤波器的电网电压频率自适应观测方法,并设计了一种基于电网电压观测值的并网逆变器模型预测电流控制策略。所提电网电压观测方法克服了频率偏差对电网电压观测的影响,提高了电网电压观测精度。同时,由于低通滤波器的使用,电网电压背景谐波对电流控制的影响也得到一定程度的抑制。通过详细的对比实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于LCL的风电并网逆变器无传感器控制

基于LCL滤波器的风电并网逆变器(LCL-GCI)需要增加传感器去检测电容电压或者电容电流来抑制LCL滤波器存在的固有谐振问题,提高了系统的控制成本,降低了系统的运行可靠性。鉴于此,在分析虚拟磁链观测思想和LCL-GCI数学模型的基础上,提出了LCL-GCI的无电网和无电容电压传感器控制技术,只检测变换器侧电流和直流母线电压,通过状态重构的方法设计电网电压观测器和LCL电容电压和电流观测器。利用观测器输出的电容电流进行前馈控制,从而实现了LCL-GCI的有源阻尼控制。采用低通滤波器来代替纯积分器来设计观测器,使得系统具有较强的抗干扰、抗负载扰动能力。实验结果表明,LCL-GCI的无传感器控制技术能够减少传感器数量,降低系统的控制成本,具有一定的应用价值。     

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.     

具有参数自适应特性的并网变流器无交流电压传感器控制方法

针对当前无交流电压传感器控制技术中存在的电压观测器适用性问题,研究了一种基于参数自适应电压观测器的无交流电压传感器控制方法。阐述了基于二阶广义积分器构造的电压观测器原理,提出利用锁相环在线实时反馈电网频率信号的频率自适应控制方法。在此基础上,利用简化模型分析电感参数偏离实际值情况下的向量关系,提出一种具有电感参数自适应特性的改进电压观测器。应用所提的改进控制方法,可实现频率和电感参数自适应的并网变流器无交流电压传感器控制,提高了并网变流器的电网适应性。     

电网电压不平衡时逆变器无交流电压传感器控制策略

针对非理想电网电压条件,研究一种适应电网电压不平衡情况的并网逆变器无交流电压传感器控制策略。首先基于二阶广义积分器构建正交滤波器及适合电网电压不平衡条件的三相并网逆变器电压观测器,在两相静止坐标系下对电网电压进行观测;然后基于正交滤波器输出量进行正、负序分离,使正、负序分离与电网电压观测同步进行;最后结合逆变器在两相静止坐标系下的PR控制,并采用负序补偿算法,实现逆变器在电网电压不平衡条件下的无交流电压传感器控制。该策略能够避免传统虚拟磁链观测中的积分饱和、初值敏感、静态误差等问题,并克服现有基于正交滤波器的逆变器无交流电压传感器控制无法适应电网电压不平衡情况的问题。通过仿真与实验验证了所提出策略的有效性。     

改进虚拟磁链观测器的并网逆变器控制策略

为了改进并网逆变器运行的可靠性,提出一种锁相环和改进虚拟电网磁链估算相结合的并网控制策略。该方法是在低通滤波器取代纯积分器的基础上,采用两个不同截止频率和比例系数的低通滤波器,构造磁链观测器,结合锁相环以提高虚拟磁链定向的准确度,有效抑制电网谐波干扰。分析了三相并网逆变器基于同步旋转坐标系的数学模型,建立锁相环和虚拟电网磁链相结合进行定向的矢量控制系统。仿真实验结果表明,逆变器可输出正弦度良好的逆变电流,提高了逆变器的工作稳定性,从而验证了该方案的可行性和正确性。     

异步电机无交流电压传感器自然坐标控制

提出一种基于定子磁链定向的异步电机无交流电压传感器自然坐标控制策略,降低了系统成本,提高了系统抗扰动能力。针对矢量控制计算量大、编程复杂的问题,采用自然坐标变换,避开三角函数计算,通过有功、无功电流控制实现电机转速和定子磁链的解耦控制。最后,通过实验验证了所提策略的可行性。     

一种新型的基于D状态观测器的永磁同步电机无传感器驱动向量控制方法

本文提出了一种新的能用于凸极和隐极永磁同步电机无传感器向量控制方法。这种方法通过一种新型改进的磁链状态观测器来估计转子磁链相位,用于永磁同步电机无传感器向量控制,该状态观测器被称做D状态观测器。D状态观测器有以下几个很具吸引力的特征：1)建立电机数学模型不需要额外的稳态条件；2)它的维数为最小的二维；3)在较宽的运行范围内,唯一一个观测器增益为常量,容易设计；4)以一种非常简单的方式应用电机的参数；5)结构非常简单因而能在较低的计算量下实现。通过广泛的实验验证了该方法的有效性。     

基于虚拟电网磁链定向的网侧逆变器矢量控制研究

风力发电系统中三相电压型并网逆变器的电路结构,与变频器供电的交流异步电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网电压磁链矢量,从而达到取消交流侧电压传感器的目的。根据交流电机磁链观测器的设计方法,构造了虚拟电网磁链观测器;并对该设计方案进行了试验研究,其结果验证了该控制方案的可行性和正确性。     

一种新颖的电压控制型逆变器并网控制方案

逆变器控制为电压源并网,其输出可直接供普通用户使用,相对于电流源并网,具有配置方便、无模式切换困扰等优点,但电流波形质量难以控制。针对这一缺陷,提出一种新颖的基于谐波电压重复控制的逆变器电压源型并网方案。通过快速谐波检测算法检测并网电抗两端的电压谐波,利用重复控制发出对应的谐波电压补偿电网谐波影响,减小并网电抗上的谐波电压差,达到降低并网电流总体谐波畸变率的目的。分析此方案的工作原理,设计控制器的关键参数和快速检测算法,并通过Matlab仿真和样机实验证明其有效性。     

基于电压定向直接功率控制的光伏并网逆变器

将基于电压定向直接功率控制用于光伏并网逆变器的控制策略,引入电网电压和瞬时功率的估算概念,并将并网逆变器输出的瞬时有功功率和无功功率作为被控量进行功率的直接闭环控制。系统无需检测输入变压器二次侧的电网电压,省去了电网电压传感器,从而不仅克服了电流控制方案的不足问题,还降低了成本,而且系统具有鲁棒性好、控制结构简单等优点。分析了电压定向直接功率控制的原理,设计了并网逆变器的具体参数,并给出了仿真和实验结果。     

LC滤波型逆变器并网电压鲁棒预测控制

近年来,模型预测控制被广泛应用于两电平电压源逆变器以实现并网控制。然而,常规有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)存在参数失配时预测精度下降的问题。为此,提出一种适用于LC滤波型逆变器并网电压鲁棒预测控制的无参数FCS-MPC方法。首先分析了参数变化对常规LC滤波型逆变器并网电压预测控制的影响。然后基于超局部建模理论建立了LC滤波型并网逆变器的二阶超局部模型,并研究了2个集总扰动的计算方法。该计算方法省去了网侧电流传感器,节约了成本,并实现了无参数预测控制。实验结果表明,与常规FCS-MPC方法相比,在参数不匹配的情况下,所提无参数FCS-MPC方法仍能达到较好的模型预测控制性能,验证了所提方法的有效性。     

AC voltage and current sensorless control method for three‐phase PWM converter

We present a three‐phase PWM converter without AC voltage and AC current sensors. The phase angle used in the control system is adjusted by using a PLL controller without sensing AC voltage. To prevent overcurrent at startup, the initial phase angle of the source voltage is estimated from the shunt current using a novel strategy. Furthermore, the phase currents can be reconstructed from the shunt current without any modification of the PWM pattern. To reduce the effect of current ripple, the shunt current is sampled twice for every phase in one PWM period and the sample timings are carefully adjusted. All of the proposed control schemes can be implanted using a single chip microprocessor (SH7046, Renesas Tech.). Simulation and experimental results with a 5‐kW prototype confirmed that the schemes worked well. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 172(4): 48–57, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20983     

三相电压不对称跌落光伏并网逆变器控制方法

为了满足光伏并网逆变器在三相电网电压不对称跌落情况下的低电压穿越能力的要求,提出了一种电流正负序同步旋转坐标独立控制的方法,以抑制负序电流和并网电流谐波,使得光伏并网逆变器在三相电网电压不平衡跌落过程中能够正常运行,且不影响电网电能质量。特别地,对电网电压正负序分量的检测进行了详细研究,分析了两种不同的电网正负序分量检测方法的优缺点,优选一种方法进行了实验验证。所提出的低电压穿越控制方法通过了国家电网的零电压穿越认证,证明了该技术方案的有效性。     

光伏并网逆变器的三环控制策略研究

在光伏并网逆变系统中,常用的双闭环电流控制会导致系统存在动态响应速度慢或开关频率不稳定的缺陷.鉴于此,提出一种电压外环,电流内环,频率中间环的三环控制方法.通过对整个逆变系统进行深入的理论分析,利用Matlab/Simulink搭建仿真模块进行仿真实验,并搭建1 kW的实验平台进行实验分析.实验的结果表明,三环控制下的逆变系统简化了滤波器设计,保证了逆变器输出电流波形质量,使其只含有少量的高次谐波,使系统的输出电流和电网电压同频同向,并网的功率因数接近于1.     

光伏并网逆变器空间电压矢量双滞环电流控制新策略

提出了一种适用于三相光伏并网逆变器的双滞环电流控制改进算法.根据逆变器线电流与功率器件开关状态的关系,对线电流实行解耦控制,利用双滞环来判断参考空间电压矢量的位置,结合锁相环电路对输出的开关状态进行检测,构成频率闭环控制.最后利用Matlab/Simulink工具箱和3 kW实验平台对双滞环控制算法进行验证.结果表明,该算法保留了传统滞环控制电流跟踪响应快、有限流能力的优点,同时也有效地克服了开关频率变化不固定、开关损耗较大等问题.     

光伏并网逆变器空间电压矢量双滞环电流控制新策略

提出了一种适用于三相光伏并网逆变器的双滞环电流控制改进算法。根据逆变器线电流与功率器件开关状态的关系,对线电流实行解耦控制,利用双滞环来判断参考空间电压矢量的位置,结合锁相环电路对输出的开关状态进行检测,构成频率闭环控制。最后利用Matlab/Simulink工具箱和3 kW实验平台对双滞环控制算法进行验证。结果表明,该算法保留了传统滞环控制电流跟踪响应快、有限流能力的优点,同时也有效地克服了开关频率变化不固定、开关损耗较大等问题。     

三电平光伏并网逆变器SHEPWM优化控制方法

提高输出电能质量、抑制共模电压和减小电磁干扰对提高光伏并网逆变器的性能具有重要研究意义。以三电平有源中点钳位型(3L-ANPC)光伏并网逆变器为研究对象,将特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的三相输出波形视为空间状态矢量,分析SHEPWM对应的各开关状态矢量产生的共模电压幅值及其对中点电压的影响,从而提出一种改进的SHEPWM控制策略,在降低并网逆变器输出共模电压的同时,有效地控制了3L-ANPC光伏并网逆变器的中点电压平衡。最后通过仿真和实验验证了控制策略的有效性。