多功能并网逆变器及其在微电网中的应用

提出了一种能同时补偿无功、谐波和不平衡电流的多功能并网逆变器拓扑,并研究了其在微电网中的应用。同时,基于加权电流反馈的思想,给出了一种多功能并网逆变器的滞环电流控制策略。此外,基于同步旋转坐标系的无锁相环电流检测方法,给出了一种多功能并网逆变器参考电流的生成算法。最后,利用PSCAD/EMTDC验证了所提出方法的有效性和正确性。仿真结果表明,所提出多功能并网逆变器在改善微电网电能质量的同时,还能控制微电网与配电网之间的潮流,在必要时可为配电网提供一定的有功和无功支撑。     

多功能并网逆变器及其在接入配电系统的微电网中的应用

提出一种针对通过隔离变压器接入配电系统微电网的新型分布式电源多功能并网逆变器及其控制策略。综合运用瞬时无功功率理论和单位矢量的概念,根据分布式电源发电状态的不同,通过控制策略的设计,可以使多功能逆变器同时或分别实现由分布式电源向微电网注入功率的功能和在公在共连接点处进行谐波电流治理、负载无功补偿、负载三相不平衡和中性线电流补偿等并联型有源滤波器的功能。从而避免或减少对提高微电网电能质量装置的硬件投入,减少备总体积,使并网逆变器效益最大化。通过PSCAD仿真和实物搭建实验对该新型多功能并网逆变器及其控制策略进行验证,仿真和实验结果验证了相关设计的正确性和可行性。     

多功能逆变器在微电网储能系统中的应用

针对规模化电动汽车接入微电网所带来的严重谐波问题,提出将多功能逆变器应用于微电网储能系统(energy storage system,ESS),实现网络波动功率和谐波电流同步治理。搭建含多台电动汽车的微电网模型,分析ESS多功能逆变器拓扑结构。利用离散傅立叶分解和切比雪夫带通滤波器确定储能系统典型波动功率,采用CPT控制检测负载谐波分量确定储能系统谐波补偿功率,二者实时叠加,结合ESS运行效率、荷电约束来确定ESS额定容量。系统采用前馈重复控制提高储能系统多功能逆变器的动态响应特性。以山西忻州实际采集风/光数据为算例,采用MATLAB和PSCAD仿真软件搭建仿真模型。仿真结果表明,多功能逆变器用于储能系统不仅对典型波动功率可达到良好的调整特性,而且合理补偿了网内负载谐波。     

基于多功能并网逆变器的微电网电能质量研究

针对微电网中含有非线性、不平衡以及无功负荷,从而导致微电网的电压、电流发生畸变,引起谐波污染等电能质量问题。提出了一种能够实现并网发电和电能质量治理双重功能的多功能并网逆变器。集成了向分布式电网注入有功功率和对并网点处的谐波、负载无功、三相不平衡进行补偿等多种功能。最后,利用PSCAD/EMTDC验证了设计的可行性。     

光伏并网与有源滤波统一控制系统的研究

提出一种将光伏并网与有源滤波统一控制的新型控制策略。以分布式小容量并网逆变器为研究对象,基于瞬时无功功率理论进行谐波和无功电流检测,采用SPWM电流矢量控制技术,在MATLANB/SIMULINK中对所提控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明,该控制策略能够在保证系统以最大功率并网的同时,充分利用逆变器容量,实现负载总谐波、特定次谐波和无功电流的最佳补偿,从而提高设备利用率,改善电网电能质量。     

单相光伏并网逆变器瞬时电流检测与补偿控制

为拓展单相光伏并网无功补偿功能,实现单相并网系统无功和谐波电流的精确检测和补偿,提出一种改进的新型瞬时无功与谐波电流检测及补偿方法。该方法以瞬时无功理论为基础,推导出单相并网逆变器瞬时无功控制规律,可以简便、快速地分离所需电流分量;并结合无差拍理论,给出基于无差拍控制的单相并网逆变器的脉宽调制（PWM）算法,可以对瞬时谐波及无功电流进行补偿。将该控制策略应用于单相光伏并网系统,使光伏并网系统除提供有功功率外,同时兼备无功与谐波补偿功能,增强了光伏并网功能。     

应用于交流微电网谐振抑制的有源阻尼器及控制

为了抑制微电网中多台并网逆变器间因相互耦合所引发的谐波谐振,提出了一种有源阻尼器及其控制方法。有源阻尼器通过对其并网点处电压和电流中的谐波分量进行检测和反馈控制,改变和重塑微电网内的谐波阻抗,向谐波网络引入足够的电阻和电导分量,从而有效地阻尼谐波谐振的发生。由于有源阻尼器仅针对高次谐波电流进行补偿和抑制,可以大幅降低其额定容量。因此,在不改变微电网中并网逆变器软硬件结构的情况下,可以利用一个小容量的有源阻尼器变流器装置灵活地治理微电网内的谐波谐振。利用PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

光伏规模化并网的电能质量复合控制策略研究

为了充分发挥并网逆变器结构及功能上的潜在优势,研究将滤波及无功补偿功能融入光伏电站逆变器中,同时实现有功并网、谐波抑制、无功补偿及电压补偿等多功能复用。在研究了逆变器控制策略以及微电网电能质量特性和控制方法后,对光伏电站拓扑结构进行了改进。在此基础上提出了一种基于逆变器动态剩余容量的无功分配策略,对并联逆变器和串联逆变器的控制策略进行详细讨论。运用该控制策略有效地实现了光伏规模化并网的电能质量复合治理,并用PSCAD/EMTDC软件通过实例仿真验证了控制策略的正确性和有效性。     

具有谐波抑制和无功补偿功能的并网逆变器

针对微电网谐波电流和无功不足等电能质量问题,提出一种能同时进行谐波抑制和无功补偿的并网逆变器。综合运用广义瞬时无功功率电流检测方法,利用正反向同步旋转坐标系交换,有效地检测出电流负序和基波无功分量。同时针对传统比例积分(PI)控制的不足,提出广义比例谐振算法,实现了对多次谐波无静差控制。最后,利用Matlab/Simulink仿真实验验证了理论分析的正确性。     

一种多功能并网逆变器拓扑及其控制

针对一种能兼顾分布式电源并网和并网点无功、谐波和不平衡电流补偿的多功能并网逆变器拓扑进行了研究。建立了该拓扑的数学模型,利用加权电流反馈方法设计了其并网电流跟踪控制器,基于输出滤波器中阻尼电阻功耗与阻尼比之间的关系,设计了阻尼电阻。给出了一种包含并网功率跟踪和电能质量补偿两部分的、简洁有效的指令电流生成算法。PSCAD/EMTDC的仿真结果和一台15 kV.A样机的实验结果,验证了所提拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

基于本地测量的微网逆变器离/并网功率精确和统一控制

在包含多微源的微网系统中,微源逆变器输出功率的精确控制和离/并网运行模式下控制目标的自动切换对于微网电压和频率的稳定以及潮流的控制都具有重要意义。在下垂控制的基础上,提出了基于本地测量的自适应双虚拟阻抗和功率补偿导纳控制方法,消除了不同类型线路阻抗引起的功率耦合,改善了离网时负载分配的准确性。同时,通过提出一种自适应的电压补偿方法,实现了分布式电源离/并网运行的统一控制,并改善了离网时的电能质量和并网时输出功率的跟踪精度。通过建立离/并网模式下逆变器的小信号模型,对控制器参数进行了优化设计。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提出的控制方法的有效性。     

基于全分散理念的F-P型分布式电源自趋优控制方法

针对频率—有功功率(F-P)型分布式电源,提出一种适用于交流微网孤立运行时的有功控制策略。该策略充分利用微网中交流电网的天然耦合特性,在不借助分布式电源间或者分布式电源与中央控制器间通信的条件下,实现分布式电源出力自趋优功能。所提出的控制策略具有分层结构,包含频率分层控制和频率跟踪控制两个部分,其主要特点为:适用于以逆变器为接口且工作在电流源模式的分布式电源;完全基于本地信息,在不借助中央控制器和集中通信系统的情况下,能够通过各分布式电源的本地信息实现自趋优控制;该策略按照等微增率准则来分摊负荷,使各分布式电源的成本微增率相等。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略

由于独立运行的微网中馈线阻抗不匹配,采用传统下垂控制策略的分布式电源难以精确地分配输出功率。针对该问题,提出了一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略。在该策略中,中心控制器采用低带宽通信向各个分布式电源发送交流母线电压偏离补偿信号,分布式电源的本地控制器获取该补偿信号后,通过积分构造出输出电压的幅值参考。采用所提出的下垂控制策略,各分布式电源在实现无功功率精确分配的同时,可以有效消除交流母线的电压降,将母线电压恢复至额定值。仿真结果表明,所提出的改进下垂控制策略在复阻抗特性馈线微网中具有一定的有效性和可行性。     

基于多智能体一致性的微电网无功功率分配方法研究

在孤岛运行的微电网中,由于各分布式电源到公共母线的距离和网络结构差异,导致采用传统下垂控制的分布式电源难以按其额定容量分担负荷。为此,提出一种基于多智能体一致性的分布式无功功率控制策略,各分布式电源通过通信网络,接收邻近微电源无功功率。应用动态一致性算法对无功功率差值进行迭代求和,再利用比例-积分器对下垂特性曲线的参考额定电压幅值进行自适应补偿。该策略在实现无功功率合理分配的同时,降低了系统对通信线路的要求,提高了系统的可靠性。     

面向微电网三相电压不平衡补偿的逆变器并网控制

随着微电网规模的日益扩大,单相、三相负载混用日益增多,微电网单相电压不平衡现象日益严重。为了解决这个问题,针对三相四桥臂逆变器三相输出可解耦独立控制的特点,提出并网逆变器三相输出可控互联、各相输出功率根据电压不平衡度进行自适应调节的控制方案。在建立其平均等效模型及不平衡状态转移模型的基础上,对逆变器三相输出电流进行分级控制,实现对微电网不平衡电压的补偿。利用MATLAB/Simulink进行了仿真,并构建实验平台进行了实验。仿真和实验结果表明,所提出的补偿方法具有很好的补偿效果。     

基于虚拟电容的微网逆变器无功均分控制策略

在采用下垂控制的多逆变器微网系统中,针对线路阻抗差异所导致逆变器无功功率不均分问题,提出了基于虚拟电容的无功均分控制策略。该控制策略通过算法模拟逆变器输出端的并联电容特性,并根据线路阻抗差异自适应补偿线路阻抗压降,减小基频环流,提高系统无功均分能力。所提控制策略无需改变下垂特性,且无需检测公共点电压和线路阻抗参数,简化并改进了微网逆变器的无功均分控制。仿真和实验验证了所提方案的有效性。     

改善微网电能质量的有源电能质量调节器研究

提出在微网交流母线和低压配网公共连接点之间并入有源电能质量调节器,可改善微网电能质量,减小微网接入对低压配网电能质量的影响.提出了基于瞬时无功理论的同步锁相方法,准确分解出公共连接点电压基波正序分量,进而求得其相位.由补偿电流控制策略计算得到参考电流,控制有源电能质量调节器实时向微网补偿谐波电流和无功电流,即使在三相负载不平衡时,使公共连接点三相电流平衡且为正弦波,从而平衡公共耦合点的三相电压.Matlab/Simulink 仿真结果证明了所提同步锁相方法和补偿电流控制策略的有效性     

提高光储柴独立微网频率稳定性的虚拟同步发电机控制策略

针对由间歇性可再生能源、柴油发电机组(DGS)和蓄电池储能系统构成的独立微网,提出一种提高系统频率稳定性的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。首先,建立DGS在同步旋转坐标系下的数学模型并分析其输出电压与频率的阶跃特性;其次,在理论分析VSG控制与微网频率稳定性关系的基础上,将同步发电机的转子运动方程、一次调频特性及无功调压特性引入储能变换器(ESC)的控制中,使ESC具有虚拟惯性与阻尼;然后,利用MATLAB/Simulink仿真软件对比针对ESC采用传统电流控制、下垂控制及VSG控制时负载阶跃条件下的系统频率响应特性;最后,建立一套包含2台VSG及1台DGS并联的独立微网实验平台,实验结果验证了所述控制策略的正确性与有效性。     

微网孤岛运行的分散自趋优控制策略

提出了一种适用于微网孤岛运行的分散自趋优控制策略,该策略无需微网中央控制器和通信系统即可实现系统的三次分层控制,包括分散一次控制、分散二次控制和分散三次控制。其中,一次控制沿用传统的线性下垂控制策略,保持了微网良好的线性动态特性;二次控制仅借助各台分布式发电机的输出端频率信息即可直接参与系统调频,使微网的频率能够维持在允许的范围内;三次控制采用考虑发电机成本的非线性下垂控制策略,使各台分布式发电机遵循等微增率准则,实现微网的优化运行。此外,通过设计不同时间常数的低通滤波器,使三次分层控制实现了动态解耦,使控制策略既能满足微网静态特性的要求,又具有良好的动态特性。最后,由仿真算例验证了所提控制策略的有效性。     

有功注入型电压质量补偿器控制策略及仿真研究

为了解决对电压质量问题长时间补偿和复合补偿的需求,提出了一种有功注入型电压质量补偿装置。利用PWM整流器为装置直流母线提供电压支撑,使装置能够实现对长时间的电压质量扰动的有效补偿。采用基于瞬时无功理论的算法对电压质量扰动进行检测,采用了基于最小电压注入法的补偿策略和分段补偿逻辑,提出了复合电压质量补偿控制策略,能够实现对电压暂降、暂升、谐波和欠电压等电压扰动的多目标补偿。在PSCAD/EMTDC中,对所提主电路拓扑和补偿控制策略进行了仿真分析和验证。仿真结果表明,所提装置能够对电压质量问题进行长时间补偿和复合补偿,主电路拓扑和补偿控制策略可行有效。