基于虚拟磁链直接功率控制的光伏并网逆变器控制策略研究

将基于虚拟磁链直接功率控制策略VF?DPC (virtual-flux-linkage direct power control strategy)应用于光伏并网电压源型逆变器。引入虚拟磁链的概念并用于计算瞬时有功和无功功率,结合空间矢量SVM (Space Vector Modulation)技术,构成固定开关频率三相并网逆变器DPC 控制策略。该方法不仅能够实现系统对有功功率和无功功率的直接控制,而且能保证固定的开关频率,简化了滤波器的设计,降低了对控制器和A／D采样的要求。仿真和实验结果表明实现了单     

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。     

基于虚拟磁链的三相光伏并网逆变器控制策略研究

针对传统虚拟磁链观测器对电网电压积分后存在直流漂移与积分饱和现象,严重影响矢量精确定向的问题,设计了由低通滤波器和高通滤波器组成的虚拟磁链观测器代替电网电压传感器,可以有效减小谐波畸变,减少系统控制成本。对观测器进行仿真研究,表明观测器能消除积分饱和现象,消除直流分量对精确定向的影响,提高系统的动态性能;结合虚拟电阻法,改善LCL滤波器的性能,实现单位功率因数运行。     

光伏并网逆变器虚拟磁链定向的预测DPC

传统直接功率控制(DPC)具有结构简单、动态响应速度快的特点,但开关频率不固定,不利于输出滤波器的设计,同时需要较高的采样频率.针对以上缺点,根据三相光伏并网逆变器动态数学模型,结合虚拟磁链和预测DPC的优点,提出了一种基于虚拟磁链的预测DPC策略.该控制策略无需检测电网电压、无需同步旋转坐标变换,并且开关频率固定,可减少跟踪误差及参数不准确造成的干扰.仿真与实验均证明了该方法的正确性与可行性.     

基于无差拍功率控制的光伏逆变器控制策略

针对三相光伏并网逆变器的特点,设计了一种新的无差拍功率控制策略.详细推导了三相并网逆变器的离散数学模型,提出了基于瞬时有功、无功功率无差拍控制的方法.采取功率控制的方法,省去了传统无差拍电流控制方法所需的预测环节,简化了控制系统;在电网电压相角检测方面借助虚拟磁链的低通滤波特性克服谐波影响,保证角度计算的准确性;引入定频SVPWM模块取代了传统直接功率控制中的滞环比较器和开关表,弥补了传统方法开关频率不固定,容易产生谐波的劣势,提高了三相并网逆变器的性能.通过在Matlab/Simulink软件平台下的仿真证明了控制方法的有效性.     

光伏并网逆变器虚拟电机准直接功率控制

为提高光伏并网系统抗干扰能力,提出一种虚拟电机准直接功率控制(DPC)。构造出虚拟电机磁链作为逆变器的定向矢量,既能省掉交流侧电压传感器,又能滤除一部分谐波;同时,a,b,c自然坐标系控制实现了有功和无功的独立控制,无需锁相环(PLL),易于实现,可靠性高。实验结果表明基于自然坐标系的虚拟电机DPC策略使逆变器运行于单位功率因数,且能在一定范围内实现无模型控制,系统具有良好动、静态特性和鲁棒性。     

基于虚拟磁通的并网逆变器直接功率控制研究

基于传统直接功率控制的策略思想,改变以L电感并入电网的拓扑结构,提出基于LCL滤波器的直接功率控制,系统分析有源阻尼,谐波抑制,虚拟磁通估计和锁相环PLL等控制算法,进而提出改进的直接功率控制策略。在MATLAB/SIMULINK的仿真平台上,分别搭建光伏并网的主电路模型,以及包含有源阻尼,谐波抑制,虚拟磁通估计和PLL模块的统一协调的控制系统,仿真结果表明改进的直接功率控制能有效改善并网逆变器的电流质量,降低总谐波畸变率,并使电网电压和注入电网电流同相,功率因数为1。     

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。     

基于虚拟电网磁链定向的网侧逆变器矢量控制研究

风力发电系统中三相电压型并网逆变器的电路结构,与变频器供电的交流异步电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网电压磁链矢量,从而达到取消交流侧电压传感器的目的。根据交流电机磁链观测器的设计方法,构造了虚拟电网磁链观测器;并对该设计方案进行了试验研究,其结果验证了该控制方案的可行性和正确性。     

并网逆变器虚拟磁链模型预测功率控制研究

针对并网逆变器的特点,采用一种虚拟磁链模型预测功率控制的新型控制策略。在α,β坐标系下建立并网逆变器基于虚拟磁链预测功率控制的数学模型。一个采样周期内,选择合适的电压矢量及确定相应电压矢量导通时间进行开关管控制。不仅解决了开关频率不固定问题,且逆变器输出稳态电流总谐波畸变率(THD)小,电流动态响应快。仿真和实验表明,采用虚拟磁链模型预测功率控制取得了预期控制效果。     

光伏逆变器的并网控制技术研究

以三相100 kW光伏并网逆变器为研究平台,阐述了并网逆变器的工作原理和系统结构,分析了并网逆变器的并网控制技术,提出一种基于坐标变换和正负序分离的矢量控制的软件锁相环技术,并给出了设计结果,实现了100 kW光伏逆变器的并网设计。     

基于DSP的光伏并网发电系统软件锁相技术

利用TMS320F2812事件管理模块EVA的2路CAP单元分别捕获经过信号调理的电网电压和并网电流对应的方波信号,根据所捕获的信号计算出电网电压与并网电流的频率和相位差,根据计算结果调节算法中的步进值和相位指针从而实现光伏逆变系统锁相控制。该算法以16位无符号整型变量为相位指针,利用该指针在调制频率下步进而周期性溢出的特点来产生同频正弦周期调制信号从而控制逆变输出。该方法提高了相位跟踪的精确性和快速性,实现了并网电流与电网电压同频同相,保证了光伏并网发电系统回馈电网的功率因数近似为1。样机测试结果表明该技术锁相精度高,锁相稳定,快速性好,易于实现。     

三相光伏并网Z-源逆变器的比例谐振控制

将具有独特的X型网络的Z-源逆变器应用于光伏并网系统,利用逆变器桥臂直通状态实现直流侧升压.对Z-源逆变器的拓扑结构和工作原理进行了详细的分析;根据电网电压定向的控制策略结合比例谐振控制器,利用改进的空间矢量脉宽调制方法实现了逆变器并网控制,使Z-源光伏并网系统能够动态跟踪光伏电池最大功率点电压,输出电流和电网电压相位,实现单位功率因数运行和电流波形正弦化.仿真结果表明系统具有良好的静态和动态性能,验证了采用的系统结构和控制策略的有效性和可行性.     

Model predictive control of grid-connected PV power generation system considering optimal MPPT control of PV modules

Because of system constraints caused by the external environment and grid faults, the conventional maximum power point tracking (MPPT) and inverter control methods of a PV power generation system cannot achieve optimal power output. They can also lead to misjudgments and poor dynamic performance. To address these issues, this paper proposes a new MPPT method of PV modules based on model predictive control (MPC) and a finite control set model predictive current control (FCS-MPCC) of an inverter. Using the identification model of PV arrays, the module-based MPC controller is designed, and maximum output power is achieved by coordinating the optimal combination of spectral wavelength and module temperature. An FCS-MPCC algorithm is then designed to predict the inverter current under different voltage vectors, the optimal voltage vector is selected according to the optimal value function, and the corresponding optimal switching state is applied to power semiconductor devices of the inverter. The MPPT performance of the MPC controller and the responses of the inverter under different constraints are verified, and the steady-state and dynamic control effects of the inverter using FCS-MPCC are compared with the traditional feedforward decoupling PI control in Matlab/Simulink. The results show that MPC has better tracking performance under constraints, and the system has faster and more accurate dynamic response and flexibility than conventional PI control.     

Model predictive control of grid-connected PV power generation system considering optimal MPPT control of PV modules

Because of system constraints caused by the external environment and grid faults, the conventional maximum power point tracking (MPPT) and inverter control methods of a PV power generation system cannot achieve optimal power output. They can also lead to misjudgments and poor dynamic performance. To address these issues, this paper proposes a new MPPT method of PV modules based on model predictive control (MPC) and a finite control set model predictive current control (FCS-MPCC) of an inverter. Using the identification model of PV arrays, the module-based MPC controller is designed, and maximum output power is achieved by coordinating the optimal combination of spectral wavelength and module temperature. An FCS-MPCC algorithm is then designed to predict the inverter current under different voltage vectors, the optimal voltage vector is selected according to the optimal value function, and the corresponding optimal switching state is applied to power semiconductor devices of the inverter. The MPPT performance of the MPC controller and the responses of the inverter under different constraints are verified, and the steady-state and dynamic control effects of the inverter using FCS-MPCC are compared with the traditional feedforward decoupling PI control in Matlab/Simulink. The results show that MPC has better tracking performance under constraints, and the system has faster and more accurate dynamic response and flexibility than conventional PI control.     

三相并网逆变器改进型直接功率预测控制

在三相并网逆变器数学模型基础上,提出了一种基于空间矢量调制的改进型直接功率预测控制,该控制方法在同步旋转坐标系下实现。由于控制系统实际延时两拍,需对下一拍的输出功率和电流进行预估,然后得到两拍后达到目标功率所需要的输出。采用2倍于控制频率的采样频率,准确计算出下一拍的并网功率、电流,同时采用邻域平均通过2次采样计算得到电感辨识值,提高辨识精度,据此计算下一个载波周期三相逆变电路的输出。利用MATLAB/Simulink搭建电路和控制模型进行仿真验证,并通过实验进一步验证,所提出的控制方法具有良好的动静态特性。     

光伏并网发电系统软件锁相技术的研究

并网频率与电网频率如果存在微小的频率差将会影响并网电能的传输,针对此问题,详细介绍了并网锁相环技术的原理,提出了用FPGA实现电网频率跟踪锁定,通过DSP使锁定的频率产生SPWM波,再通过驱动电路驱动并网逆变器的开关管,最后经过LC滤波后的电压进行并网.通过2 kVA的样机试验验证了该方法的可行性.从而使并网逆变器能稳...     

基于NCP1351B的光伏并网逆变器辅助电源的设计

设计辅助电源应用于DSP控制的光伏并网逆变器。为满足多路输出、输入电压范围宽(80~550 V DC)、稳定可靠、效率高等要求,采用了基于NCP1351B的双管反激式开关电源。介绍了该开关电源的设计过程和参数计算方法,论述了双管反激变换电路、多输出变压器、反馈电路及稳压电路的设计。设计的辅助电源已经用于光伏逆变器上,运行稳定可靠。实验结果证明了设计方法的正确性。