基于重复PI控制的光伏并网逆变器的研究

针对单纯PI控制的缺点,对光伏并网系统中逆变器的控制进行了改进,提出重复控制和PI控制相结合的电流跟踪控制策略。重复控制可以抑制网侧和负载侧对并网输出电流的周期性扰动,降低并网电流的总谐波畸变系数;PI控制则利用偏差调节原理,使逆变器输出并网电流实时跟踪参考正弦给定信号。此外,加入预测算法以便消除逆变器开关器件和输出滤波网络的延迟影响,使并网电流与电网电压相位趋于一致。实验结果表明,新的控制策略可有效改善并网电流波形,同时可保证逆变器输出电流与电网电压同频同相。     

一种新型多电平逆变器在光伏并网系统的应用

传统光伏并网逆变器多采用二电平逆变器,多电平逆变器受其复杂电路拓扑的制约在光伏系统中应用较少.在传统五电平逆变器拓扑基础上,提出一种简化的H桥五电平单相光伏逆变器.该逆变器采用特定谐波消除法调制控制方案,系统并网电流采用模糊PI自整定控制方法,输出电压和电流具有较低的谐波和du/dt,改善了系统稳定性,提高了系统动态响...     

基于重复控制的三相NPC光伏并网逆变器研究

由于三相光伏发电系统易被死区效应、非线性负载等周期性扰动影响,使输出电流波形失真;三电平NPC逆变器工作时中性点电压偏移,也会降低系统输出电能质量。针对以上问题,提出采用电流PI闭环控制以及重复控制相互结合的复合控制方法,基于内模原理的重复控制可以有效地抑制光伏系统中的周期性干扰;并且九段法SVPWM调制方法把每个采样周期分成九小段,开关时序彻底对称,在每一个大区都选取同样的正小矢量首发,符合所有三电平NPC逆变器开关时序的设计要求,且通过闭环控制冗余小矢量的实时调整,使中性点电压平衡,有助于降低输出电流的谐波含量。仿真结果表明基于复合重复控制的三相光伏并网逆变器的九段法空间矢量调制可以在平衡中性点电压的同时,使得逆变器输出电流具备更好的稳定性,谐波含量更少,并网电流能够很好地跟踪电网电压,实现相同的频率和相位,使有功功率全负荷输出。     

基于重复和PI复合控制的三相NPC光伏并网逆变器研究

由于三相光伏发电系统易被死区效应、非线性负载等周期性扰动影响,使输出电流波形失真;三电平NPC逆变器工作时中性点电压偏移,也会降低系统输出电能质量。针对以上问题,提出采用电流PI闭环控制以及重复控制相互结合的复合控制方法,基于内模原理的重复控制可以有效地抑制光伏系统中的周期性干扰;并且九段法SVPWM调制方法将每个采样周期分成九段,开关时序彻底对称,在每一个大区都选取同样的正小矢量首发,符合所有三电平NPC逆变器开关时序的设计要求,且通过闭环控制冗余小矢量的实时调整,使中性点电压平衡,有助于降低输出电流的谐波含量。仿真结果表明基于复合重复控制的三相光伏并网逆变器的九段法空间矢量调制可以在平衡中性点电压的同时,使得逆变器输出电流具备更好的稳定性,谐波含量更少,并网电流能够很好地跟踪电网电压,实现相同的频率和相位,使有功功率全负荷输出。     

新型多电平光伏并网逆变器控制策略研究

传统多电平逆变器受其复杂电路拓扑的制约在光伏系统中应用较少。将一种简化的新型五电平逆变器应用于并网系统,并对其拓扑结构和工作原理进行了分析。为降低开关频率引起的电流谐波,采用T型滤波器对输出电流进行滤波;同时采用电容电流内环,并网电流外环的双闭环控制策略来消除T型滤波器对并网逆变器系统带来的不稳定因素。鉴于传统电网电压前馈的PI控制在跟踪正弦信号时存在稳态误差和抗干扰能力差等缺陷,在并网电流外环中采用改进型比例谐振(PR)控制器,在减小稳态误差和实现单位功率因数并网的同时,针对特定次谐波进行补偿,无需电网电压前馈,有效避免了电网电压畸变带来的干扰。所设计的系统结合了新型五电平逆变器和双闭环控制策略各自的优点,仿真结果验证了其正确性和有效性,凸显了将该拓扑结构与所用控制策略相结合的优越性。     

三相五电平逆变器光伏并网系统的建模与仿真

针对传统三电平逆变器光伏系统最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)响应速度慢、输出电流波形失真严重以及直流母线电压波动大的问题,提出了一种三相五电平中点箝位型(neutral point clamped,NPC)逆变器光伏并网系统。该系统采用模糊MPPT功率外环、直流电压中环以及电流内环的三环控制方案,实现了对最大功率的快速跟踪,降低了输出电流波形的总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD),有效抑制了直流母线电压的波动。用MATLAB搭建模型,仿真结果证明了所提出的含五电平逆变器拓扑结构及其控制方法的有效性。     

多电平逆变器并网功率因数双重校正技术

针对电网电压相位跟踪、直接功率控制等逆变器并网控制技术,存在实时性差、参考电流不准确,功率因数低,总谐波畸变率(THD)高等缺点。提出了一种多电平逆变器并网功率因数双重校正技术,即通过逆变器输出侧电压和电流的相位差(即功率因数自校正)与逆变器输出侧电流和电网电压之间的相位差(即功率因数他校正),双重校正来实现逆变器的单位功率因数并网。用直接相位比较法测量相位差,并采用易于数字实现的空间矢量调制(SVPWM)算法。通过MATLAB/Simulink仿真,验证了控制方法的有效性。     

采用PI+重复控制的并网逆变器控制耦合机理及其抑制策略

对于并网逆变器系统而言,为了抑制并网电流谐波,提高稳态控制精度,常采用重复控制。单一的重复控制动态性能差,PI+重复控制由于动态性能好、稳态精度高而被广泛应用。然而,比例积分(proportional integral,PI)调节器和重复控制器之间存在控制耦合,在动态过程中使并网电流发生畸变。该文分析了控制耦合机理,提出一种基于改进型重复控制的并网逆变器控制方法,一方面利用零相位跟踪控制(zero phase error tracking control,ZPETC)改善了系统的动态性能;另一方面通过对指令信号的动态延迟处理,抑制了控制耦合。最后通过仿真和实验表明理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

改进SVPWM在直驱型风电并网控制中的仿真研究

目前大功率直驱永磁同步发电系统和三相PWM逆变器控制正成为风力发电技术研究的热点。主要针对直驱风电系统中网侧逆变器控制进行研究,为减小并网逆变器输出电流中的谐波,采用空间矢量脉宽调制技术;为维持直流环节电压的恒定和使输出电流快速跟踪给定电流,实现单位功率因数并网,采用电压外环、电流内环双闭环结构控制风电并网。给出一种改进SVPWM调制方法,可以消除偶次谐波,降低输出波形畸变率,并且分别采用传统SVPWM和改进SVPWM调制方法对风电系统的有源逆变部分进行了仿真,结果验证了改进SVPWM控制方法的可行性和有效性,从而为实践中完成较高电能质量风电并网提供理论基础。     

结合五电平逆变和功率前馈的光伏并网系统

针对传统单相光伏并网系统中逆变器输出的并网电流谐波畸变率高、动态响应速度慢的缺点,提出一种主拓扑电路的改进方法,在直流母线与全桥逆变电路之间添加辅助电路,组成五电平全桥逆变器,再配合多载波脉宽调制PWM(pulse width modulation)技术,使逆变器具有五级电压输出,从而降低并网电流的谐波含量。同时在传统的控制方法中引入了功率前馈算法,将光伏电池输出功率作为前馈量加入电流内环,使电流环的给定值含有输入功率的信息,提高了并网电流对输入功率发生变化时的响应速度。仿真实验验证了该文提出方法的有效性。     

基于双闭环重复控制的并网逆变器的研究

在并网逆变器中,重复控制算法因其良好的跟踪性能和抗扰能力而得到广泛应用。提出了电流双闭环结构的并网逆变器硬件方案,分析了电流内环的设置对系统抗扰性能的改善和对稳定性的提高,给出了双闭环条件下重复控制算法的设计方法。理论分析和实验表明,基于双闭环重复控制的并网逆变器具有较高的输出电能质量和较低的并网电流谐波畸变率。     

分布式发电中并网逆变器新型复合控制研究

针对单纯PI控制无法实现无静差的缺点,对分布式并网发电中逆变器的控制进行改进,提出一种基于PI控制和改进的重复控制相结合的新型复合控制策略。PI控制则使系统具有快速的动态响应能力;改进的重复控制可以有效地改善系统的稳态输出波形质量。仿真表明,新的控制策略可有效改善并网电流波形,基本实现并网电流无差跟踪,同时能保证逆变器输出电流与电网电压同频同相。     

光伏多功能并网逆变器迭代SMC+LADRC电流内环控制策略研究

针对LCL型三电平光伏多功能并网逆变器存在谐波谐振、系统抗干扰能力弱、电流跟踪精度低以及新型配电系统下负荷负载的多变复杂性等问题,设计了一种迭代滑模控制与三阶线性自抗扰控制相结合的电流内环综合控制器。首先,建立d-q坐标系下LCL型三电平逆变器数学模型;其次,设计迭代滑模控制与线性自抗扰控制电流内环控制器,并分析了综合控制器的传递函数、响应速度、跟踪精度和谐波谐振抑制能力;最后,通过仿真验证了文中所提综合控制策略可较好地抑制谐振和电流谐波畸变现象,且电流输出波形质量良好。     

混合五开关五电平光伏并网逆变系统研究

介绍了一种用于光伏并网系统的单相混合五开关五电平逆变器。该逆变器包含了1个全桥逆变电路及由4个二极管和1个开关组成的辅助电路,加入的辅助电路使得传统的三电平全桥逆变电路的输出变为五电平。分析了五开关五电平逆变器的工作过程,采用1个参考信号交替与2个载波信号进行比较的SPWM控制策略,获得了5个开关的开关信号。通过仿真对该逆变器的可行性进行了验证,逆变器输出电压和电流的谐波畸变率低,且并网电流与电网电压同频同相,满足并网要求。     

双馈风力发电系统并网逆变器不同控制策略分析

双馈风力发电系统并网逆变器采用并网电流反馈PI控制,虽然在理想电网条件下能够实现逆变器控制系统高功率因数、低稳态误差的性能,但存在电网谐波干扰情况时,系统的动稳态跟踪性能变差;此外,PI控制器可以直流信号实现零稳态误差,但无法消除交流信号的谐波分量,且需要多次的复杂坐标变换和解耦控制。由此,提出一种基于并网电流反馈、电容电流反馈的多谐振PR控制,提高了系统控制精度;引入低次谐波补偿项后,能够有效抑制并网电流波形畸变。仿真结果证明了提出的控制策略不仅能实现对交流信号无静差控制和具有良好的动稳态跟踪性能,而且系统并网电流的谐波含量较少,满足电网对风力发电系统并网的要求。     

三相光伏并网逆变器电流控制器研究与设计

电网对馈入其中的电流谐波含量有严格的要求.带有隔离变压器的并网逆变器运行时,逆变器输出电流中常含有谐波成分,必须对电流波形质量进行控制.分析了变压器影响逆变器输出电流波形质量的主要原因,建立了含变压器的三相并网逆变器输出电流数学模型,在此基础上提出了同步旋转坐标系下PI控制与重复控制相结合的三相光伏并网逆变器电流控制器设计方案并研制出一台实验样机.实验结果表明,采用该控制方案的逆变器输出电流谐波含量低,电流波形质量较好.     

基于电网电压全前馈的七电平光伏并网系统

针对传统单相多电平光伏并网逆变器输出电流谐波畸变率高的缺点,提出一种基于电网电压全前馈的七电平光伏并网系统。该七电平逆变器是由boost电路及正激电路组成的DC/DC变换电路、全桥逆变器、辅助回路和电感-电容-电感(LCL)滤波器级联而成。其中,LCL滤波器滤除由脉宽调制(PWM)造成的高次谐波,从而减小并网电流的谐波含量。同时采用电容电流内环来抑制LCL产生的谐振,提高稳定性。此外,为防止由电网电压谐波造成系统振荡,引入电网电压全前馈控制策略。仿真结果证明该系统能有效地提高输出电流质量,消除电网电压对并网电流的影响,并使并网电流始终保持与电网电压同频同相。     

LCL滤波的三相并网逆变器电流双环控制策略

对于LCL滤波的三相并网型逆变器系统,电网电压畸变会增加网侧电流总谐波。针对该问题,分析了传统逆变侧电流单环控制策略无法有效抑制电网电压畸变对网侧电流的影响。为了增加网侧电流对电网电压畸变的抗扰性,提出了电流双环的控制策略。内环通过PI控制器实现对逆变侧电流的控制,外环通过PI+PR的控制方案完成对网侧电流的控制。通过推导系统的输出导纳的频率响应,分析了在提出方案下,网侧电流能够更有效地抑制网侧电压畸变的影响。仿真以及100kW样机的实验结果验证了该控制策略的有效性。     

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。     

孤立微电网中基于输出电压复合控制的电压源型并网逆变器谐波电流抑制策略

针对具有平衡谐波电压扰动的孤立水光互补微电网系统,根据叠加原理提出一种电压源并网逆变器并网谐波电流抑制策略。首先利用陷波器将网侧电压基频与谐波分量进行分离,利用下垂功率控制器对逆变器输出端基频电压分量进行下垂控制;同时逆变器电压电流内环采用基于旋转坐标系的比例积分与谐振混合控制器,在保证逆变器向电网注入基频电流的同时,提高逆变器控制环路对网侧电压谐波分量的跟踪能力,通过减少网侧与逆变器输出端谐波电压误差的方法,降低系统并网电流的谐波含量;最后仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。