弱电网且谐波畸变背景下分布式电源并网系统谐振抑制

分布式可再生能源接入配电网远端场景下,并网逆变器系统可能同时受到弱电网较大内阻抗及其背景谐波的影响,而仅优化并网逆变器的控制设计却不易有效解决这一问题。提出一种弱电网且谐波畸变背景下分布式电源并网系统谐振抑制方法。该方法将并网逆变器电网电压全前馈控制与并联接入的有源阻尼器相融合,利用前者抑制谐波电压畸变的影响,利用后者重塑并网系统的输出导纳,抑制并网系统与弱电网间的谐振。同时,给出有源阻尼器虚拟电阻阻值的设计方法以及提升并网系统的截止频率的方法。基于Matlab/Simulink的时域仿真结果表明,所设计的并网系统既能够有效抑制谐波电压畸变引发的并网电流畸变,也能够抑制因网侧导纳存在而引起的谐波谐振。     

非线性负载下的多变流器谐波电压补偿控制策略

多变流器在接入非线性负载的情况下会引起电压畸变。为解决此问题,提出一种谐波电压补偿的综合控制策略。首先,采用虚拟同步发电机控制策略模拟同步发电机的外特性,使逆变器具有惯性和阻尼特性。其次,通过级联广义积分器构建谐波分离网络来提取相应的基波和谐波电流分量。紧接着结合虚拟阻抗构建基波处的感性虚拟阻抗去改善功率均分,以谐波处的阻容性可变虚拟阻抗去改变系统的输出阻抗来补偿相应的谐波电压。然后,在虚拟同步发电机的基础上采用多谐振电压控制器对输出电压的谐波进行抑制。最后,对所提的综合控制策略进行仿真研究,结果验证了所提策略在谐波电压补偿方面的正确性。     

具有谐波治理功能的虚拟谐波电阻型储能逆变器控制策略

传统的储能逆变器在进行谐波治理时只能补偿指定的非线性负载产生的谐波电流,无法降低电网中原有的谐波含量。为此,分析了并联电阻对并网点处谐波电压以及系统谐振的抑制作用,提出了虚拟谐波电阻型储能逆变器的控制策略。对于基波而言,储能逆变器仍能实现正常充放电功能;对于谐波而言,控制储能逆变器输出与谐波电压幅值成比例、相位相反的谐波电流,此时逆变器相当于一个虚拟谐波电阻,可以吸收谐波功率并抑制并网点处谐波电压。在考虑谐振的情况下采用扰动观察法自动调节虚拟谐波电导值,使得储能逆变器最大化吸收谐波功率。仿真和实验结果表明,虚拟谐波电阻型储能逆变器能在正常充放电的同时实现良好的谐波治理功能。     

不平衡负载条件下三相四线制并联逆变器的下垂控制

当微电网孤岛运行时,不平衡负载的接入不仅会造成逆变器输出电压畸变,也会影响多逆变器并联运行的功率均分。首先分析不平衡负载造成三相逆变器输出电压畸变的根本原因。在此基础上,结合分裂电容三相四线制拓扑和三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM),提出一种零轴控制策略,实现输出电压零序分量的抑制和分裂电容的均压控制;同时,采用准谐振控制实现对输出电压负序分量的抑制。针对基于下垂控制的多逆变器并联运行情况,详细分析不平衡负载对输出功率均分的影响和基本关系,提出一种改进分序虚拟阻抗下垂控制方法,基于二次广义积分构造虚拟阻抗来减小各序分量下输出阻抗的差异,有效解决了不平衡负载造成的输出负序功率和零序电流无法均分的问题。仿真和实验结果验证了所提出方案的有效性。     

不平衡与非线性混合负载下的虚拟同步发电机控制策略

基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的电压源型逆变器通常用作微网中各种分布式电源的接口,在孤岛模式下,微网的电压与频率易受不平衡与非线性混合负载的影响。为解决此问题,该文提出一种电压不平衡和谐波抑制的综合控制策略。首先,建立VSG在两相静止(αβ)坐标系下的等效阻抗模型,分析输出阻抗对系统供电质量的影响;其次,提出基于级联广义积分器(cascaded general-integrator,CGI)的虚拟阻抗实现方法,改善抑制效果,可避免对输出电流求导,提高系统动态性能与谐波抑制能力。然后,采用PI+多谐振并联(PIR)电压控制器对输出电压不平衡与谐波进行抑制。最后,对所提的控制策略进行仿真和实验研究,结果验证了所述控制策略在电压不平衡与谐波抑制方面的正确性与有效性。     

基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联特性研究

针对低压微网中采用传统下垂控制的并联逆变器功率均分效果差以及母线电压和频率偏移问题,分析了并联逆变器的环流和功率输出特性,提出一种基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联控制策略。该策略实现了逆变器等效输出阻抗的精确可控,且具有虚拟同步发电机的基本特性,逆变器等效电压源的频率和相位能够实现自同步功能,在不需要功率环的情况下间接实现了并联逆变器功率均分且具有环流抑制能力。通过设计电压二次调节控制,消除了微网母线电压和频率的偏移问题。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于虚拟电阻的LCL型并网逆变器前馈控制策略

为改善无源阻尼产生的损耗及低输出阻抗导致的电流畸变，设计了基于虚拟电阻的LCL型并网逆变器前馈控制策略。通过虚拟电阻增大等效阻尼，实现了尖峰削减；通过设计电网电压全前馈函数构成全前馈控制，提高了整体输出阻抗，实现了谐波电流抑制。仿真实验结果表明，该控制策略具有良好的稳态、动态和抗干扰能力。     

基于离网型逆变器的输出阻抗重塑方法研究

当微电网运行在离网模式下,接入非线性负载时,负载电流中含有大量谐波,导致微电网中逆变器输出电压谐波含量增大,输出电压波形畸变且幅值降低.为此,基于离网型逆变器的阻抗模型,从逆变器输出阻抗的角度出发,分析输出电压畸变以及电压跌落的原因,通过模型降阶,得到静止坐标系下的比例降阶多谐振(proportion and redu...     

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。     

基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略

针对低压微网中由于逆变器间的等效输出阻抗和输电线路阻抗的差异,使得采用传统虚拟同步发电机(VSG)控制的多逆变器并联功率均分及环流抑制效果较差问题,提出一种基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略。该策略首先在无功功率环中引入负载电压负反馈和积分环节,减小负载电压波动和实现无功功率与传输阻抗的解耦,提高无功功率分配精度。然后引入动态虚拟复阻抗,降低VSG输出电压跌落,改善电能质量。最后进行了预同步单元的设计,减小并联瞬间电流冲击,加快动态响应。改进后的虚拟同步发电机并联控制策略使输出电压能够稳定在正常范围内,实现了功率均分且具有环流抑制能力。仿真和实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

孤岛微电网电流同步U-I下垂控制方法

采用电压-电流(U-I)下垂控制的孤岛微电网系统始终运行于工频频率,避免了传统下垂控制存在的频率偏差及频率越限问题,但电源间易产生环流,功率分配精度差。为此,提出电流同步U-I下垂控制方法,该方法由电流同步控制及U-I幅值下垂控制两部分构成。前者通过调节输出电压相角使各电源输出电流相角一致,以抑制电源间环流;后者依据输出电流的幅值调节输出电压的幅值,使各电源出力依据自身容量分配。在此基础上,建立双端系统的小信号模型,分析电流同步控制环路中控制参数对系统稳定性的影响,为参数设计提供依据。仿真及实验结果表明,相比U-I下垂控制,所提方法的系统环流减小50%以上,电压畸变率改善近10%,电源间功率分配精度及系统电能质量均得到明显提升。     

微网虚拟同步发电机下的自适应滑模控制策略

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)通常用作微网逆变器中各种分布式电源的接口,以便使系统具有更大的惯性。负荷中的不平衡和非线性负载会对逆变器输出电压造成的影响。为此,设计了一种电压自适应滑模控制器。以VSG作为基础控制器,然后根据系统在αβ坐标系下的方程,将系统的负载电流作为扰动,设计自适应扰动补偿,使系统能在保持稳定的条件下,减少输出电压的抖振。最后,对控制策略进行仿真,结果验证了控制策略在电压不平衡与谐波抑制方面的有效性与鲁棒性,提高了微网逆变器输出电压的电能质量,减少了并联逆变器之间的环流。     

光伏发电自治微电网逆变器的谐波均流控制

首先定性分析了微电网逆变器的功率传输特性,证明了微电网逆变器均流控制最关键的是解决各DGs(distributed generations)线路阻抗不平衡时的均流问题,进而提出了一种简单可行的电流直接前馈式均流控制策略,不仅省却了传统下垂控制中所需要的功率计算与电压合成计算,而且可以在确保频率恒为50 Hz的前提下实现并联逆变器间的电流均衡;然后详细分析了虚拟阻抗对均流的作用,提出无滤波器的谐波均流控制,并将其与有滤波器的谐波均流算法进行了对比分析;最后,采用Matlab/Simulink仿真软件进行了仿真验证。仿真结果证明了该控制策略的合理性与有效性。     

并联微网逆变器输出功率精确分配研究

为了解决基于传统下垂控制的并联微网逆变器输出功率分配不合理问题,以两逆变器并联运行模型为研究对象,详细分析下垂控制中并联逆变器输出功率分配机理,得出并联逆变器输出功率分配不精确的本质原因是逆变器总输出阻抗和额定容量间的不匹配。进而提出了一种改进下垂控制策略,在电压外环采用准比例谐振(PR)控制,同时虚拟阻抗被引入到电流反馈环,进而使逆变器总输出阻抗近似于虚拟阻抗,通过比例设置虚拟阻抗实现并联逆变器输出功率的精确分配。此外,在功率控制环中引入逆变器输出电压幅值反馈环节,合理选定预设电压,有效改善了虚拟阻抗造成的输出电压降低问题。仿真软件验证了理论分析的正确性。     

基于电流控制电压源的并联三相变流器环流抑制控制方法

三相变流器并联运行能提高系统可靠性和传输容量,然而并联结构为环流提供了流通路径,可能导致供电质量降低,运行损耗增加,为此必须采取措施抑制环流。本文以变流器作为电流控制电压源,通过增加环路等值阻抗的方法抑制环流。经分析可知,变流器输出电压不对称及线路参数不对称引起的零序环流和谐波环流流经相同的路径,采集并联变流器系统环流,经转移阻抗计算得到输出电压,并与正常运行时的控制系统输出电压叠加,环流回路相当于增加了该转移阻抗。仿真结果表明,采用该方法且转移阻抗选择纯电阻时,零序环流和谐波环流均能进行有效抑制。     

虚拟同步机接入弱电网的电能质量新问题及谐波抑制方法

对比了VSG和传统电流型并网逆变器（TGCI）接入弱电网下的谐波域模型,发现传统谐波电流抑制方法并不适用于VSG,同时弱电网条件下非线性负载谐波电流和电网谐波电压对VSG谐波输出阻抗的要求是相互矛盾的,进而导致VSG接入弱电网下的问题更加复杂。提出一种阻抗重塑型谐波电流抑制方法来提升VSG接入弱电网的友好性,主要包含无源和有源部分,有源部分是通过公共耦合点（PCC）电压和附加电压两个变量的适当负、正前馈,增加从电网侧到VSG的谐波阻抗,同时还减小PCC到VSG的输出阻抗,有效地解决VSG接入弱电网的并网电流畸变严重的难题。最后,搭建了10 kW的VSG样机平台验证了所提方法的有效性。     

用于微网逆变器并联的控制策略

对于包含多个逆变器的微电网系统,使用传统下垂控制法会造成逆变器间环流及功率分配不均,这是由于逆变器的输出阻抗及线路阻抗各有差别。首先介绍了传统下垂控制方法,并以此分析逆变器输出阻抗为阻性时的功率分配情况,指出传统下垂控制的缺陷。随后,为了达到功率精确分配及等效输出阻抗为阻性的要求,即满足能够正确使用传统下垂控制法的前提条件,引入满足条件的阻性虚拟阻抗,并给出该虚拟阻抗的具体添加位置。至于输出电压偏差,可以通过在传统下垂控制法中添加电压反馈环节来予以解决。最后,仿真结果表明了该改进下垂控制策略的正确性和有效性。