基于相位补偿和虚拟阻抗优化的LCL型并网变流器改进控制

LCL型并网变流器常采用同步旋转坐标系下基于变流器侧电感电流的并网控制,但LCL型滤波器和数字延迟的dq轴模型均存在轴间耦合,制约了并网性能,且随着开关频率降低,性能恶化更为明显。针对该问题,文中在建立LCL型并网变流器复矢量模型的基础上,对并网变流器耦合特性和传统解耦方案进行分析。针对现有方案的不足,提出了一种基于相位补偿和虚拟阻抗优化的LCL型并网变流器改进控制策略,通过零极点图详细分析了虚拟阻抗对系统耦合程度及系统阻尼特性的影响,进而给出了确定3个参数优化值的方法。最后,仿真和实验结果表明,与现有方案相比,所提策略能够实现对系统耦合程度及阻尼特性的独立控制,有效实现解耦并改善系统动态性能。     

三相变流器并网电流的分裂解耦控制方法

基于dq旋转坐标系下三相变流器的前馈解耦控制,提出一种分裂解耦控制方法。此方法通过一个解耦分裂因子k来平衡dq轴电流给定量与反馈量在控制器中的作用权重,并且可以根据工况时调整参数k的取值大小。仿真和实验结果表明,基于并网电流的分裂解耦控制方法简单,易于实现,当分裂因子取0.5时在变流器的动、稳态性能之间能够取得较好的平衡。     

光伏并网逆变器在不平衡电网下的控制策略研究

目前,在平衡电网电压下的光伏并网逆变器的控制已较成熟,而在不平衡电网下,光伏并网逆变器的传统控制策略会引起电压不稳定和有功无功功率的二次脉动.通过建立并网逆变器的数学模型,获得dq坐标系下的并网逆变器的动态方程,分析并网逆变器控制策略的关键是其锁相环能够准确提取电网三相电压相位.传统的三相同步锁相环(SRF-PLL)在电网三相电压不平衡时无法准确提取电压的相位,在举例分析国内外几种获取电压准确相位方法的优缺点的基础上,采取了一种基于解耦双同步参考坐标系下的锁相环(DDSRF-PLL)的控制策略,通过dq旋转轴的坐标系和解耦网络,可准确获取三相不平衡电网的电压相位,并采用旋转dq坐标系分离正负序分量,完成独立控制.最后构建电网三相电压平衡和不平衡工况下的光伏并网逆变器的仿真模型,验证了该控制策略的可行性和有效性.     

逆变器侧电流反馈的LCL型三相光伏并网逆变器解耦控制

为了实现LCL型三相光伏并网逆变器dq轴的解耦控制,同时提高系统的动态响应速度,在同步旋转坐标系下,提出一种适用于逆变器侧电流反馈的前馈解耦控制策略。并在电压外环中引入光伏阵列功率前馈、电流内环中引入电网电压前馈。视各耦合项为扰动,采用闭环传递函数的求解方法以获取实现解耦控制的前馈系数,同时分析了滤波器参数在发生变化时其对dq轴解耦效果的影响。通过Matlab建立系统仿真模型,仿真结果表明:所提解耦控制策略使LCL型三相光伏并网逆变器不仅实现了dq轴的解耦控制,而且在保证强鲁棒性及高入网电流质量条件下具有良好的动、静态性能。     

基于前馈补偿的LCL型并网逆变器解耦控制策略研究

在同步旋转坐标系下,LCL型并网逆变器dq两轴之间存在复杂的耦合项,传统直接忽略耦合项的建模方案导致建模失真。为此提出了一种基于前馈补偿的新型解耦控制方案,该方案通过相关耦合量的前馈补偿,逐步消除各个耦合项,最终实现逆变器的精确建模。根据解耦结果,设计了电流双闭环控制策略,对提出的解耦控制策略进行了验证。仿真和实验结果表明,所提出方案能有效提高入网电流电能质量。     

基于前馈补偿的LCL型并网逆变器解耦控制策略研究北大核心

在同步旋转坐标系下,LCL型并网逆变器dq两轴之间存在复杂的耦合项,传统直接忽略耦合项的建模方案导致建模失真。为此提出了一种基于前馈补偿的新型解耦控制方案,该方案通过相关耦合量的前馈补偿,逐步消除各个耦合项,最终实现逆变器的精确建模。根据解耦结果,设计了电流双闭环控制策略,对提出的解耦控制策略进行了验证。仿真和实验结果表明,所提出方案能有效提高入网电流电能质量。     

基于状态反馈的LCL型逆变器解耦控制策略

为实现带LCL滤波器的三相电压源型并网逆变器(VSI)的无静差控制,通常采用abc/dq变换将静止坐标系转换为同步坐标系,但这种变换存在dq分量间的耦合问题。因此提出了一种基于双电感电流和电容电压反馈的三闭环解耦控制策略,该策略采用状态反馈实现了多输入多输出(MIMO)线性时不变系统动态解耦,不仅有效解决了dq分量间的耦合问题,而且在保证较高的入网电流质量的条件下改善了系统动态性能。仿真和实验结果均验证了该控制策略的可行性和有效性。     

弱电网下锁相环对三相LCL型并网逆变器小扰动建模影响及稳定性分析

在弱电网中,由于锁相环(phase locked loop,PLL)的PI控制器的动态性能,三相LCL型并网逆变器在小扰动情况下控制dq坐标系和系统dq坐标系不再重合,给系统建模与稳定性分析带来困难。为此,提出一种基于导纳模型的三相LCL型并网逆变器小扰动建模方法。首先,通过旋转矩阵,将系统dq坐标系下参数变换到控制dq坐标系,建立双dq坐标系之间的交互关系,解决了考虑PLL影响的三相LCL型并网逆变器建模难题。其次,深入研究并网逆变器的输出导纳特性。然后,分析PLL、电网阻抗和LCL滤波器参数在系统dq坐标系下对系统稳定性的影响。随着PLL带宽和电网阻抗的增大,系统由稳定变为不稳定。当系统处于稳态时,有源阻尼系数越大,系统的相角裕度越大,表明系统稳定性提高。逆变器侧电感的变化,对系统稳定性的影响很小。滤波电容和网侧电感的增大,导致系统的相角裕度减小,系统稳定性降低。最后,仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

LCL型并网逆变器的线性自抗扰控制

为了对三相LCL型并网逆变器在d-q坐标系下的电流控制进行解耦和提高其鲁棒性以及抗干扰能力,提出了一种LCL型并网逆变器的线性自抗扰控制方法。首先,建立了在d-q同步旋转坐标系下三相LCL型并网逆变器的状态空间模型,利用被控对象的"相对阶数"设计了二阶线性自抗扰控制器(LADRC),对其进行控制并给出了LADRC的参数整定方法。仿真结果表明,此控制方案能实现d,q轴电流控制的解耦,抗干扰能力和鲁棒性强于传统比例-积分控制器。     

解耦多同步参考坐标系电网电压同步信号检测方法

在新能源发电并网中,并网变换器需根据电网运行状态实施相应的控制以保证其安全可靠运行。需要对电网电压的频率和相位实现快速准确的检测,同时还需要为变流器的并网运行提取出正负序分量。本文针对解耦双同步参考坐标系锁相环在谐波情况下频率检测结果和同步效果差的问题,提出了一种解耦多同步参考坐标系电网电压同步信号检测方法。该方法通过正负序dq轴系以及低次谐波的dq轴系分解,实现了多轴系dq分量的解耦,可以在电网电压不对称和含有谐波分量的情况下,快速提取出电网电压的频率和相位信息,同时还可得到正负序分量的dq轴变换结果。实验结果表明提出的方法在电网电压不对称、频率变化和含有多次谐波情况下均具有很好的同步效果。     

两相静止坐标系下并网逆变器的重复控制策略

采用LCL型滤波器的三相PWM并网逆变器在同步旋转坐标系下的数学模型存在耦合项,另外当并网电压不平衡或含低次谐波时,输出电流波形会产生畸变。针对以上问题,提出一种两相静止坐标系下的电流重复控制方法。该方法不需要进行Park变换和解耦计算,可有效降低逆变器并网电流的总谐波畸变。详细给出了重复控制器的参数设计方法,同时考虑了LCL滤波器硬件参数和系统延迟的影响。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

基于改进扩张状态观测器的并网逆变器控制

针对LCL型并网逆变器在dq轴坐标系下的电流控制需要复杂解耦过程的问题,提出一种基于改进降阶扩张状态观测器的电流控制方法。通过将dq轴分量的耦合作为总扰动中一部分,利用扩张状态观测器进行实时观测并补偿,避免了常规方法中复杂的解耦过程。提出的改进降阶方法相较于传统降阶方法不需要求得输出的微分,避免了高频噪声的引入。同时,为了改善电流跟踪的动态性能,引入了电网电压全状态前馈环节。最后通过仿真,验证了所提策略的可行性和有效性。     

LCL型三相并网逆变器双闭环解耦控制器设计

在带LCL滤波器的三相并网逆变器电流双闭环有源阻尼方案中,精确设计控制器参数有助于提高系统控制性能。本文针对其具体拓扑结构,建立了dq同步旋转坐标系下的数学模型,对dq两轴进行解耦控制。研究基于期望频率特性的电流双闭环控制器的设计方法,并重点分析当系统参数发生变化时,对系统稳定性的影响。该设计方法在已知系统参数的情况下,可以准确地计算出内外环的控制器参数,在保证系统性能的同时获得一定的系统鲁棒性。仿真和样机实验结果都表明,该控制器设计方法可以使带LCL滤波器的三相并网逆变器系统稳定可靠的运行,并获得高质量的并网电流。     

多逆变器并网系统输出阻抗建模与谐波交互

针对大量分布式并网逆变器接入到公共电网时逆变器侧与网侧之间的交互影响问题,从并网逆变器闭环系统外特性角度入手,提出在同步旋转坐标系下对LCL型三相并网逆变器入网电流和滤波电容电流双闭环系统进行输出阻抗建模。利用前馈解耦策略,将dq轴控制环路之间的耦合阻抗消除。考虑到实际系统多采用数字系统,将数字控制延时引入到模型中以更加精确地反映实际并网逆变器的输出阻抗特性。基于无dq环路阻抗耦合和引入数字控制延时情况下的精确输出阻抗模型,对多逆变器并网系统进行阻抗网络建模、谐振机理剖析及谐波交互影响分析。理论分析结果表明,逆变器产生谐波成分与电网电压谐波成分会加剧多模块并网系统入网电流的谐波畸变。仿真结果验证了所建输出阻抗模型的正确性及其在逆变器—电网交互系统性能分析中的有效性。     

混合坐标系下单相LCL并网逆变器控制策略研究

单相LCL型并网逆变器被广泛应用于光伏发电等领域。由于存在谐振问题,电容电流反馈有源阻尼是抑制LCL型滤波器谐振峰的有效方法,在此基础上,此处提出混合坐标系下的并网电流比例积分(PI)控制,以实现并网电流的无差跟踪。首先构造并网电流的正交分量,并在旋转坐标系下用PI控制器构建并网电流控制环路。其次,在静止坐标系下建立并网电流控制环路的数学模型,详细分析了电容电流反馈有源阻尼系数和PI控制器参数的设计方法,并给出了控制系统的性能分析。最后,通过5 kW的单相LCL型逆变器样机平台,进行了实验验证,实验结果证明了所提控制策略的有效性。     

LCL型并网逆变器的滑模变结构控制策略

针对三相并网分布式发电系统的运行特点以及LCL滤波器的工作特性,建立三相并网逆变器的数学模型,它在同步旋转dq坐标系下的数学模型,反映出LCL型并网逆变器是一个强耦合的、非线性的系统。为解决对这个强耦合、非线性系统直接设计控制器的困难,采用逆系统方法,将原系统线性化且解耦,构造出一个伪线性系统;然后,运用滑模变结构控制,针对构造出的这个伪线性系统,设计该系统的控制策略以实现对LCL型并网逆变器综合控制;最后在Matlab/Simulink仿真软件中通过建立仿真试验模型进行仿真,仿真的结果验证了所提出的这种控制策略的有效性和较强的鲁棒性。     

微电网电压分层控制与补偿机制研究

微电网技术具有许多优点,然而微电网中的分布式电源自身的不稳定性会导致微电网的运行控制困难,特别是公共连接点处会出现电压不平衡。为了补偿此不平衡电压,提出了分层控制方法。该方法将电网运行控制分为上下2层,由上层控制发送控制信号,并由下层控制来实施,此控制信号与正序电压分量和负序电压分量有关;在dq旋转坐标下,依靠同步坐标系锁相环(SRF-PLL)和解耦的双同步坐标系锁相环(DDSRF-PLL)等并网同步技术将微电网同步地接入电网,并通过控制逆变器得到电压幅值。仿真结果表明:分层控制方法能够较好地实现对微电网的控制。     

LCL滤波的双馈式风电网侧变流器在不平衡电网电压条件下的控制策略

为了提高LCL滤波的双馈式风电网侧变流器在电网电压不平衡情况下的工作性能,通过对变流器在上述条件下的数学模型进行理论分析,提出了基于LCL滤波器的不平衡电流指令算法,并提出了在同步旋转dq坐标系下采用PI和重复控制器并联结构的电流复合控制方案.利用所提控制策略,可有效降低电网电流中的低次谐波含量,实现正负序电流的无差跟...     

dq坐标系下开环测相算法的抗噪性能分析与改进研究

为提高噪声干扰下电压信号同步相位的检测精度,更好地实现并网变流器的高性能控制,以dq旋转坐标系下开环测相算法（OPL-SRF）为研究对象,对其抗噪性能进行量化研究,揭示了高频噪声对电压测相精度的干扰机理及其影响规律。提出一种改进型开环测相算法,通过纠正dq坐标系的旋转角度,确保电压矢量与d轴夹角始终接近于0°,可有效增强开环测相算法的抗噪性能。所提改进算法可降低系统对滤波器的带宽要求,有助于减少锁相过程中的动态响应时间。仿真验证了抗噪性能分析内容的正确性和所提改进算法的有效性。     

基于有源阻尼的并网逆变器电流内环H_∞重复控制

该文首先根据两相静止坐标系下三相LCL型并网逆变器模型无耦合的特点,建立基于两相静止坐标系的电流内环控制系统。进而对采用电容电流反馈实现有源阻尼的LCL型并网逆变器进行状态空间方程建模,在此基础上利用H∞控制理论设计满足稳定性要求的并网电流内环重复控制器,实现在控制逆变器输出电流以较小的稳态误差跟踪基波参考值的同时,抑制各整数次谐波电流输出。最后在一10k W三相LCL并网逆变器样机上实现所设计的电流内环控制器,以验证其性能。通过与传统多谐振比例谐振(proportional-resonant,PR)控制器的实际控制效果相对比,实验结果证明采用该文提出的方法设计的H∞重复控制器能明显减小并网电流谐波含量,并有良好的稳态和动态性能。