抗电网频率波动的重复控制参数设计方法

重复控制的高增益特性可以提高并网逆变器的并网电流品质,但电网频率波动对系统的跟踪精度会产生较大的影响。在传统重复控制中,通过引入系数Q可以提高内模的稳定性。该文分析了引入内模系数Q后的重复控制与准谐振控制的等效关系,证明了引入内模系数Q可以在一定程度上提高重复控制对电网频率波动的适应能力。通过对LCL型并网逆变器重复控制的稳定性分析,得到重复控制增益系数Krc的设计方法,解决了由于内模系数Q较低导致的重复控制增益不足的问题。仿真与实验表明所提出的重复控制器对电网频率波动具有良好的抗电网频率波动能力。     

基于PI+自适应内模重复控制的并网逆变器系统研究

重复控制依靠其良好的稳态跟踪性能和谐波抑制能力,在新能源并网逆变器控制中得到广泛应用.然而在实际系统中,电网频率波动时有发生,导致传统重复控制的控制性能下降.针对以上问题,提出一种PI+自适应内模重复控制方案.该方案首先对传统重复控制内模参数进行改进,实现重复控制的谐振频率与电网实际频率保持一致的目的;此外,考虑到单一...     

两相静止坐标系下并网逆变器改进重复控制方案

基于传统重复控制的并网逆变器控制技术虽然能够提高系统的控制性能,但抗电网频率波动能力弱,动态特性较差的问题却始终存在。针对此问题,提出一种基于两相静止α,β坐标系下的并网逆变器改进型重复控制方案。该方案以α,β坐标系下的LCL型并网逆变器作为研究对象,省去了d,q坐标变换与电流解耦计算,在简化模型设计的同时最大限度地降低了并网电流总谐波畸变率(THD);此外,对传统的重复控制进行优化改进,首先采用一个自适应内模取代传统重复控制内模,提高了重复控制的抗电网频率波动能力,并在此基础上加入比例积分(PI)控制,减少了系统动态响应时间,最后对控制系统的可行性进行了讨论。通过Matlab/Simulink和实验,验证了此方案不仅具有良好的动态控制性能,而且具有较好的抗电网频率波动能力。     

一种具有频率适应性的nk±m次谐波重复控制策略及其在四桥臂APF中的应用

针对重复控制动态性能和频率适应性差的缺点,提出一种具有频率适应性的nk±m次谐波重复控制器,采用该重复控制器的有源电力滤波器可以选择性地补偿nk±m次谐波,满足不同应用场合的需求;与传统重复控制CRC(conventional repetitive controller)相比,该重复控制器具有延时时间小、动态响应速度快等优点。当电网电压频率波动时,该重复控制器通过采用新型有限冲激响应FIR(finite impulse response)滤波器逼近CRC内模无法实现的小数延时部分z~(-F),并根据电网实际频率快速调整FIR滤波器的系数,实现其对电网频率变化的适应。仿真结果验证了该重复控制器的有效性和优越性。     

基于有源阻尼的单相LCL并网逆变器改进电流控制器

为了提高LCL单相并网逆变器在电网频率波动情况下的控制精度,提出了一种采用比例、积分、谐振和准谐振复合控制环节的改进电流控制器。应用频率法对比例积分、比例谐振、准比例谐振以及改进电流控制器进行对比分析。结合传统比例积分控制器参数设计方法与权重系数获得合适的改进控制器参数,在所建立的基于有源阻尼的LCL单相并网逆变器仿真模型上对改进控制器与传统控制器进行实验对比。结果表明所提改进电流控制器克服了比例积分电流控制器无法实现并网电流无静差控制、比例谐振电流控制器对于电网频率变化鲁棒性很差以及比例准谐振控制器基波增益不够高的问题。     

LCL型并网逆变器新型频率自适应重复控制方法

提出一种应用于LCL型并网逆变器的新型频率自适应重复控制(FARC)方法。该方法采用全通滤波器来替代重复控制器中频率比值小数部分构成的延时单元。当电网频率变化时,通过在线调整全通滤波器的系数,使重复控制器内模的谐振频率逼近电网基波及谐波频率的实际值,从而实现在电网频率变化情况下对电压谐波的有效抑制,进而控制逆变器输出高质量的并网电流。详细给出FARC的设计过程及系统的稳定性分析。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性和可行性。     

考虑电网频率偏差的并网逆变器多内模重复控制

在并网逆变器的应用中,基于内模原理的重复控制,延时时长通常按照电网的标称频率设计。当电网频率偏离标称频率时,重复控制的高增益频段将偏离并网电流的基波和谐波频率,造成控制器的稳态精度下降,为此,提出一种多内模重复控制,并联接入考虑电网频率偏差的辅助重复控制支路。分析多内模重复控制的频率特性,并根据其稳定边界设计辅助重复控制支路的权重系数。仿真结果表明,与按照标称频率设计的传统重复控制相比,所提出的多内模重复控制在标称频率时具有基本相同的稳态精度,在频率偏差时能够提高稳态精度,从而提高并网电流的质量。     

并联型有源电力滤波器内模PI控制

针对并联型有源电力滤波器(SAPF),建立其同步旋转(d-q)坐标系下的数学模型,进而提出一种基于内模控制原理的PI控制策略(内模PI控制),利用该方法对SAPF系统电流内环与直流侧电压外环PI控制器进行设计,以提高系统的稳定性及动态性能、简化PI控制器设计过程。通过对典型SAPF系统的仿真分析表明,内模PI控制策略对系统快速跟踪补偿电流以及维持直流侧电压恒定具有一定改善作用,进而证明该控制策略的有效性。     

基于改进型重复控制器的永磁同步电机电流谐波抑制方法研究

重复控制技术由于具有极低的总谐波失真,在谐波抑制领域得到了广泛的应用。然而在电机控制系统中,系统采样频率与电流谐波频率的比值不为整数时,将导致重复控制器的谐振频率偏离电机电流实际的谐波频率,从而造成传统重复控制器的电流谐波抑制能力显著降低。该文提出一种基于拉格朗日插值法的改进型重复控制器,采用基于拉格朗日插值法的分数阶延时环节,对频率比值小数部分构成的延时环节进行逼近,从而使重复控制器的谐振频率和电机电流实际谐波频率相吻合;为进一步减小电流谐波的跟踪误差,将低通滤波器移出传统重复控制内模,并通过加入相位补偿器保证了系统的稳定性。仿真与实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

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。     

基于LLCL滤波器的SAPF电流控制方法研究

为了抑制并联有源电力滤波器(SAPF)并网产生的高频开关纹波,提出一种基于LLCL并网滤波器的SAPF。LLCL是一种在传统LCL滤波器的电容支路串联一个小电感的滤波器,该LLCL滤波器能在系统开关频率处产生串联谐振,达到吸收开关频率处高次谐波的效果,进一步减小网侧电感值。由于LLCL是一种高阶滤波器,采用并联RC无源阻尼方法抑制谐振峰,该方法简单、易于实现。同时为提高SAPF补偿的灵活性,提出基于比例谐振(PR)控制器的选择性补偿电流控制策略并分析了系统开环稳定性。实验结果验证了该方法的正确性。     

间谐波环境下并联有源电力滤波器系统设计

针对电网环境中含有间谐波的复杂情况,以三电平并联有源电力小滤波器(SAPF)为研究对象,建立三电平SAPF数学模型。采用CPT原理检测间谐波环境下电网基波分量,从而准确测量电网谐波含量。将间谐波、APF参数波动和死区效应等考虑为控制器非周期干扰,利用等价输入干扰原理对传统重复控制器加以改进,提高控制系统控制性能,消除非周期干扰对控制器的影响。在Matlab和三电平试验平台上,建立SAPF控制系统,仿真及实验验证所设计系统可以准确检测间谐波环境下电网谐波含量,并对电网谐波、间谐波进行补偿。     

检测电流包含电容电流的SAPF谐波抑制和谐振阻尼新方法

研究一个由并联型有源电力滤波器(SAPF)和并联电容器组成的混合补偿系统,其中并联电容器的容性阻抗会与配电网的感性阻抗发生并联谐振。当检测电流中不包含电容电流时,SAPF可以抑制谐波和阻尼谐振且系统稳定;当检测电流中包含电容电流时,SAPF采用传统方式补偿会使得系统谐振频率向高频漂移。针对SAPF检测电流包含电容电流情况,提出一种改进的控制方法。该方法基于谐波电流分频控制策略,将高于谐振频率的抑制电流指令取反,低于谐振频率的抑制电流指令保持不变,同时检测谐振频率附近的公共耦合点(PCC)电压构建虚拟阻尼电阻,并对虚拟电阻的电导值进行闭环调节。采用该方法补偿后的网侧电流和PCC电压均满足电能质量标准。最后进行了仿真和实验验证。     

一种具有频率变化适应性的并网逆变器改进型重复控制方法

随着分布式发电系统的不断应用,并网逆变器的输出功率品质受到了大量的关注。重复控制技术由于具有优秀的稳态跟踪性能和极低的总谐波失真(THD),在逆变器系统中得到了广泛的应用。然而在分布式发电系统中,电网频率存在一定的波动,此时系统采样频率与电网频率的比值不能保持为整数,导致重复控制的谐振频率偏离了电网实际的基波与谐波频率。传统重复控制在这种系统中的性能将会显著的降低。本文提出了一种改进型重复控制方法,其采用了一个基于线性插值法的数字滤波器,而此数字滤波器能够逼近于由频率比值小数部分构成的延时环节,从而使重复控制的谐振频率与电网实际的基波及谐波频率相吻合。本文提出的方法,通过根据电网实际频率快速调整此数字滤波器参数的方式,使系统达到了理想重复控制应有的稳态跟踪性能和THD,从而实现了系统对电网频率变化的适应。最后,仿真与实验结果验证了该方法的有效性。     

基于快速重复控制内模的改进型复系数锁相环

为了实现三相电网电压的快速准确同步,分析了基于多级联式交叉解耦复系数滤波器的锁相环,针对其结构复杂以及计算量的大的缺点,提出了一种基于快速重复控制内模的改进型复系数锁相环。分析了数字实现带来的问题,并提出了基于分数阶快速重复内模的实现方法,可以准确地分离出电网电压基波正序分量,最后通过仿真验证了方法的有效性。     

并网逆变器抗网侧频率扰动的自适应重复控制

为能在电网频率发生变化时依然保持控制器的有效性,提出一种频率自适应重复控制的并网逆变器,通过自适应改变逆变器开关频率和采样频率,使逆变器能够精准跟踪电网频率的变化,并保持与电网谐波匹配的高谐振增益衰减,最终降低输出电流的总谐波畸变率(THD)。首先对并网逆变器和经典重复控制器进行数学建模,接着对重复控制器的5个重要性能参数进行了设计推导,然后针对电网频率变化介绍了频率自适应重复控制器的设计方案,并对其控制精度进行分析,最后借助实验样机对所提系统进行了验证。实验结果表明,所提频率自适应重复控制策略可以将输出电流THD控制在0.8%且能够很好地适应电网频率的波动。     

三电平静止同步补偿器内模控制研究

静止同步补偿器(STATCOM)用于电网动态补偿时,无功电流检测环节及电流控制器的设计对其补偿性能起着决定性的影响。在传统的FBD功率理论的基础上,对传统FBD检测法做出改进,引入电网虚拟磁链模观测器代替原有的锁相环对电网电压进行重构,提高了电网电压存在畸变时无功电流的检测能力,同时采用惯性环节代替了低通滤波器降低了检测系统的时延。在此基础上针对静止同步补偿器存在着非线性和强耦合的特性,提出一种基于内模控制原理和三电平空间矢量算法相结合的电流解耦控制方法,根据内模控制基本原理,设计了静止同步补偿器的双闭环内模控制器。基于Matlab/Simulink仿真平台,对改进型FBD无功电流检测方法和电流环内模解耦控制器进行了系统仿真分析,最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

基于PR控制和虚拟阻抗的光伏并网逆变器的研究

设计了一种采用准比例谐振控制零稳态误差的光伏并网逆变器控制系统。与常规的PI控制相比,该控制方法可对正弦输入信号进行无静差跟踪,同时克服了常规比例谐振(PR)控制器抗电网频率波动能力差的缺点。此外,结合虚拟阻抗技术,改善了传统LCL输出滤波器的性能,实现对LCL滤波器高频谐振的有效抑制而又不带来系统功率损耗。仿真试验证明,基于准比例谐振控制和虚拟阻抗技术的光伏并网逆变器具有良好的稳态性能和抗干扰能力。     

LCL型有源电力滤波器的强鲁棒性控制器优化设计

LCL型有源电力滤波器能有效补偿电网谐波,但LCL型滤波器存在谐振问题,电容电流比例反馈有源阻尼是抑制LCL谐振的主要方式。然而,在数字控制下,谐振频率会随电网阻抗变化,导致反馈系数选取困难。针对该问题,研究了适应电网阻抗宽范围变化的反馈系数选取方法,推导不同反馈系数和谐振频率下的系统稳定条件,优化设计适应电网阻抗变化的反馈系数。此外,随着电网阻抗增加,LCL谐振频率减小,系统带宽变窄,有源电力滤波器采用传统准PR控制补偿高次谐波时,系统相频曲线在控制器谐振点容易穿越-180o线,导致系统不稳定。提出加入相位补偿环节以提升控制器增益处相角,并给出详细设计方法。理论分析表明,所提强鲁棒性控制器优化设计方法,可使有源电力滤波器在保证良好谐波补偿能力的同时具有更宽的稳定运行范围。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种改进的单相整流器控制策略研究

针对传统的基于低通滤波器的单相锁相环带来的网侧电压幅值衰减和相位滞后问题,提出了一种带通滤波器锁相环控制策略,基于带通滤波器对输入信号幅值无衰减和相位保持的特性,在所设定条件下该方法能够无延迟地提取出网侧电压的基波,并保持基波电压的幅值不变。针对电流环比例谐振控制器因带宽小,在电网频率偏移时带来功率因数下降的问题,采用了一种改进的比例谐振控制器。该控制器增加了带宽,具备零稳态误差和消除电网电压扰动影响的能力,能够减小电网频率偏移对系统的影响。最后,仿真和实验验证了所提出的基于带通滤波器锁相环控制策略和经过改进的比例谐振控制器方法的有效性和正确性。