分布式发电系统电网同步锁相技术

电网同步锁相是大规模可再生能源分布式发电系统并网运行需要解决的关键问题之一。为实现快速准确的电网同步,提出一种基于交叉解耦频率自适应复数滤波的锁相方法,分析其工作原理,建立其频域数学模型和时域数学模型,阐明电压正序分量和负序分量解耦的机理,从特征值角度对其稳定性和动态性能进行评估,给出离散域数字化实现方法,并对其在单相系统中的应用进行了探讨。最后在电网电压畸变/不平衡情况下对所提锁相方法进行了实验测试,结果验证了该锁相环的有效性。     

解耦混合坐标系并网逆变器电网同步方法

针对电网电压直流分量扰动影响电网同步精度的问题,提出一种解耦混合坐标系电网电压同步方法。首先分析了传统旋转坐标系锁相环的原理及存在的问题,在此基础上,将直流分量视为频率为"0Hz交流量谐波",并结合多旋转坐标系锁相环,提出静止坐标系结合多旋转坐标系的解耦同步方法。文中从系统稳定裕度、抗扰特性和动态性能等方面对锁相环参数进行了设计。最后在电网电压畸变不平衡且存在直流分量扰动情况下进行了仿真和实验研究。实验结果验证了所提出方法的可行性和有效性。     

风电并网变换器直接功率控制策略

针对直驱型永磁同步风力发电机背靠背驱动变换器中的网侧变换器,对直接功率控制策略进行了研究.相对于常规矢量控制策略而言,引入直接功率控制策略不仅能够提高变换器的动态响应特性,而且对参数变化具有较好的鲁棒性.在建立三相电压型并网逆变器静止坐标系下数学模型的基础上,阐述了并网逆变器直接功率控制机理,论述了并网逆变器直接功率控...     

基于二阶广义积分的变流器电网同步法

在电网侧三相不平衡条件下发生电压跌落和频率波动时,为保持控制系统中变流器正常工作和实现风机的低电压穿越,现使用基于二阶广义积分的方法对上述两种电网不平衡故障条件下的正序电压和相位进行快速精确的检测。此电网同步检测系统主要由三个基本功能块组成：1）正交信号发生器（QSG）;2）正序分量计算模块;3）锁相环（PLL）。利用基于双二阶广义积分的方法搭建了QSG模块,为此,这个电网同步检测系统命名为SOGI-PLL。通过在PSIM软件中搭建仿真模型对基于该方法的PLL进行了验证,结果表明：对于两种电网不平衡故障条件下的正序电压分量及相位,系统能较快地检测出正序分量和相位信息,故障响应时间控制在毫秒级别;且实现了频率自适应检测,跟踪误差小于2%。     

弱电网下基于锁相控制并网变换器小扰动同步稳定分析

该文对弱电网下基于锁相控制并网变换器的小扰动同步稳定问题进行研究。首先,以机理化揭示并网变换器同步特性为目标,通过将其和传统同步机的同步动态进行类比等效,建立适用于并网变换器同步稳定分析的类Heffron-Phillips动力学模型。进而借鉴传统电力系统低频振荡分析思路,采用复转矩系统法分析思想,将锁相环主导的同步振荡模式阻尼分为两部分:锁相环自身固有阻尼分量和弱电网下复杂控制耦合引入的附加阻尼分量,进而从阻尼特性的角度揭示弱电网下并网变换器同步稳定机理,并从影响固有或附加阻尼分量的角度,研究电网阻抗、控制器参数等因素对小扰动同步稳定性的影响。该文研究结果清晰揭示了弱电网下并网变换器同步失稳机理,并为后续同步稳定控制指明了思路。     

虚拟同步储能变换器的功率环双模式控制

根据虚拟同步储能变换器功率环主要参数的相互影响进行了小信号建模分析,为功率环参数设计和选取范围提供了参考。据此,针对虚拟储能变换器并网运行时存在的稳态功率偏差和功率限额问题,提出一种适用于并网工况的储能变换器虚拟同步机PQ模式控制策略,并在必要时将PQ模式与VSG下垂模式进行切换。虚拟同步发电机(VSG)的PQ模式并网除了能实现稳态时恒功率运行外,暂态过程中还具有一定的惯性和阻尼,并网状态下能够自同步,无需锁相环。仿真和实验结果表明,所提双模式控制策略稳定可靠且切换平滑。     

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...     

考虑并网运行微电网故障方向识别的逆变型分布式电源故障控制

微电网具有双向故障电流,其保护的一个关键问题是如何准确判别故障方向.对微电网正序故障附加网络的分析表明,逆变型分布式电源(IIDG)正序故障分量阻抗角所在象限决定了正序故障分量方向元件在并网运行微电网中的适用性.然而,IIDG功率输出策略的多样性和故障后ⅡDG并网点电压变化的不确定性导致ⅡDG正序故障分量阻抗角所在象限...     

不平衡电压下虚拟同步发电机功率控制策略

通过对电网电压不平衡下虚拟同步发电机输出功率的分析,提出了基于静止坐标系的功率控制策略,在不需要锁相环的情况下,利用负序电压控制分别对有功、无功功率振荡或三相电流不平衡进行抑制,既保证了虚拟同步发电机电压控制的电压源性质和惯性特性,又能够使分布式电源根据不同需求输出恒定的有功、无功功率或三相平衡电流。利用PSCAD/EMTDC软件仿真及基于RTDS的实时数字物理闭环实验,验证了所提控制策略的有效性,并对各控制策略的特性进行了量化分析。     

单相电压型并网变换器功率预测控制

将功率预测控制思想用于单相电压型并网变换器,通过二阶广义积分构造与电网电压、电流正交的虚拟电压、电流分量来形成αβ坐标系下的两相系统.建立了单相并网变换器在两相静止和两相旋转坐标系下的数学模型.推导和分析了在旋转坐标系下的瞬时功率模型.利用此瞬时功率模型来预测单相并网变换器的控制电压进而产生触发脉冲控制变换器.该策略具有控制系统结构简单、开关频率固定、无需整定控制器参数、功率响应速度快、实现功率解耦控制的特点.1kW样机的实验结果表明了方案的正确性和可行性.     

三相光伏并网发电系统无功控制策略研究

三相光伏并网发电系统通常采用单位功率因数控制,一般情况下只为电网提供有功功率,并保证其具有较高的功率因数。为了提高光伏并网发电系统故障时的无功电压控制能力,首先在直流电容侧加入DC-Chopper来抑制故障情况下直流母线电压的大幅波动,使光伏逆变器能够工作在安全稳定的范围内,接着采用将无功功率补偿与光伏并网发电相结合的控制方式,使光伏并网发电系统在向电网提供有功功率的同时也能够为电网提供所需的无功功率。然而光伏并网发电系统自身无功补偿能力有限,装设STATCOM将使系统的无功电压控制能力得到了进一步的提高。     

非理想电网下逆变器并网电流质量改善策略

逆变器在非理想的电网条件下采用传统的电网电压前馈控制时,其输出阻抗的相位裕度很低,且不能很好地抑制电网电压的谐波传入控制系统,从而很难保证其并网电流的质量。提出了一种改善在非理想电网条件下逆变器并网电流质量的方法。首先,建立PR控制下采用传统电网电压前馈的LCL型逆变器输出阻抗模型,提出利用带通滤波器改进的电网电压前馈策略,提高逆变器对电网阻抗的鲁棒性。同时在PR控制器上并联多次谐波补偿器,使其不仅能够提高逆变器对电网阻抗的鲁棒性而且能够有效地抑制电网电压谐波对逆变器并网电流的干扰,从而改善非理想电网条件下的逆变器并网电流的质量。最后,利用仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

兼顾功率波动抑制的并网逆变器不平衡控制策略

为提升不平衡电网下并网逆变器的运行性能,本文提出一种αβ静止坐标系下的兼顾电流谐波与功率波动抑制的控制策略。首先,深入分析不平衡电网条件下αβ坐标系中的功率、电流关系,指出控制并网功率恒定与降低并网电流谐波含量之间的矛盾;基于此,针对并网功率引入加权分配因子,将其分为恒定项与波动项,利用扰动观察法实时改变功率加权因子,在保证各相电流总谐波畸变率(Total Harmonics Distortion,THD)满足并网标准的前提下,尽可能抑制并网功率波动。然后,为实现前述控制策略下电流指令的高性能跟踪控制,在静止坐标系中设计了并联比例环节的改进型重复控制器。最后,利用PSCAD仿真软件验证了本文所设计控制策略的正确性。     

三相光伏并网逆变器电网高阻抗谐振抑制方法

针对电网电压高阻抗LCL滤波器谐振问题,提出一种虚拟电阻+电容有源阻尼方法。该方法将虚拟电阻和电容串联之后与三相光伏并网逆变器的滤波电容并联。通过滤波电容电压得到虚拟电阻和电容支路的电流,将虚拟电阻和电容支路的电流作为LCL滤波器谐振抑制有源阻尼电流给定。通过逆变侧电流闭环控制,实现对三相光伏并网逆变器电网高阻抗LCL滤波器谐振抑制。建立15 k W的T型三电平三相光伏逆变器平台,对所提有源阻尼方法进行稳态实验,实验结果验证所提方法的可行性和正确性。     

复杂电网环境下并网逆变器强迫振荡机理分析与抑制

随着现代工业的迅速发展,非线性电力负荷不断增加,电网电压中出现了大量谐波和间谐波,电网环境日益复杂,这对并网逆变器的安全稳定运行提出了新的挑战。文章详细分析了复杂电网环境下由间谐波电压诱发并网逆变器产生振荡的机理,并提出了相应的振荡抑制措施。首先介绍了电网电压中间谐波的特点及其对并网逆变器输出功率的影响,发现间谐波电压会导致逆变器输出有功功率中存在持续性的周期性波动。然后通过一个保留主导特征值的逆变器降阶模型,从强迫振荡的角度揭示了周期性的功率波动诱发并网逆变器振荡的机理与特点。在此基础上发现强迫振荡的幅值和主导特征值的阻尼强相关,并提出了直流电压控制环时间尺度的有源阻尼来抑制强迫振荡。最后通过仿真验证了本文振荡机理分析的正确性和振荡抑制策略的有效性。     

三相并网逆变器直接功率控制

根据三相并网逆变器的动态数学模型,详细推导和分析了各电压矢量对有功功率变化和无功功率变化的影响.根据有功功率变化的符号与无功功率变化的符号选择最佳的电压矢量,使三相并网逆变器输出的有功功率和无功功率脉动比较小.在此基础上,提出了一种基于新开关表的直接功率控制.该控制策略可实现有功功率、无功功率的解耦控制以及功率因数任意...     

并网型级联H桥变换器直流电压平衡和功率均衡控制策略

通过建立级联型H桥变换器的数学模型,详细分析了各个H桥之间直流侧电压、传输功率产生不平衡的原因和机理,并提出了一种新的基于调制波矢量重构技术的电压平衡和功率均衡控制策略。该方法在传统级联型H桥变换器双闭环控制以及直流电压平衡控制的基础上,通过引入调制波矢量误差分量对初始调制波矢量进行重构,不仅保证了直流侧电压平衡,而且能够使得各个H桥之间有功功率按需分配、无功功率等量分配。同时,基于线性调制理论,所提方法与直接修改调制比的电压平衡方法相比具有更宽的约束范围,能适用于更大负载不平衡度工况;MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制策略的正确性与有效性。     

三相光伏并网发电系统的控制研究

介绍了三相光伏并网发电系统的工作原理,阐述了扰动观测法(P&O)实现最大功率跟踪控制(MPPT)的基本思想.对并网逆变器在d-q坐标系下的数学模型,采用逆系统方法进行线性化解耦,构造出伪线性系统.然后,运用变结构控制方法,设计出这个伪线性系统的变结构控制律.仿真结果表明该方法能够有效地控制并网电流波形趋于正弦波,并跟踪系统电压的相位,同时使系统具有较好的稳定性.     

电网电压不平衡时永磁直驱风电机组的控制策略

详细分析了电网电压不平衡条件下永磁直驱风电机组的运行情况,根据电网电压不平衡条件下风力发电机组不同的运行要求,提出基于三种可选控制目标的网侧变换器控制方案,同时采用正序电网电压定向方式简化得到网侧变换器的正、负序电流参考量.所提方案可实现在不平衡电压条件下抑制并网有功功率/直流链电压二倍频波动,抑制并网无功功率二倍频波动或抑制网侧负序电流的控制目标,进一步提高了电网电压不平衡下永磁直驱风电系统运行的稳定性和可靠性.通过对电网电压不平衡下永磁直驱风电系统运行行为进行仿真计算和对比分析,验证了所提控制策略的正确性和有效性.     

准同期并网中三相不平衡问题的优化

基于对并网装置运行状况的调研,提出了准同期并网时三相不平衡问题的优化方案.从准同期并网的条件入手,然后由并网冲击电流的等效电路图和并网相位不相等时的相量图,对合闸瞬间的相角差与冲击电流的关系进行分析,并推导出并网冲击电流的计算公式.分析网侧变压器电压相角不对称的主要原因,最后由冲击电流的大小选择并网的操作相,该方案有效提高了并网时的可靠性和安全性.