链式STATCOM并网电流直流分量抑制

链式变换器适合于实现中高压无变压器直接并网,然而取消变压器通常会导致直流分量超标。特别在中高压应用场合,常采用电流互感器采样并网电流,其隔直效应将进一步导致输出直流分量不受控。建立含电流互感器的链式STATCOM系统模型,分析电流互感器导致直流分量放大的机理,提出一种基于直流侧电压纹波检测的并网电流直流分量抑制方法,并给出该方法的原理和设计原则。在一台25电平的链式STATCOM实验平台上验证该方法的可行性,实验结果表明,该方法即使在采样环节无法直接采集直流电流的条件下,也可有效抑制并网电流直流分量。     

光伏逆变器并网电流直流分量抑制方法研究

通过分析并网电流直流分量与交流电压、电流采样值漂移之间的关系,确定了导致出现直流分量的主要因素;然后利用低通滤波电路实现了并网电流直流分量的分离,通过增加直流分量闭环控制,消除了并网电流的直流分量;同时利用高通滤波器对电网电压采样值进行滤波,在抑制电压采样值漂移的同时,高通滤波器的相角超前特性补偿了电流环的相角滞后,提高了功率医数。最后,通过测试不同负载状态下并网电流的总谐波畸变率(THD)、功率因数及直流分量指标,验证了所提方法的有效性。     

不对称故障下低电压穿越的多目标解耦控制策略

在传统不对称故障低电压穿越控制中,囿于控制自由度有限,并网逆变器控制存在输出电流负序分量和直流侧电压二倍频波动抑制两个目标无法同时实现的问题。针对该问题,本文提出了一种不对称故障下两级式光伏并网系统低电压穿越的多目标解耦控制策略。该策略将逆变器的控制目标设置为输出电流负序分量抑制,给出了综合考虑逆变器输出电流限幅和无功输出需求的逆变器电流内环控制参考值计算方法;通过双向Buck-Boost变换器将超级电容接入直流母线电容两端维持其电压稳定,并将直流侧电压二倍频波动转移至超级电容输入侧进行抑制。仿真结果表明,在所提控制策略下逆变器三相间的不平衡度降低,输出电流畸变得到改善,直流侧电压二倍频波动相比传统控制方法明显减小。     

基于直流侧电压周期离散控制的单相并联有源滤波器

针对有源滤波器电流谐波分量检测运算复杂,且在负荷电流变化时出现电源电流畸变现象,从直流侧电容电压与交、直流侧功率传递的关系出发,并结合有功电流的周期性特点,提出了基于直流侧电容电压周期离散控制的新型有源滤波器控制方法.该方法以电网电压为同步信号,在电网电压信号的过零点采样直流侧电容电压,并通过周期离散控制可以获得负荷电流有功分量.采用该周期离散控制方法可实现对直流侧电容电压的线性化控制,并使有源滤波器对谐波的补偿是瞬时的.该文给出了单相并联有源滤波器的直流侧模型,基于该模型推导出周期离散控制方法.以该方法研制了10kVA有源滤波器样机,仿真和实验结果表明该方法控制简单,稳定性好,谐波补偿速度快,能够有效地避免负荷变化时的电流畸变现象.     

入网电压控制型逆变器直流分量的动态分析与消除

针对入网电压控制型逆变器的并网电流直流注入问题进行研究。基于轴压调节控制型的单相LCL型并网逆变器,建立并网数学模型,并结合逆变器的控制结构对并网电流注入直流分量的原因进行详细的数学分析与公式推导,结果表明直流分量的大小与电网电压幅值和频率的变化量近似呈线性关系。同时为了抑制和消除直流分量对逆变器并网系统所带来的不利影响,提出电流偏移补偿(CDC)控制策略,该策略在电网电压幅值波动和电网频率波动时能够有效地补偿并网电流中的直流分量,保证入网电压控制型逆变器优良的控制性能。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性与所提控制策略的有效性。     

大型屋顶光伏电站并网直流抑制方法北大核心

大型非隔离型光伏电站纷纷涌现,但对其直流注入的相关问题还鲜有涉及。提出一种大型非隔离型光伏电站并网直流分量抑制方法。首先分析系统并网直流分量与系统内SVG直流侧电容基频纹波电压的线性关系,继而对SVG直流侧基频电压经过dq变换和LPF滤波处理,最后对其构建闭环负反馈,在消除此纹波电压的同时间接消除并网直流分量IDC。仿真及实验证实了该方案的合理性及可行性。     

光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略

光伏并网逆变器输出电压中的直流分量会给逆变器、电网以及负载带来危害,为此,提出了一种基于重复控制思想的光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略。分析了光伏并网逆变器输出电压直流分量的产生原因。引入重复控制思想,以载波周期为单位检测光伏并网逆变器输出电压直流分量,并将每个载波周期检测得到的输出电压直流分量结果之和作为反馈与输出电压PI控制环一起调整正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)占空比,实现对光伏并网逆变器输出电压直流分量的补偿。实验结果验证了该策略的可行性。     

单相并网逆变器的直流分量抑制策略

为解决并网逆变器的直流注入问题,以LCL型并网逆变器为研究对象,提出一种可抑制直流分量的并网逆变器电流跟踪控制策略。所提策略采用直接控制入网电流的双闭环技术,其中电流外环在常规基波电流控制支路的基础上,增加了一条由积分控制器组成的直流分量抑制支路,在不影响逆变器基波电流跟踪控制表现的基础下,可增大逆变器的直流输出阻抗,抑制直流分量的产生。所提策略实现简单,无需检测输出电流中的直流分量,其直流抑制的机理为在逆变器输出端口串联一个在直流分量无穷大而在交流频率处的阻值有限的虚拟阻抗。通过建模和频域分析证实了所提策略的直流抑制性能。仿真和实验进一步验证所提策略不仅可以实现基波指令信号的无静差跟踪,而且对直流分量具有良好的抑制表现。     

永磁直驱风机低电压穿越协调控制策略

已有的平衡控制策略无法同时兼顾直流侧电压稳定和并网有功无2倍工频波动,为此提出一种适用于永磁直驱风机的改进低电压穿越协调控制策略。该策略基于功率平衡思想,电网电压不对称故障期间,利用机侧变流器追踪并网输出有功,确保直流侧两端的功率流动基本平衡;通过在直流侧增加前馈控制环节,在消除并网有功2倍工频波动分量的同时,可维持直流侧端电压稳定;通过修正网侧变流器的参考电流指令,可使网侧电流维持在额定值附近。基于Matlab/Simulink搭建了永磁直驱风电仿真系统,验证了其有效性。在电网单相、两相短路故障时,该策略均可在抑制直流侧电压和并网有功波动的同时,有效地限制网侧电流幅值,更好地支持系统低电压穿越。     

非隔离型逆变器输出直流分量的研究

针对非隔离型并网逆变器输出电流向电网中注入直流分量的问题,在改进并网型逆变器的基础上,提出了一种基于虚拟电容原理的新的控制策略。这种逆变器本身具有一定的隔离作用,可以防止直流注入电网,运用新的控制方法能够更好地消除直流分量对电网的影响。设计了一个400 V/10 A的并网系统,运用仿真实验对提出的方案进行验证,结果表明新的控制策略能够很好地抑制直流分量。     

永磁直驱风机改进低电压穿越协调控制策略

电网不对称故障发生后,采用已有的平衡控制策略,在维持并网有功稳定输出的同时无法消除直流侧电压的两倍工频谐波,且难以保证并网电流处于安全范围内。为此提出一种适用于永磁直驱风机的改进低电压穿越协调控制策略。该策略在低压暂态期间利用机侧变流器追踪并网输出有功,确保直流侧两端功率基本平衡;通过在直流侧增加电压前馈控制环节,抑制了直流侧电压波动;利用电压跌落因子修正网侧变流器电流参考指令,防止并网电流越限。仿真结果表明,该策略在维持并网有功稳定输出下,较好地抑制了直流侧电压波动,同时降低了并网电流幅值,提高了机组的低电压穿越能力。     

光伏逆变器的调制方式分析与直流分量抑制

单相无变压器型全桥并网逆变器由于体积小、效率高、造价低,被广泛地应用于低功率光伏并网系统中。在双极性脉宽调制方式下,全桥逆变器的共模电压恒定,不产生共模电流。但此调制方式不能消除输出电流的直流分量。为此,提出一种新的控制算法来抑制直流分量的输出。该算法使用2个补偿环节分别抑制由于调制脉宽不对称和并网电流检测误差导致的直流分量,无需增加外围硬件电路,且所增加的环节只占用很少的控制芯片资源。实验结果证明了理论分析和算法的正确性。     

具有不平衡补偿功能的光伏发电系统直流侧电容设计方法

为平衡光伏并网逆变器直流侧电压波动分量与光伏阵列实际输出平均功率损耗值两者间的关系,提出一种直流侧电容设计原则.分析单级式光伏发电系统中进行网侧电流不平衡补偿时,光伏并网逆变器直流侧电压波动分量产生的原因及该波动分量对光伏阵列实际输出功率的影响,研究了以限制光伏输出功率损失值为目标的直流侧电容设计原则,通过仿真验证了设计原则的可行性和适用性。     

电网不对称故障下永磁同步风电机组低电压过渡的研究

电网导则要求并网风电机组在电网电压一定的跌落范围内不脱网运行。为了满足这一要求,建立了永磁同步发电机组网侧变流器的数学模型,分析了电网不对称故障时风电机组直流侧电压的波动机理,采用瞬时对称分量法求得网侧三相电压的正序和负序分量,在解耦控制中分别控制正序和负序分量。仿真结果表明,改进后的控制策略保持了逆变器三相电流对称,消除了直流侧二倍工频纹波,实现了电网不对称故障下风电机组的低电压过渡。     

基于桥臂伏秒积平均反馈的逆变器及其并联系统直流分量抑制EI北大核心CSCD

抑制逆变器及其并联系统直流分量是保证电能质量和系统可靠性的重要要求。该文提出一种基于桥臂伏秒积平均检测和反馈的逆变器单机及其并联系统直流分量抑制方法。基于该方法实现的逆变器直流分量检测不依赖于输出电压和电感电流的采样精度,能够实现各并联逆变器直流分量的独立检测和解耦控制,且无需额外增加或改动硬件。理论分析了所提方案的检测和控制原理,并通过仿真和实验分别验证了所提方案应用于逆变器及其并联系统直流分量抑制的有效性。     

低压抗直流电流互感器及检测装置研究

针对传统低压电流互感器在直流分量负荷下存在传变误差大的技术缺陷,分析了直流分量导致传统电流互感器失准的机理,研发了低压抗直流分量电流互感器,并提出了电流互感器抗直流性能检测方法,在此基础上研制出电流互感器抗直流性能检定装置。实验证明该抗直流分量电流互感器具有较好的抗直流性能,能满足现场运行要求。     

电压不平衡条件下并网逆变器的直流电压控制

电网电压不平衡时,逆变器的并网功率中含有的二倍频谐波分量使得直流电压波动,影响其稳定性和并网质量。在不平衡电网电压条件下进行逆变器直流电压动态过程及其对输出性能影响的分析,在平衡的电网电压条件下的逆变器PQ控制模型基础上引入一个负序控制环,正负序叠加控制和直流电压控制改善了逆变器的控制效果,使得直流电压和并网功率波动更小,同时直流侧电容电压波动的减小也降低了逆变器并网电流中的3次谐波分量。仿真结果验证了并网逆变器控制策略的有效性和优越性,该方法能够提高了逆变器在电网电压不平衡条件下的稳定运行能力。     

光伏并网逆变器中工频变压器的磁饱和抑制

受功率开关管不对称动作、死区时间及电流传感器偏置电压采样等因素的影响,并网电流中存在一定的直流分量,导致工频变压器的铁心饱和。此处提出了一种工频变压器的磁饱和抑制方案,并深入分析了其抑制原理以及系统的调节器设计。该抑制方案是通过检测工频变压器的初级电流来作为铁心工作状态的反馈信号,同时在并网电流环外加入一直流偏置修正环,实现对每个低频输出周期并网电流的偏置修正,从而避免了工频变压器的磁饱和,消除了传感器偏置电压采样的影响。实验结果证实了理论分析的正确性和可行性。     

HERIC型并网逆变器及其直流分量抑制的研究

针对传统非隔离型逆变器并网时直流分量的注入问题,分析了典型单相全桥逆变器产生直流分量的原因,进而介绍了一种HERIC型并网逆变器。HERIC型逆变器的自身结构具有一定的隔离性,能够在续流状态下将直流电源与电网进行隔离。为进一步消除逆变器工作状态下的直流分量,提出了一种抑制直流分量的闭环控制策略,该策略通过在逆变器输出端口串联一个对直流分量具有无穷大增益的虚拟电阻,实现对直流分量的抑制。设计了一个400 V/20 A的逆变器并网系统,通过仿真实验对提出的方案进行验证,结果表明该方案在对直流分量的抑制上具有良好的表现。     

基于控制模式平滑切换的离网直流变压器无扰并网策略

抑制离网直流变压器(DCT)并网所产生的冲击电流和电压振荡,可推动柔性直流电网的建设.给出DCT拓扑结构及控制模式,从DCT启动和控制模式切换2个方面来分析并网扰动形成的机理,其主要成因是电容充电和控制器输出信号跳变.针对控制器输出信号跳变的问题,分别提出了DCT控制模式平滑切换策略和光储系统控制模式平滑切换策略,通过控制模式的切换实现DCT控制与系统控制相协调,保证主从控制下的中/低压侧电压控制权归一者所有,并结合软启动方法,给出离网DCT无扰并网策略全过程.基于MATLAB/Simulink建立苏州两端型中/低压直流配电网模型,在不同并网工况仿真中,该策略均能有效抑制并网点的电压振荡和冲击电流,保证系统的稳定运行.