基于滤波电容电流补偿的并网逆变器控制

在并网逆变器中,LC滤波器因容易控制和具有良好的高频衰减特性而应用广泛。分析了输出滤波电容对采用LC滤波的并网逆变器并网电流幅值、相位和低次谐波的影响,提出一种采用滤波电容电流补偿和电网电压前馈的数字PI控制策略,给出了离散时间域下控制器参数的设计方法,并从电网谐波阻抗角度分析了控制器抑制电网电压扰动的能力。理论分析和实验证明,该方案能有效降低并网电流的谐波畸变率(THD),提高并网逆变器输出电能质量。     

一种单相光伏并网逆变器改进预测电流控制算法

光伏并网逆变器传统预测电流控制算法由于采样与计算延时会造成差一拍控制,使得逆变器并网电流不能很好地跟踪目标电流,同时逆变器滤波电感模型值与实际值有误差时会造成并网电流谐波大,还可能导致系统不稳定。为克服这些不足,提出了一种改进的预测电流控制方法,可提前一个采样周期对并网逆变器输出电压进行预测,同时利用递推最小二乘法对电感参数进行在线辩识。仿真和试验结果表明所提方法有效提高了逆变器并网电流对目标电流的跟踪精度,减小了并网电流的谐波分量,提高了由逆变器进网的电能的质量。     

基于卡尔曼滤波的LCL并网逆变器有源阻尼策略

提出利用卡尔曼滤波(Kalman filter)观测器对LCL滤波器的参数进行精确的在线估计的方法。根据LCL滤波器的状态方程设计卡尔曼滤波器,通过检测电网电压、逆变器侧电感电流以及将调制波经过逆变桥增益得到的逆变器输出电压送入卡尔曼滤波器估算出系统的状态量。通过卡尔曼滤波器估算出逆变器侧电感电流、并网电流以及电容电压。将逆变器侧电感电流与并网电流作差得到电容电流,将得到的电容电流与并网电流送入电流控制器,最终实现了有源阻尼与电网电压前馈的并网电流直接控制策略。     

大容量光伏逆变器LCL滤波器参数优化设计

对于大容量联网光伏逆变器系统,其配置的LCL滤波器总电感量大小直接关系到系统的尺寸和成本。为此,提出了一种根据滤波性能要求,使总电感量最小的LCL参数优化设计方法。该方法以电容支路消耗无功大小,注入电网谐波电流与对应频次谐波电压幅度比作为滤波器性能考核参数。通过引入电容支路与网侧电感支路对高频谐波电流的分流比参数,建立了总电感量与主要设计参数之间的函数关系,给出了总电感量最小的参数条件及其求解方法。设计算例及仿真结果验证了所提出设计方法的实用性与有效性。     

并联多逆变器系统稳定性变化趋势估计方法

已有并联多逆变器系统稳定性的研究均为离线的建模分析,不适用于在线估计并联多逆变器系统稳定性变化趋势.这里提出一种双扰动注入的方法在线估计并联多逆变器系统稳定性变化趋势.在建立并联多逆变器系统阻抗模型的基础上,分析得到电网阻抗和逆变器台数变化对等效电网阻抗幅值的影响是分频段的.所提方法通过系统中任意一台逆变器向系统注入两个频率的扰动信号,根据扰动响应计算阻抗幅值,根据阻抗幅值变化估计电网阻抗和逆变器台数变化,进而估计并联多逆变器系统稳定性变化趋势.实验结果证明了所提方法的有效性.     

10kW太阳能发电系统谐波测试

太阳能光伏发电系统作为分散电源,在接入电网运行时,需考虑对电网的影响。采用IGBT的光伏逆变器尽管理论上已大幅抑制谐波电流的发射量,但实际上仍在向电网送出相当量的谐波电流。文章以一项10kW太阳光伏发电并网系统工程为例,分析了光伏发电系统输出的电压、电流谐波情况及其对电网的影响。指出,采用IGBT的光伏逆变器,仍有10%的谐波电流注入电网,且三相谐波电流明显不平衡,低次偶次谐波电流幅值较大,应予以重视。     

适用于电气化铁路的单相注入式混合有源滤波器

提出了一种适用于电气化铁路的新型单相注入式混合有源滤波器。这种新型有源电力滤波器能够补偿一定的无功,注入支路通过添加基波谐振支路的方法大大降低了有源滤波器的容量,克服了电网基波电压对装置的影响。并详细分析了系统的滤波原理,提出了基于卡尔曼增益自调整的改进型动态谐波含量估计方法,能够快速准确的跟踪检测电网谐波电流,并且克服了电力机车等冲击性负荷引起的电网电压畸变对谐波检测精度的影响;提出了基于逆变器两侧能量平衡的电流控制方法使有源部分吸收或释放一定有功或无功功率及产生与注入支路回灌谐波电流相反的抑制电流,然后联合电网谐波电流跟踪控制以获得系统参考信号,保证了直流侧电压的稳定,提高了装置可靠性,增强了系统滤波性能。仿真和实验结果表明这种新型单相注入式混合有源电力滤波器可靠性较高,满足电气化铁路所带电力机车等冲击性负荷的要求,可获得良好的滤波效果。     

逆变器交直流侧谐波交互影响分析

针对典型的逆变器并网系统,研究电网电压背景谐波对公共并网点(PCC)电能质量的影响。电网电压含有谐波时,会引起直流侧电压、电流异常波动,综合考虑幅值和相序结合开关函数的傅里叶表达式,分析逆变器交直流侧交互影响机理,经过数学推导得出公共并网点的谐波特性。然后提出一种基于并网系统小信号模型的阻抗分析法定量分析PCC电流谐波含量。利用Matlab/Simulink软件搭建电网背景谐波并网系统,检测特定次谐波与理论计算值作对比,考虑并网系统具有的谐波特性,提出一种准确度较高的混合电力滤波器(HPF)滤波方式达到改善新能源并网背景谐波注入下的并网点电能质量。     

微网蓄电池储能系统滤波及并网控制策略

针对微网中蓄电池储能系统充放电时谐波含量较高情况,在DC/DC与DC/AC变流器之间加入LC滤波器滤除低次谐波,在DC/AC变流器与电网之间加入LCL滤波器抑制高次谐波;并在传统PQ控制基础上以逆变器侧电感电流和网侧电感电流加权值作为内环电流控制信号,降低了解耦分量的纹波含量,减小了储能系统的电压源特性和LCL滤波器阻抗特性对滤波效果和电压波形的影响,提高了控制精度和响应速度;通过隔离变压器调节逆变器输出电压,保证并网电压的稳定。构建仿真模型仿真验证了双层滤波结构和改进控制策略可有效提高蓄电池储能系统的电能质量。     

基于逆变器两侧能量平衡的HAPF电流控制策略

针对注入式混合有源电力滤波器(HAPF)实际应用过程中出现的电网基波和谐波电压致使有源部分分压过高并向其传送能量,从而与逆变器产生的电网谐波补偿能量相抑制形成能量脉动,并导致直流侧电压的波动乃至抬升的现象,建立了有源部分逆变器两侧的能量平衡数学模型,在此基础上提出了基于比例增益在线自调整结合递推积分的改进型PI控制器,控制有源部分吸收或释放一定的有功功率,结合检测注入支路回灌谐波电流控制逆变器产生与之相反的抑制电流来抑制能量脉动,然后联合电网谐波电流跟踪控制以获得系统参考信号.实验结果证明该方法能够有效抑制有源部分逆变器两侧的能量脉动,控制直流侧电压的稳定,从而提高了系统的滤波性能.     

三电平逆变器电流纹波分析和LCL滤波器设计

分析三电平逆变器并网运行时的电流瞬态过程,求得纹波电流的最大脉动。分析了LCL滤波器的滤波原理,证明在相同的滤波效果下,LCL滤波器的总电感约为L滤波器电感的1/3。根据功率条件和纹波抑制要求,确定L型滤波器的电感量,从而确定LCL型滤波器的总电感。在满足滤波要求前提下,使桥臂电流谐波含量尽可能低,从而确定电感比和滤波电容。仿真和实验证明了所提设计方法的可行性。     

低互感高品质因素无源滤波器的优化设计分析

为降低无源滤波器中三相电抗器互感对单调谐滤波器滤波效果的影响,通过理论分析表明,将其严格按照水平三角方式排列摆放,可有效抑制相间电抗器互感;采用考虑无源滤波器性能和系统总成本的多目标模糊优化方法设计无源滤波器参数,能将多个优化目标转换为单目标的优化求解问题,设计出具有低互感高品质因素的无源滤波器,混合型滤波器系统。新方案投入运行后,取得了较好的现场效果。     

LCL并网变流器反馈阻尼控制方法的研究

LCL滤波器在提高并网变流器电流质量的同时,却不可避免地引入了谐振和稳定性的问题。在讨论和研究了不同侧电感电流反馈控制方法的基础上,针对并网侧电感电流反馈,提出了通过协调优化数字控制系统中的采样频率与谐振频率的比值关系,从而实现并网变流器的无阻尼控制的方法。针对并网变流器侧电感电流反馈控制方式,提出了利用改进的高通滤波器来提取谐振分量进行滤波阻尼的控制方法。这两种LCL滤波器阻尼控制方法,均不需要在主回路中增加额外的传感器,设计过程简单、可靠性高,便于工程实际应用。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性以及控制方法的可行性。     

基于可控电抗器的单调谐滤波器

介绍了一种基于可控电抗器的单调谐滤波器,通过将普通的无源滤波器进行有源化的改造,改善传统无源滤波器易受参数影响而失谐的缺点,实现当系统其他参数变化时,可以通过调节电感值使滤波器在原来的频率处保持谐振状态,从而保持较好的滤波效果。对检测滤波支路n次谐波电压、电流同相位法和滤波后系统侧n次谐波电流幅值最小法2种闭环控制策略的可行性和特点进行了分析,并利用基于自寻最优的控制方法进行了7次单调谐滤波器的实验,结果证明了基于可控电抗器的单调谐滤波器具有良好的滤波效果和对系统参数变化的自调谐功能。     

变频电源网侧LCL滤波器的设计

介绍了变频器输入端专用型LCL滤波器的性能:可以在较小的总电感条件下实现滤波功能,而且动态性能良好。并提出其设计原则主要归结为进线总电阻感的选择和滤波电容的选择,通过设定变流器侧允许最大纹波电流,滤波器吸收的最大无功功率和电网侧允许最大纹波电流分别计算得到变流器侧电感、滤波电容和电网侧电感的参数。     

并网逆变器的改进无差拍控制策略

在分析无差拍控制工作原理的基础上,给出基于无差拍电流控制的推导过程,针对无差拍控制对系统参数敏感的局限性,提出一种逆变器交流侧滤波电感在线计算方法.该方法可消除电感参数变化对系统造成的逆变输出电流不稳定和相位偏移的影响.通过仿真分析和实验结果验证了该方法的可行性与正确性.     

磁集成式LCL滤波器在牵引网高次谐波抑制中的应用

为抑制机车牵引变流器流入牵引网的高次谐波,减少滤波器占用机车的空间,提出一种磁集成式LCL滤波器新方案。为抑制LCL滤波器固有谐振尖峰,提出一种基于无电容电流传感器的有源阻尼瞬态直接电流控制方法;针对LCL滤波器占用空间过大的问题,将牵引绕组端口电感用作第一电感,通过磁集成技术将第二电感集成到牵引主变压器中以减少空心电抗器占用空间;通过Ansoft和MATLAB软件对采用磁集成式LCL滤波器的牵引传动系统进行场路耦合仿真。仿真与实验结果表明,磁集成式LCL滤波器不仅能够有效抑制机车注入牵引网的高次谐波,而且克服了传统LCL滤波器占用空间大的缺点。     

三相电压型整流器的LCL型滤波器分析与设计

提出了一种LCL型滤波器的新型设计方法,利用电流的纹波限制,求出了滤波器的总电感值.滤波电容使电感分为两个不对称的电感,利用电容吸收的无功功率得到了滤波电容器的值.以谐振频率这个重要参数作为中间变量,得出了关于两个不对称电感比例的二次方程,通过对方程的求解,可很容易得到滤波器的电感参数.对样例滤波器的设计过程进行了详细介绍,系统的仿真结果也证明了文中提出的设计方法是可行的.     

电流型PWM整流器输出滤波器设计方法

动力蓄电池组对充、放电电流敏感,但是本身内阻极小且具有反电动势,普通整流器对电池组进行充电时都会出现充电电流纹波超标的现象。电流型PWM整流器虽然可以输出较为恒定的直流电流,但其容量受直流侧储能电感的限制。针对以上问题,本文从两个方面比较了低通滤波器中巴特沃斯和切比雪夫滤波器不同衰减特性,包括二者在相同衰减条件下阶数的设定,以及相同阶数、截止频率和阻带损耗前提下系统的滤波效果和响应速度,并以此为依据提出了电流型PWM整流器输出滤波器的参数设计方案。该方法通过算法选取适当的滤波器参数,大大减小了电流型PWM整流器直流侧滤波电感取值,因此可以减少电抗压降带来的损耗,提高系统效率。本文设计了电流型PWM整流器直流侧滤波器的参数,通过仿真和实验验证了该方法的正确性和可行性。