LCL滤波并网逆变器的自抗扰控制

提出一种简化的鲁棒控制,以提高通过LCL滤波器连接到电网的三相电流控制电压源逆变器(VSI)的性能。LCL滤波器谐振的存在使控制系统的动态变得复杂并限制了其整体性能,特别是在考虑干扰和参数不确定性时。为解决这一问题,提出了一种基于线性自抗扰控制的鲁棒有源阻尼方法。通过使用Pade近似减少系统传递函数的阶数,对系统进行简化。仿真结果表明,在存在参数不确定性和外部干扰的情况下,提出的基于线性最优自抗扰控制(LADRC)的电流控制器实现了高功率质量和良好的动态性能。建立实验装置以验证所提控制策略的有效性和实用性。     

LCL并网逆变器的自抗扰控制策略

在并网现场,电网时常会包含背景谐波、存在电压波动等情况.由于难以确定这些复杂时变的扰动模型,故基于模型的扰动补偿方法作用有限.此外,基于实时检测的自适应控制虽具有较强抗扰性,但控制算法较为复杂.而自抗扰控制能将内扰和外扰的总和看作广义扰动,通过观测器实时估计并通过前馈进行补偿,其具有谐振抑制能力且抗扰性强,不依赖精确的...     

风电并网逆变器的改进型线性自抗扰控制

针对并网逆变器控制中传统电压电流双闭环控制策略抗扰能力不足的问题,构造线性自抗扰控制(LADRC)取代电压外环控制。为了提高线性扩张状态观测器(LESO)的观测精度,通过在LESO中引入直流母线电压微分与其观测值之间的误差项,对传统LADRC进行了改进。从频域分析上证明了改进型LADRC的跟踪性能和抗扰性能均优于传统LADRC。仿真结果表明,所提出的改进型LADRC可确保并网逆变器具有更好的稳态与暂态性能,特别是在电网电压跌落和负载突变方面具有优越性。     

线性自抗扰技术在LCL逆变器并网电流控制及有源阻尼中的应用

有源阻尼是解决LCL滤波器谐振问题的有效措施,传统的电容电流反馈有源阻尼方法需要增加额外的电流传感器,并网电流反馈有源阻尼存在微分信号提取困难等问题。为此,提出基于线性自抗扰技术(linear active disturbance rejection control,LADRC)的LCL逆变器并网电流控制及有源阻尼策略。基于LCL滤波器数学模型,设计三阶LADRC并网电流控制器,分析LADRC的跟踪和抗扰能力;将扩张状态观测器(extend state observer,ESO)得到的并网电流微分及二阶微分观测信号作为有源阻尼反馈量,以实现基于并网电流微分反馈的谐振抑制目标,避免了传统直接求取电流微分带来的噪声等问题。仿真和实验结果证明了本文所提策略的有效性。     

基于二阶线性自抗扰的风电并网逆变器电压控制

为了提高直驱永磁风电并网逆变器直流侧电压的稳定,设计了一种二阶线性自抗扰(LADRC)的并网逆变器电压控制器。建立了三相PWM电压源型并网逆变器的数学模型,分析了其传统的双闭环PI控制方式,在此基础上设计了二阶LADRC控制器来代替传统的电压外环PI控制器,目的是使直流侧电压快速稳定,减小波动。分析了电压外环二阶LADRC控制器的设计原理,最后通过在Matlab/Simulink搭建1.5 MW直驱永磁风力发电机组仿真验证所设计控制器的有效性。结果表明,相对于传统的控制方式,所设计的二阶LADRC控制器电压的稳定速度更快,并网电流的总谐波畸变率(THD)更小。即使在电网电压发生扰动时,也能有一个良好的控制性能,提高了直流侧电压的抗干扰能力。     

基于滤波函数的风电并网逆变器改进线性自抗扰控制

针对风电系统中并网逆变器直流母线电压量测环节易受噪声污染等问题,文中将线性自抗扰控制与滤波器相结合,构造一种基于滤波函数的改进型线性自抗扰控制技术。首先构造了风电并网逆变器数学模型,并对传统线性自抗扰控制进行分析。为了提高线性自抗扰控制对高频噪声的抑制力,文中将滤波后的电压扩张成一个新的状态变量,利用线性扩张状态观测器估计滤波之后的电压值,并将其作为反馈。然后在考虑系统输出含有噪声的前提下,对改进型线性自抗扰控制进行频域特性分析,结果表明改进的控制策略具有更好的抑制噪声能力。最后通过风电系统并网逆变器仿真平台的搭建,验证了控制策略的可行性和有效性。     

光伏并网逆变器的自抗扰电流跟踪控制

为了使交流电网的输出电流能够更好地跟踪电网电压,并实现最大功率点跟踪控制,分析了光伏并网逆变器的工作原理与控制原理,讨论了自抗扰控制器的控制和参数整定。在此基础上,设计了一种基于自抗扰控制器的并网逆变器电流跟踪控制方法。通过对电流的闭环跟踪控制,实现了单位功率因数运行并向电网馈送电能和电网电流对电网电压的跟踪。实验研究结果表明,采用自抗扰控制器,输出电流、电压稳定快速、超调小,能有效抑制各种扰动,而且系统的启动性能与稳定性能都要优于常规控制器,从而提高了系统的鲁棒性。     

基于自抗扰技术的并网逆变器电流控制

为解决三相并网逆变器电流控制中网压扰动、变量耦合和模型参数偏差等诸多问题,在控制器设计中引入自抗扰技术.利用扩张状态观测器(ESO)对未知扰动进行估计,可同时补偿这些因素的影响.在分析ESO的误差特性和系统传递函数的基础上,提出了带宽参数的设计准则.通过引入等效增益系数,对比分析了线性/非线性ESO的估计、控制效果.仿真结果表明,所设计的控制器对系统参数变化具有强鲁棒性.最后通过实验进一步证实了ESO对扰动的估计和补偿能力,并给出了电感参数未知时控制增益的整定方法.     

两相静止坐标系下并网逆变器的自抗扰控制

针对三相并网逆变器入网电流控制中存在的电网不确定扰动、系统在dq坐标系下存在耦合以及传统控制器设计依赖精确数学模型等问题,提出了一种基于两相静止坐标系下的线性自抗扰控制(LADRC)策略,以T型三电平LCL并网逆变器为被控对象,设计了三阶线性自抗扰控制器。通过系统的等效传递函数,详细分析了逆变系统的稳定性以及抗扰性,并通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。结果表明,所设计的控制策略能够提高T型三电平LCL并网逆变器的稳定性和抗扰性,实现了对入网电流的良好控制,其总谐波失真控制在2.2%。同时采用的“带宽化”参数整定方法,物理意义明确,参数调节简便,具有较高的工程应用价值。     

基于非线性ESO的风电并网逆变器改进自抗扰控制

针对永磁直驱风电系统并网逆变器中传统双闭环PI控制策略抗扰性能和控制精度不足的问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器(NLESO)的改进型自抗扰控制(ADRC)技术用以提高直流母线电压的控制性能.通过将线性扩张状态观测器(LESO)中的误差增益矩阵变为随时间变化的非线性函数对传统LADRC进行了改进,提高了LESO的动...     

LCL并网逆变器一阶自抗扰控制及基于粒子群优化的控制参数整定方法

在实际并网现场,电网时常包含未知、时变的扰动,故LCL并网逆变器运行工况复杂、恶劣,经常面临频繁脱网的问题.基于此,首先针对LCL并网逆变器设计了结构简单的一阶自抗扰控制器;其次,针对自抗扰控制器参数难以整定的问题,构建了包含控制误差和系统调节时间在内的多目标优化函数,并结合粒子群优化算法实现了一阶自抗扰控制器的参数整定,提高了自抗扰控制器参数设计的效率和合理性;最后,在频域中对系统性能进行分析,并通过仿真和实验验证了所设计控制器的可行性及所设计参数的优越性.结果表明,相比传统带宽法所得控制参数,带所提方法所得控制参数的一阶自抗扰控制能够使LCL并网系统获得更好的跟踪性、抗扰性和入网电流质量,且能够保证LCL并网逆变器在复杂工况下不脱网.     

LCL型三电平并网逆变器无差拍控制

电压源型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器交流侧通过LCL滤波器代替单电感滤波器接入电网,可以由较小的电感电容组合达到较好的滤波效果;但电容支路的引入将使传统的控制策略很难达到优良的控制效果,为此,以LCL滤波器运算电路为基础建立数学模型,并对该数学模型设计出LCL型三电平并网逆变器无差拍控制。MATLAB/Simulink仿真实验验证了所提的LCL型三电平并网逆变器无差拍控制的有效性。     

LCL型并网逆变器中重复控制方法研究

讨论传统控制方法在LCL型并网逆变器中的局限性,在此基础上对在LCL型并网逆变器中引入重复控制方法的可行性进行研究,分别在控制系统稳定性条件、补偿函数设计方法以及控制系统谐波抑制特性等方面做较为详细的理论分析和推导计算。总结并对比两种不同结构的重复控制与PI控制相结合的复合控制方法的优缺点。最后通过一台3.7kVA的LCL型并网逆变器样机在电网电压存在一定畸变的条件下进行实验,对所做的理论分析进行验证。     

LCL型光伏并网逆变器电流内环控制方法

针对LCL型光伏并网逆变器存在的谐振问题,建立了电流内环的控制模型,并分析了其开环传递函数。由分析可知,采用逆变器输出电流反馈进行电流内环控制时,控制器中包含一个固有阻尼项,该阻尼项有利于提高控制系统的阻尼、抑制LCL滤波器的谐振。在此基础上,提出了一种基于逆变器输出电流反馈的准比例谐振(proportional resonant,PR)电流内环控制策略。该控制策略没有引入额外的无源阻尼和有源阻尼,仅使用逆变器输出电流反馈进行控制,便可有效抑制LCL滤波器的谐振问题,提高控制系统的稳定性。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

光伏并网逆变器自抗扰二自由度内模控制策略

针对逆变器内环采用传统的一自由度内模控制无法兼顾系统跟随性和抗干扰的局限性,同时由于系统在同步旋转坐标系下不能实现彻底解耦、控制器设计依赖系统参数过强的问题,提出一种新型双闭环控制策略。其中,内环采用基于合成矢量的二自由度内模控制,既解决了系统因输入电感值不能实现彻底解耦的问题,又能保证并网电流同时具有较强的跟随性和抗干扰性;外环在基于瞬时功率平衡的思想上采用不依赖精确模型且强鲁棒性的自抗扰控制技术来保持直流侧电压的稳定,二者结合实现对并网逆变器的综合控制。仿真结果表明,所提控制策略比基于自抗扰的传统内模控制具有更好的动态、静态性能和抗干扰能力,以及更低的并网电流谐波含量。     

弱电网下LCL并网逆变器控制设计

当分布式发电(DG)单元与弱电网系统互连时,受电网阻抗摄动的影响,并网后DG单元的性能降低,甚至产生不稳定。基于μ方法设计了并网电流反馈控制器,为了对并网的有功电流分量和无功电流分量解耦,建立多输入多输出系统模型。将低频并网电流dq解耦要求与稳态误差、超调量等指标一起转化为闭环系统控制器设计问题,最后基于μ方法设计一种鲁棒的反馈控制器。仿真结果表明,该控制器保证了系统在弱电网电感摄动时的鲁棒稳定性和鲁棒性能,实现了并网电流的d分量和q分量的解耦。     

单相LCL并网逆变器电流控制综述

并网逆变器采用LCL滤波器方式的高频滤波效果优于单电感滤波器,但是由于电容支路的引入,将明显增加控制难度.就采用LCL滤波器的并网逆变器基本控制策略而言,可以大体分为三种:采用逆变器侧电感电流反馈的间接电流控制策略,采用电网侧电感电流反馈的直接电流控制策略,以及采用部分逆变器侧电感电流和部分电网侧电感电流反馈的混合控制...     

独立微网中并网逆变器自抗扰控制辅助调频算法

针对独立微网系统暂态频率稳定性较差的问题,提出了典型光-风-储交直流混合微网中并网逆变器采用自抗扰控制的暂态辅助调频控制方法。首先,分析了常规PD控制辅助调频算法的结构和原理。然后,从抑制系统功率扰动的角度分析了微网同步发电机调频原理,推导了自抗扰控制器的设计。最后,通过仿真模型和实验平台进行验证,对比分析了无辅助功率调频、常规PD控制辅助调频和自抗扰控制辅助调频的系统频率扰动,得出所设计的自抗扰控制器的调频能力明显提升,且具有一定抗参数扰动能力,在独立微网辅助调频控制中有较强应用价值。     

LCL型并网逆变器电流控制器设计

在LCL型并网逆变器的应用中,电流控制器的结构和参数对系统稳定性和输出电流质量非常重要。采用电容电流内环,进网电流外环的双闭环控制策略,提出了一种基于准比例谐振调节器和比例调节器的新型电流控制器设计方法。与传统单位电容电流反馈不同,将比例调节器用于反馈通道,实现两个调节器间的解耦控制,简化调节过程。根据逆变系统实际特性,在正向通道中引入惯性环节。控制器参数由系统闭环传递函数根轨迹方法进行设计,以凸显单个参数对系统的影响,使设计过程在无任何假设和简化的情况下直观明了。额定功率为50kW并网逆变器的仿真结果验证了所提控制策略和电流控制器设计方法的合理性和可行性。     

LCL型并网逆变器新型频率自适应重复控制方法

提出一种应用于LCL型并网逆变器的新型频率自适应重复控制(FARC)方法。该方法采用全通滤波器来替代重复控制器中频率比值小数部分构成的延时单元。当电网频率变化时,通过在线调整全通滤波器的系数,使重复控制器内模的谐振频率逼近电网基波及谐波频率的实际值,从而实现在电网频率变化情况下对电压谐波的有效抑制,进而控制逆变器输出高质量的并网电流。详细给出FARC的设计过程及系统的稳定性分析。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性和可行性。