电压控制型并网逆变器瞬时功率降阶控制方法

电压控制型并网逆变器由于其特有的优点,如便于孤岛运行、可脱离锁相环、有利于提高电网稳定性等,受到越来越广泛的关注。针对电压控制型并网逆变器瞬时功率控制需求,文中提出了时间常数与功率幅度可自由调节的有功惯量支持控制与下垂控制。所提算法采用前馈与零极点消除的方式,将原有二阶有功控制系统降阶为一阶系统,从而有效改善了功率控制的动态响应,且由于前馈的引入,有效提高了系统的控制自由度,使得功率调节时间与功率-频率调节幅度可独立设计。实验结果表明所提控制方法可以实现具有良好动态性能的惯量支持及下垂控制。     

面向多运行模式的并网逆变器改进控制策略

为了改善新能源并网逆变器的性能并同时满足多运行模式(并网模式和孤岛模式)调节需求,设计了双重自适应系数,并基于下垂控制和虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制提出了新颖的改进控制策略。该控制策略可灵活地调节惯量和阻尼以满足不同运行模式的需求。设计的双重自适应系数包括自适应协调系数和自适应惯量系数,前者可提高系统动态特性并增强适用性,后者可进一步改善功率超调和振荡问题以完全消除功率超调。所提出的改进控制策略的功率响应无超调和振荡,能够提供接近于VSG控制的惯量和阻尼特性且具有更快的响应速度,可同时满足并网模式下的功率调节需求和孤岛模式下的频率调节需求,具有更大的适用性和更优异的动态特性。最后,通过硬件在环实验验证了所提出的改进控制策略的有效性和可行性。     

一种新颖的电压控制型逆变器并网控制方案

逆变器控制为电压源并网,其输出可直接供普通用户使用,相对于电流源并网,具有配置方便、无模式切换困扰等优点,但电流波形质量难以控制。针对这一缺陷,提出一种新颖的基于谐波电压重复控制的逆变器电压源型并网方案。通过快速谐波检测算法检测并网电抗两端的电压谐波,利用重复控制发出对应的谐波电压补偿电网谐波影响,减小并网电抗上的谐波电压差,达到降低并网电流总体谐波畸变率的目的。分析此方案的工作原理,设计控制器的关键参数和快速检测算法,并通过Matlab仿真和样机实验证明其有效性。     

基于电压定向直接功率控制的光伏并网逆变器

将基于电压定向直接功率控制用于光伏并网逆变器的控制策略,引入电网电压和瞬时功率的估算概念,并将并网逆变器输出的瞬时有功功率和无功功率作为被控量进行功率的直接闭环控制。系统无需检测输入变压器二次侧的电网电压,省去了电网电压传感器,从而不仅克服了电流控制方案的不足问题,还降低了成本,而且系统具有鲁棒性好、控制结构简单等优点。分析了电压定向直接功率控制的原理,设计了并网逆变器的具体参数,并给出了仿真和实验结果。     

三相并网逆变器脱网运行电压控制技术

IEEE Std.1547规定并网逆变器需要具备孤岛运行的能力以维持负载电压稳定。分析了比例积分控制、比例谐振控制和比例复数积分控制3种线性电压控制策略从系统跟随特性、抗扰特性以及系统主导极点分布对3种电压控制方案的稳态特性和动态特性进行了对比,并在Matlab/Simulink中进行了仿真研究。最后在TMS320F2812数字信号处理器数字化控制平台上验证了理论分析的正确性。     

三相电压型并网逆变器模型功率预测控制研究

针对三相电压型并网逆变器,采用一种模型功率预测控制策略。首先,在同步旋转d,q坐标系下建立了三相电压型逆变器瞬时功率数学模型。其次,引入预测控制目标函数对逆变器瞬时有功功率和瞬时无功功率进行在线预测,选取最优控制目标函数对逆变器在下一周期进行控制,实现了对指令有功功率和指令无功功率的快速、精确跟踪。最后,仿真和实验结果表明,采用模型预测功率控制算法使并网电流具有很好的稳态特性和较低的谐波畸变率。     

电压暂降时并网逆变器电流的VSG抑制技术研究

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制技术能提升分布式电源对电网友好性。然而,电网电压暂降时,传统VSG控制会导致逆变器输出的电流过大,为此提出了一种VSG电流抑制控制方法。文章对电网电压暂降情况的检测进行分析与改进;在此基础上,利用VSG生成的指令电压进行参考电流计算,使VSG在各种电压暂降的情况下能实现对逆变器输出电流的幅值抑制。该方法结构简单,能实现不同故障情况下的电流控制。仿真结果验证了所提控制方法的正确性与有效性。     

基于光伏并网同步逆变器的控制策略研究

分布式能源发展快速,但相应的输送、保护、运行控制等配套技术相对落后。通过将分布式能源与储能相结合,模拟出同步发电机在传统大电网中的调控特性,以此改变并网逆变器的输出来满足并网需要。对微电网的并离网控制策略进行改进,在并网通过反馈计算调整逆变器输出端的电压特性(幅值、频率和相角),利用虚拟同步发电机技术调整逆变器输出,使并网合闸的冲击电流降低到一定范围内符合并网条件,实现分布式能源并网的平滑变化,以减小对主动配电网的冲击。通过MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,验证了控制方法是否能满足并网需要。     

基于模式切换的舰船逆变器并网策略

随着舰船综合电力系统的发展,可通过舰船动力调度中心控制逆变器和船舶辅助发电机并网,以保证舰船低压设备的供电.在舰船综合电力系统的逆变器、交流发电机并网过程中,为确保舰船低压电网在电源切换过程中的稳定性,该文提出逆变器控制模式切换与辅助发电机同期并网相结合的控制策略,通过能量管理系统对逆变器、发电机进行控制,解决了船用逆...     

基于虚拟电机的光伏并网逆变器直接功率控制

电网频率的波动对逆变器直接功率控制(DPC)的控制性能影响较大。提出了一种基于虚拟电机的光伏并网逆变器DPC策略。基于虚拟电机特性,设计了虚拟磁链观测器以计算瞬时有功功率与无功功率,进一步转化为对虚拟转矩控制。采用空间矢量调制(SVM)技术,实现恒定开关频率的DPC,降低了控制采样频率,简化了滤波环节的设计。实验验证了该控制算法的有效性。     

基于PV-IPM的光伏并网逆变器

开发了一种基于PM50B6LA060的双输入组串光伏并网逆变器。两支路具有独立的Boost变换器和最大功率点跟踪控制,可接不同规格的电池组串作为输入,极便于光伏系统的配置。介绍了系统的电路结构、光伏智能功率模块(Photovoltaic-Intelligent Power Module,简称PV-IPM)的特点,给出光伏并网逆变器采用的控制方法。系统有两级能量变换单元,给出了两级式并网逆变器的能量管理方法。最后给出了效率图以及并网实验波形。     

基于阻抗的数字延时对单电流环控制型并网逆变器稳定性影响的分析

发现并解释了一种在逆变器输出阻抗高频处因数字控制延时而产生的"阻抗谷"的现象。在此阻抗谷处,逆变器输出阻抗的幅值急剧下降,而相位明显上升。通过波特图和复频域表征这两种方式,详细分析了电流环动态及数字控制延时对单电流环控制型逆变器的dq坐标系输出阻抗的影响,通过研究逆变器的输出阻抗模型,获得了阻抗谷的来源及其与电流环动态和延时大小之间的关系。同时,通过d-d通道阻抗匹配和广义奈奎斯特判据GNC(generalized Nyquist criterion),研究了阻抗谷对并网逆变器稳定性的影响。通过分析发现,电流环的动态和延时大小的改变均会导致d-d通道输出阻抗的幅度和相位发生剧烈变化,从而导致并网系统发生振荡。最后,实验结果验证了分析的正确性。     

逆变器的虚拟同步发电机控制技术建模与仿真

越来越多的可再生能源,通过逆变器并联接入电网运行,带来了逆变器并网控制研究这一新课题。常用的分布式能源控制策略为下垂控制,当逆变器电源采用下垂控制策略时,可以通过下垂特性来分配各自承担负荷的大小,但是却很难在扰动情况下,为系统提供惯性与阻尼支撑,电力系统易失去稳定。针对此问题,提出了一种虚拟同步发电机(VSG)技术。通过研究分析同步发电机的数学模型和外特性,从而建立虚拟同步发电机的数学模型,来模拟同步发电机的转子惯性,并通过仿真验证其正确性以及虚拟同发电机技术能实现微电网并网与孤岛模式的自由切换。     

一种新型低漏电流光伏并网逆变器的研究

提出了一种新型低漏电流非隔离光伏并网逆变器,该拓扑具有优秀的共模电压箝位效果,以及低的共模电流水平。在逆变电感续流时,提供一条两个开关管的续流回路,通过另一个开关管将电路桥臂中点对直流母线负端的电位箝位在1/2光伏阵列输出电压。通过一种有效的驱动逻辑,实现了两个续流开关管和箝位开关管的软开通。详细分析了该拓扑的各个工作模态,并与几种常用的非隔离光伏并网逆变器拓扑进行了比较。通过与Heric拓扑的对比实验证明了该拓扑的有效性和低的共模电流水平。     

可调度型光伏逆变器滑模电压控制方法研究

为改善小容量户用光伏发电系统中并网逆变器的有功无功调度跟踪性能及并/离网切换控制性能,提出一种逆变器滑模电压控制方案。光伏发电系统并/离网运行情况下逆变器均采用电压控制模式,无需模式切换。采用滑模控制方法实现逆变器电压控制,根据有功无功的调度指令,调节逆变器输出的端电压,实现并网模式下逆变器输出功率灵活快速跟踪调度指令的特性。在Matlab/Simulink仿真平台对所提出的控制方案进行仿真验证。结果表明,所提控制方案简单易行、功率快速跟踪调度指令能力强、并/离网过程迅速无冲击。     

具有无功和谐波补偿功能的并网逆变器设计

以正弦电流方式向电网传送有功电能的并网逆变器控制简单,但不能改善和控制电网中的电能质量.文中根据瞬时无功理论和谐波分解提取方法,提出了一种新型的并网逆变器:除了传送有功电能以外,还能够根据电网中的电能质量情况向电网注入相应的无功和谐波,以进行补偿和抑制.分别给出了工作于传送有功模式、无功补偿模式和谐波抑制模式下的相关信号提取及其控制方案,并进行了详细的仿真研究,仿真结果验证了所提出方案的正确性.     

虚拟同步发电机的并网功率控制及模式平滑切换

现有控制策略难以在电网频率发生波动时实现并网虚拟同步发电机(VSG)的恒功率控制与惯量、阻尼支撑相互协调控制。针对此问题,提出一种VSG的PQ控制模式,使得并网状态下VSG能够实现稳态恒功率运行,同时在动态过程中可以为系统提供惯量支撑。对比分析VSG功率环模型与基于虚拟功率的锁相环模型,提出将功率环模型校正为有零点典型二阶系统,在保持同步机制的同时实现电网频率扰动下VSG的PQ控制模式。通过比例—积分(PI)环节与惯性环节的切换以及参数设计来实现恒定稳态有功功率控制与频率下垂控制之间的平滑切换;从输入和扰动响应这2方面对恒定有功功率控制与频率下垂控制模式进行对比分析。最后,对这2种模式的稳定运行与平滑切换进行了仿真和实验验证。结果表明:PQ控制模式的有功功率控制稳态性能明显优于频率下垂模式,动态性能则弱于频率下垂模式。     

基于虚拟同步机的并网逆变器不平衡电压灵活补偿策略

电力电子设备大量地接入电网,给电网带来了系统惯量和阻尼降低等问题。为了提高不平衡电网频率稳定性和改善电网电压的电能质量,提出了基于虚拟同步机的不平衡电压灵活补偿控制策略。通过采用虚拟同步控制,在电网频率波动时提供有功功率支撑,提高电网频率稳定性。通过采用负序电压前馈补偿,抑制公共连接点不平衡电压,改善电能质量。通过建立不平衡电网下的虚拟同步机模型,提出采用电压前馈的不平衡电压抑制策略。进而,分析了采用电压前馈补偿策略的控制性能,研究不平衡电压补偿系数的设定方法。提出的控制方法可根据电网电压不平衡度的控制目标和设备剩余容量自动地调整不平衡电压补偿系数,实现不平衡度灵活调节。最后,通过仿真结果验证所提控制策略的正确性和有效性。     

基于虚拟同步发电机的逆变器控制策略研究

当孤岛状态下的微电网输出功率发生变化时,微电网母线电压频率往往也会发生变化.导致微电网电能质量下降,对接入微电网的设备造成不良影响。在传统大电网中,同步发电机因具有较大惯性的特点在维持电网电压稳定上发挥了巨大的作用。通过对同步发电机工作原理的研究与分析,设计了模拟同步发电机的逆变器控制策略。这种基于虚拟同步发电机的逆变器控制策略能够模拟同步发电机的外特性。使逆变器输出电压具有较大的惯性,可以提高微电网母线电压频率的稳定性,并且可以实现逆变器输出功率的均分。最后在微电网实验平台上验证了这种控制策略的有效性。