一种用于并网电流控制器的有源高频阻尼方法

在数字控制器的应用中,并网逆变器的电感电流控制增益总是受到电感值、控制频率以及数字控制器实现时的控制延时限制。增加控制增益和提高系统稳定裕度之间存在固有矛盾。因此,针对大增益引起的谐波和稳定性问题,进行根本原因分析,提出了一种虚拟高频阻尼方法(VHD)来解决数字控制器对于电流控制增益的限制,并且也提出了一种改进的电流预测(CP)单元。Matlab仿真和实验结果验证了虚拟高频阻尼方法的有效性,并且电流环增益得到了放大。     

LCL型并网逆变器的分裂电容无源阻尼控制

采用电容支路串联电阻的无源阻尼方案能够较好解决LCL型并网逆变器存在的电流谐振问题,但其存在阻尼电阻功率损耗较大的缺点。为此,提出了分裂电容无源阻尼方案。该方案将LCL的电容支路均分为2部分,只在其中一半电容上串联阻尼电阻。分析了该方案下LCL滤波器在固有谐振峰值的阻尼效果,并对比了不同阻尼电阻下其与传统方案的功率损耗情况。结果表明,相比传统的完全电容阻尼方案,选择合适的阻尼电阻后,采用所提方案能够获得几乎相同的阻尼效果,且能够降低阻尼电阻功率损耗。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

用于海上风电的准Z源逆变器并网功率控制

为了克服传统模型预测控制(MPC)的缺陷并获得更好性能,针对并网准Z源逆变器(qZSI)提出了一种低计算量的模型预测功率控制。所提MPC应用多个矢量来实现并网qZSI的预期性能。通过计算ST矢量的最佳占空比,可以大大降低电感电流纹波。为了消除加权因子,提出了一种改进的滑模控制方法,用于同时控制电容电压和电感电流。此外,给出了一种快速有效的最优扇区选择方法,大大减少了MPC的计算量。因此,所提MPC的计算负担显著降低。仿真和实验结果都证明了该方法的有效性和优势。     

LCL滤波的光伏并网逆变器有源阻尼与无源阻尼混合控制

通过建立LCL滤波的光伏并网电流控制内环模型,就电网电感对谐振频率、无源阻尼效果和电容电流反馈的有源阻尼效果三者的影响进行了分析.结果表明,电网电感能降低谐振频率,增强有源阻尼效果,削弱无源阻尼效果.结合有源阻尼受延迟等控制非理想因素影响较大、而无源阻尼不受此影响的特点提出了一种采用有源阻尼与无源阻尼相结合的混合阻尼策略,它对于电网电感和控制延迟都具有良好的适应性.混合阻尼设计中以阻尼系数为对象,以阻尼系统对电网电感的适应能力为设计目标,计算和校验电流反馈系数和阻尼电阻取值,给出了具体设计方法.设计实例的仿真和实验结果证明,该方法设计的阻尼可以稳定运行,并对弱电网具有良好的适应性.     

用于大规模集中式风电并网的VSC-HVDC频率控制方法

针对大规模集中式风电并网过程中送端系统频率波动以及电能输送损耗严重等问题,提出一种基于电压源型换流器高压直流输电(VSC-HVDC)的大规模风电并网系统频率稳定控制方法。VSC送端换流器通过调节脉宽调制(PWM)移相角来控制交流侧电压相位大小,以达到控制线路有功功率传输的目的,从而保证风电并网系统有功功率的平衡及系统频率的稳定,同时通过调节PWM调制比来调节交流电压,使系统电压维持稳定;受端换流器控制直流侧电压的稳定,以保证VSC-HVDC系统的正常运行。通过在Power Factory Digsilent上进行仿真,验证了该控制策略能显著增强系统的频率稳定性。     

有源阻尼与无源控制的弱电网下LCL并网逆变器

针对传统PI控制器存在抗干扰性和稳定性不足的缺点,建立了弱电网下三相LCL并网逆变器的欧拉-拉格朗日数学模型,将无源控制理论引入该系统的控制中。利用有源阻尼法来进行抑制LCL滤波器在谐振频率处存在谐振尖峰,通过对并网电流进行直接控制,以实现系统单位功率因数并网。仿真和实验结果表明复合型有源阻尼与无源控制器的方案能有效抑制LCL滤波器谐振尖峰,且系统的静动态性能在不同的弱电网条件下都很良好,验证了方案的可行性。     

无刷双馈风力发电系统变阻尼无源性控制

在风速随机、间歇且不确定的风电场中,为实现风力发电机组最大输出功率的跟踪控制,使风力发电系统根据变化风速调节风机转子转速以达到跟踪控制目标。基于无刷双馈风力发电机abc三相静止坐标数学模型推导出电机三套绕组在α-β两相静止坐标系下的电压方程,并构建电机的欧拉-拉格朗日模型。从能量角度分析了无刷双馈风力发电系统中电气子系统与机械子系统的无源性,并设计无源性转速调节控制器。为降低电机变化参数对控制系统的干扰,在无源性控制器中注入变阻尼项以改善系统动态响应。为了验证该控制策略的有效性,结合矢量控制和恒阻尼注入在Matlab/Simulink平台上进行建模仿真对比,仿真结果表明该控制策略可快速跟踪转速期望值,具有更好的鲁棒性和动态响应。     

基于无源性的并网逆变器扩展阻尼区域方法研究

三相LCL型并网逆变器通常采用电容电流反馈有源阻尼控制方式,但由于控制延时的存在,使系统的有源阻尼特性在1/6采样频率f_s处发生改变,在弱电网情况下可能发生系统失稳。针对此问题,提出一种改进电容电流反馈的超前延时补偿方法。该方法基于无源理论的稳定性设计要求,通过对控制内环的稳定性分析,给出了内环控制参数及改进方法下电容电流反馈系数的可行域。通过对控制外环的稳定性分析,给出了外环控制参数的可行域。采用逐步由内环到外环的参数分析及设计流程,将有效正阻尼区域扩展到接近0.45f_s,有效保证逆变器输出导纳的无源性。离散稳定性分析与仿真结果表明,在电网阻抗增加、逆变器并联耦合以及滤波器参数波动等工况下,所提方法相较于传统电容电流反馈方法具有更好的系统稳定性、鲁棒性以及动态响应特性。     

一种并网逆变器无交流电压传感器控制方法

为减少并网逆变器系统中传感器的数量,提出一种基于扩张状态观测器的无交流电压传感器锁相及电流控制方法.根据并网逆变器在旋转坐标下的电流状态方程设计扩张状态观测器对电网电压进行估计,并结合锁相环实时获取电网电压合成矢量的角度.该方法没有涉及直接的微分或积分运算,从而不需要考虑测量噪声、积分初值等因素对角度估计的影响.采用基...     

基于互联与阻尼配置无源控制的并网逆变器电流控制技术

在分布式电源并网发电中,并网逆变器及其输出滤波器是实现电能馈送的重要环节。本文在并网逆变器中引入T型滤波器取代传统的电感滤波器以减小并网电流的谐波含量。为了克服采用T型滤波器对并网逆变器系统带来的不稳定性,本文提出了一种互联与阻尼配置的无源控制控制策略,并详细分析了该控制器的稳定性。仿真与实验结果证明采用该控制策略可以有效实现并网逆变器稳定运行,具有较好的稳态性能和动态性能。     

一种无延时的单相光伏并网功率控制方法

针对分布于电网末梢的单相光伏并网发电系统,提出一种无延时的兼具无功补偿功能的并网功率控制方法,使系统在向电网和本地负载快速提供有功电能的同时,也能提供负载所需的无功电能。该方法由无功电流检测、电压电流双环控制、功率前馈及电网电压前馈构成。提出的无延时单相无功电流检测方法,解决了传统单相无功电流检测存在较大延时的不足;电压外环采用比例积分(proportion integration,PI)控制实现逆变器直流侧稳压;电流内环采用准谐振PR控制实现并网电流的零稳态误差控制,并降低电网频率偏移对电流的影响;引入功率前馈加快系统响应;引入电网电压前馈降低电压畸变或扰动造成的电流畸变。给出了并网功率控制系统的设计,分析了准谐振PR控制中不同控制参数对系统性能的影响,并选取了合适的设计参数。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。     

一种改进型并网电流反馈有源阻尼方法

相对于L型滤波器,LCL型滤波器为三阶结构,容易导致谐振,造成系统不稳定。采用传统并网电流反馈有源阻尼(grid-current-feedback-active-damping,GCFAD),可以在不增加额外电流传感器的基础上有效抑制LCL型滤波器谐振尖峰。考虑到控制带来的数字延时,采用传统GCFAD方法,系统有效阻尼区仅为(0, fR),fR在1/6采样频率(fs/6)和1/3采样频率(fs/3)之间,较窄的阻尼区间不利于系统参数设计以及应对电网阻抗变化。针对这种情况,提出一种改进的GCFAD方法,将系统的有效阻尼区扩展到(0, f_R),f_R∈(fs/4, fs/2)。为满足系统稳定性与鲁棒性要求,在离散域下对系统建模,结合数字控制原理对系统参数进行设计。仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

光伏并网系统的谐振抑制策略及无源阻尼选取方法

针对多端口光伏直流升压汇集系统中DC/DC换流器存在的谐振问题,提出了基于无源阻尼的谐振抑制策略.通过对比不同运行工况下的等效阻抗,揭示了DC/DC换流器内部的谐振机理.综合考虑谐振抑制效果和阻尼电阻有功损耗,采用电容支路串联阻尼电阻的方式,通过对比谐振频率点的等效阻抗幅值与相邻正常频率点的阻抗幅值,给出了阻尼电阻的取值范围,有效抑制了换流器阻抗匹配引起的谐振.所提谐振抑制策略在保证换流器有较高传输效率的前提下,有效地提高了光伏并网系统的稳定性.     

弱网下风电LCL并网逆变器有源阻尼控制研究

为解决弱网阻抗变化时并网逆变器有源阻尼方法存在的阻尼失效问题,这里从考虑数字控制延时的有源阻尼阻抗特性出发,对弱网下有源阻尼失效的原因进行分析,提出了一种相位超前补偿的改进有源阻尼方法,减小数字控制延时对系统正阻尼区间的影响,拓宽了系统正阻尼区间,提高了谐振抑制效果,使并网逆变器在弱网下保持谐振阻尼的有效性和良好的稳定性。设计并搭建了一台LCL型中点箝位型(NPC)三电平并网逆变器实验样机,实验结果表明该方法可以拓宽系统正阻尼区间,使并网逆变器在不同的电网阻抗下能可靠稳定运行,提高其并网电流质量。     

VSC-HVDC风电并网的自抗扰无源控制策略

针对风电并网的轻型高压直流(VSC-HVDC)输电系统的变流器具有非线性强耦合的特点,单一的控制策略难以满足并网的需求。首先将VSC-HVDC的换流站模型等效成一个具有耗散性质的无源系统,采用端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型,设计了一种基于互联与阻尼配置的无源控制器来追踪参考电流,同时,为增强系统的鲁棒性,采用自抗扰控制来确定相应的外环电流参考值,最终实现风电的可靠并网。仿真结果表明了自抗扰无源控制为基于VSC-HVDC的风电并网控制提供了一种新的解决方案。     

LCL型并网逆变器临界无源阻尼参数设计

LCL滤波器因其良好的滤波性能被广泛应用于并网逆变器系统中。然而,LCL滤波器的固有谐振特性以及数字控制延时会严重危及系统稳定性。为提高系统鲁棒性,工程上通常采用无源阻尼方法以抑制滤波器谐振。由于滤波器谐振问题受多种因素影响,阻尼电阻的选取标准通常是模糊的。为准确、高效地设计阻尼电阻,文章结合阻尼电阻与滤波电容串联和与滤波电容并联两种典型无源阻尼方法,推导分析了“临界阻尼”指标。当系统阻尼大于临界阻尼时,LCL滤波器幅频特性曲线上的谐振峰被完全抑制,同时以最少的无源阻尼损耗为代价,充分保证了基于LCL滤波器的并网逆变器系统稳定性。此外,文章在PLECS软件中进行三相并网逆变器系统仿真,仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

基于LCL的风电并网逆变器无传感器控制

基于LCL滤波器的风电并网逆变器(LCL-GCI)需要增加传感器去检测电容电压或者电容电流来抑制LCL滤波器存在的固有谐振问题,提高了系统的控制成本,降低了系统的运行可靠性。鉴于此,在分析虚拟磁链观测思想和LCL-GCI数学模型的基础上,提出了LCL-GCI的无电网和无电容电压传感器控制技术,只检测变换器侧电流和直流母线电压,通过状态重构的方法设计电网电压观测器和LCL电容电压和电流观测器。利用观测器输出的电容电流进行前馈控制,从而实现了LCL-GCI的有源阻尼控制。采用低通滤波器来代替纯积分器来设计观测器,使得系统具有较强的抗干扰、抗负载扰动能力。实验结果表明,LCL-GCI的无传感器控制技术能够减少传感器数量,降低系统的控制成本,具有一定的应用价值。     

一种高精度同期并网控制方法

简要叙述了传统同期预测方式的实现方法,分析了该方式的特点与局限,提出了以最小二乘法拟合曲线准确描述相角差变化的轨迹,以割线法迭代求解精确求取零相角出现的时刻,从而实现零相角合闸的高精度同期算法。仿真试验验证了该同期控制策略具有较高的精度。     

一种无延时单相并网变换器dq电流解耦控制方法

以单相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器作为研究对象,以改善电流控制器的动态性能为目的,提出一种无延时控制方法。单相变换器传统矢量控制方法需要虚构正交电流分量,但传统正交信号发生器(orthogonal signal generator,OSG)在虚构出与单相电网电流正交的物理量时存在一定的延时,从而会恶化电流控制器的动态性能。针对虚构电流引起的延时问题,提出了一种无延时单相并网变换器电流控制方法。首先,建立了单相PWM变换器在dq旋转坐标系下的数学模型。其次,针对矢量控制在单相系统无法直接实现的问题,介绍了几种传统的OSG算法的原理。然后,提出一种无延时正交电流虚构算法,并给出了无延时正交电流虚构算法实现框图。最后,对所提的算法与传统的OSG算法进行仿真和实验对比分析,仿真和实验结果均验证了所提算法的有效性和可行性。     

基于变阻尼调节器与负载观测器的永磁同步电机无源控制

为了改善永磁同步电机(PMSM)系统的收敛性能,减小系统在负载变化情况下的超调量,研究分析了PMSM的阻尼配置以及负载观测问题,设计了一款转矩观测器以及变阻尼调节器。依据PCHD模型结构原理,推出了PMSM系统的PCHD数学模型。采用无源控制的互联和阻尼配置方法,推出了基于PCHD的PMSM控制系统反馈镇定。为了促使系统加速收敛,利用转矩观测器以及变阻尼调节器,推导出定子电压静态平衡点,使得转速能快速的跟踪给定。仿真验证了基于PCHD模型的PMSM无源性控制策略的变阻尼调节器以及负载转矩观测器具有较好的速度和转矩跟踪性能。