准PR调节下单相全桥逆变器的非线性现象研究

针对逆变器中存在的非线性现象,以准比例谐振调节下的单相全桥逆变器为研究对象,利用频闪映射方法推导出系统离散模型。选取比例系数作为分岔参数,得到系统的分岔图,运用折叠图的方法得到了不同分岔参数数值下系统输出电流的数值仿真图。基于分岔图和折叠图分析比例系数对逆变器电气特性的影响。通过Matlab/Simulink下的仿真结果与相同参数下折叠图的对比,验证了离散模型的正确性。最后,选取比例增益系数和积分增益系数作为双分岔参数,以系统雅克比矩阵特征值为依据得出系统在多个参数变化下的稳定范围,为准PR调节下的单相全桥逆变器的参数设计提供了理论依据。     

三相电压型SPWM逆变器的建模仿真与实验

针对离散、非线性的三相SPwM逆变器动态系统,采用开关周期平均法和小信号扰动法建立了三相逆变器小信号动态模型;基于瞬时无功理论,利用三相旋转坐标变换矩阵,得到了d-q旋转坐标系下的逆变器模型,推导了d-q坐标系下控制变量到输出的传递函数;采用电压电流双闭环控制方法,提出了具体电流内环和电压外环的PI控制器参数设计方法。搭建了系统仿真和实验平台,验证了模型的正确性以及控制器参数设计的合理性和有效性。     

峰值电流控制的H桥逆变器非线性现象的研究

以峰值电流控制的H桥逆变器为研究对象,分析了H桥逆变器电路的动力学特性。通过对H桥逆变器开关状态的描述,建立逆变器的离散时间模型,采用分岔图、折叠图、频闪映射分析了输入电压对系统性能的影响,运用Jacobian矩阵对H桥逆变器进行稳定性分析,最后通过仿真实验验证离散模型和理论分析的正确性。研究结果表明峰值电流控制的H桥逆变器存在非线性现象且受多个参数的影响,输入电压越高系统稳定域越大。     

基于三相对称的光伏逆变器输出短路电流研究

采用光伏并网逆变器输出对称三相正弦交流电流为控制目标的电压电流控制策略.并与恒功率控制策略进行对比分析,论证了电网故障时采用对称三相电流输出控制策略的优越性。在该控制策略基础上基于瞬时功率理论推导得出光伏并网逆变器输出有功无功与d,q轴电流分量的关系解析式,根据坐标变换理论,推导确定了光伏并网逆变器输出短路电流的峰值与光伏并网逆变器输出有功无功及电网电压正序分量间的函数关系式。通过软件仿真验证了所提基于三相电流对称的光伏逆变器输出短路电流计算方法的可行性,并搭建了实验电路进一步验证了推导的光伏并网逆变器输出短路电流峰值表达式的正确性。     

有源钳位反激式光伏微型并网逆变器输出波形质量的分析和改善

回顾采用非互补控制策略的有源钳位反激变换器的工作原理。介绍反激式光伏微型并网逆变器的工作原理。详细分析有源钳位对逆变器输出电流波形的影响,推导输出电流的数学表达式,指出在某些时段会产生输出电流的畸变。针对开环控制方式不能抑制输出电流畸变的问题,提出采用输出电流闭环的控制方式,改善输出电流的波形质量,降低谐波含量。采用变PI控制策略,保证了整个功率范围内逆变器的高质量输出电流波形。仿真并搭建一个230 W的实验平台,在闭环控制下得到了较好的输出电流波形。实验结果表明,闭环控制方式可有效抑制输出电流畸变,并取得了最高94.2%的效率,验证了理论分析的正确性。     

有源钳位反激式光伏微型并网逆变器输出波形质量的分析和改善EI北大核心CSCD

回顾采用非互补控制策略的有源钳位反激变换器的工作原理。介绍反激式光伏微型并网逆变器的工作原理。详细分析有源钳位对逆变器输出电流波形的影响,推导输出电流的数学表达式,指出在某些时段会产生输出电流的畸变。针对开环控制方式不能抑制输出电流畸变的问题,提出采用输出电流闭环的控制方式,改善输出电流的波形质量,降低谐波含量。采用变PI控制策略,保证了整个功率范围内逆变器的高质量输出电流波形。仿真并搭建一个230 W的实验平台,在闭环控制下得到了较好的输出电流波形。实验结果表明,闭环控制方式可有效抑制输出电流畸变,并取得了最高94.2%的效率,验证了理论分析的正确性。     

光伏并网逆变器电压跌落模型电流预测控制方法研究

针对传统光伏逆变器低电压穿越技术存在的不足,提出一种基于模型电流预测控制的低电压穿越控制方法,能够有效提高光伏逆变器的输出特性及响应速度。该策略通过逆变器预测模型得到预测电流,将有功、无功电流分量预测电流与给定电流误差之和作为价值函数进行最佳电压矢量的选取。针对系统不同运行状态自动平滑切换优先有功和优先无功两种控制模式,提出一种低压穿越输出电流控制方法,有效提高了光伏逆变器低压穿越能力。最后,通过Matlab/Simulink仿真及实验,验证了所提控制策略的正确性及有效性。     

不对称故障条件下并网光伏逆变器峰值电流抑制策略

不对称故障在电网实际运行过程中时有发生,其导致的输出电流峰值较大的问题严重影响了光伏发电系统的可靠运行。首先对不对称故障条件下并网光伏逆变器输出电流峰值过大的机理进行了分析,进而提出了一种考虑输出电流峰值的参考电流算法,在已有参考电流算法中加入多个调节参数,能够对输出电流峰值和功率波动进行调节。在所提出改进参考电流算法基础上,提出了一种有功无功协调控制策略,有效解决了不对称故障条件下并网光伏逆变器的过流问题,拓展了光伏系统的有功输出能力。通过在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型验证了所提出控制策略的正确性。     

基于关键因子和辨识技术的光伏并网系统短路电流建模

为了提高光伏并网点短路时光伏系统输出短路电流计算准确性,提出以电压跌落程度n和光伏并网逆变器输出有功p及电网电压正序分量u⁺三个特征量为关键因子,分析推导三个关键因子与光伏并网逆变器输出电流峰值Imax的关系。采用光伏并网逆变器输出对称三相正弦交流电流为控制目标的电压功率控制策略,基于系统辨识技术,建立光伏并网逆变器输出短路电流模型并辨识其相关参数。运用求和算法,获得近似的光伏并网发电系统输出短路电流模型。基于MATLAB编程软件验证了所建模型的正确性。同时与PSCAD/EMTDC搭建的恒功率控制仿真模型对比分析论证了该模型能较准确反映光伏并网发电系统输出短路电流的大小。     

带有LCL滤波器的并网逆变器自适应控制策略

根据三相并网逆变器忽略电感寄生电阻及滤波电容的简化数学模型的传递函数,通过设置不同的控制参数,利用传递函数波特图来描述控制器参数对整个系统输出性能的影响。分析了现有应用于光伏并网逆变器的各类控制器的特点,利用径向基函数(RBF)网络将控制器的输出、RBF网络及并网逆变器的输出联系起来,进而提出自适应比例积分(PI)控制器参数的调整设计方法。并设计了由电流内环自适应控制环节、滤波电容电流反馈及外环电压稳压环节组成的的三环控制系统。对带有LCL滤波器的10 kW光伏并网逆变器进行了仿真和实验,验证了所设计方法的正确性。     

光伏逆变器短路电流3次谐波及其对保护的影响分析

系统发生不对称故障时,短路电流、电压中出现负序分量,导致光伏逆变器直流母线电压中产生二倍频振荡,该振荡分量经过控制回路流通后将在光伏逆变器输出短路电流中生成3次谐波。推导了逆变器输出短路电流3次谐波的解析表达式,计及光伏逆变器的限幅控制特性、负序控制策略、低电压穿越策略,研究了3次谐波的变化特性,然后分析了3次谐波对变压器差动保护电流互感器饱和判据的影响,指出某些工况下光伏逆变器输出短路电流中的3次谐波含量较大,可能造成变压器差动保护误闭锁,导致变压器区内故障无法切除,并提出了相应的应对策略。大量的仿真试验结果验证了理论分析的正确性。     

LC滤波H6结构逆变器离散模型简化与动力学行为

LC滤波H6结构逆变器(LCI–H6)广泛应用于高压电力设备中,为了解决其精确离散模型运算复杂的问题,提出了一种将精确离散模型简化的新方法。首先,采用频闪映射法建立了电感电流和电容电流双闭环控制H6结构逆变器(ICDLCI–H6)系统的精确离散模型;接着,采用简化方法对精确离散模型进行了简化,并推导了电感电流i的2个工作边界;然后,对外环比例系数kp变化的动力学行为进行了分析。最后,采用Simulink仿真和实验对简化模型及动力学行为分析的正确性进行了验证。研究结果表明:ICDLCI–H6系统呈现由稳定的周期1态经倍周期分岔进入周期2态,再由周期2态经边界碰撞分岔进入混沌态的动力学演化过程;新型简化方法可有效简化离散迭代计算的运算过程、提高运算速度,降低了数值仿真占用的计算机内存空间。研究得出的稳定域可为ICDLCI–H6系统控制参数的选择提供可靠依据。     

基于电流无差拍控制的三相光伏并网逆变器的研究

为了使光伏并网发电系统输出高质量的电能,在分析无差拍控制工作原理的基础上,推导了一种三相光伏并网逆变器电流无差拍控制PWM算法,提出了一种基于电流无差拍控制的两级式光伏并网逆变器的总体控制策略。该控制策略包括MPPT(Maximum Power Point Tracking)环、直流电压环和交流电流环。Matlab/Simulink仿真验证了电流无差拍控制的有效性。最后将提出的控制策略应用到10 kW光伏并网逆变器中,实验结果验证了该并网控制策略的正确性和有效性,系统具有良好的动态特性和稳态特性。实验结果所得的三相并网电流总畸变率均在3%以内,优于国标规定值;并网功率因数为1。     

基于双重约束的光伏逆变器无功调控策略

针对光伏并网逆变器在应用中存在无功调节范围小、动态响应速度慢,导致逆变器效率低的问题,结合光伏逆变器的结构特点,提出了一种基于最大功率点追踪(MPPT)与并网点电压双重约束的逆变器无功调控策略。该策略在d-q解耦控制的基础上,通过分析光伏逆变器不同工作状态下的无功调节能力,推导出光伏逆变器最大输出无功约束条件,最大限度将逆变器冗余容量作为备用无功功率输送到配电网进行无功补偿,提高了光伏逆变器无功调节范围和光照强度不足时的利用率。最后搭建Simulink仿真模型和实验平台进行验证。结果表明,在无功功率约束条件下,光伏逆变器可以大范围调节输出无功,验证了所提策略的可行性。     

光伏逆变器直流电压扰动引起的间谐波电流解析模型

大规模光伏电站的并网给电力系统的稳定运行带来了挑战。研究光伏发电系统的间谐波产生机理和传变规律对于分析光伏发电引起的电能质量问题具有理论必要性和工程迫切性。为此,该文首先构建了dq同步旋转坐标系下的内外环控制模型,经推导变换建立了光伏逆变器直流扰动引起的间谐波电流解析模型:利用直流扰动电压、逆变器控制参数和电网阻抗参数,即可定量计算光伏并网逆变器输出间谐波电流的幅值、频率和相位。基于PSCAD仿真平台搭建光伏并网算例,仿真结果验证了该模型的有效性与正确性。最后,该文分析了光伏逆变器直流扰动引起的间谐波电流的幅频和相频特性,并定量讨论了内外环控制参数和电网阻抗参数对间谐波电流幅值的影响,为进一步研究光伏发电系统间谐波的抑制奠定了基础。     

一种无变压器无漏电流的集成升压光伏逆变器

针对分布式低压光伏发电系统,提出一种单相无变压器无漏电流集成升压光伏逆变器。该逆变器通过复用Boost功率器件,将Boost直流变换器和传统桥式逆变器融合在一起,通过统一调制可同时实现将直流侧电压源升压和逆变的功能。另外,该逆变器的结构具有直流输入侧的负端与交流输出侧的中性点直接相连的特征,使得光伏阵列对地寄生电容的电压为常量,有效抑制了对地漏电流的产生,从而提高光伏发电的可靠性及发电效率。详细分析集成升压逆变器的工作原理,给出开关管的统一调制方法,推导电压增益的表达式。最后,通过一台实验样机进行实验验证,实验结果验证了理论分析的正确性。     

Z源单相并网逆变器控制的实现

提出了Z源单相并网逆变器的控制方法;分析了Z源网络和并网逆变器的建模,并在此基础上设计了Z源单相并网逆变器调节器。Z源单相并网逆变器控制系统由Z源网络电容电压控制环和输出并网电流控制环组成。Z源网络电容电压控制环采用PID调节;输出并网电流控制环采用PI调节。仿真和实验都验证了Z源单相并网逆变器控制方法的正确性和可行性。     

基于PSCAD的电网电压不平衡情况下光伏并网逆变器控制策略的研究

为了实现光伏并网逆变器在电网电压不平衡情况下能够输出平衡的三相电流,建立了电网电压三相不平衡情况下光伏并网逆变器的数学模型,分析了采用传统同步旋转dq坐标系下PI控制策略的缺点,在研究同步旋转正负序坐标系下双dq-PI控制的基础上,给出了一种改进的dq-PI控制策略。在PSCAD环境下,对传统PI控制策略和改进的dq-PI控制策略进行了对比验证,仿真结果表明光伏并网逆变器采用改进的dq-PI控制策略能够得到三相平衡的输出电流。     

带LCL滤波器的单相并网逆变器低频振荡现象分析

分析了带LCL滤波器的单相并网逆变器中出现的低频振荡现象。通过系统平均模型进行了MATLAB/Simulink仿真,发现随着调节系数的变化,系统由稳定状态出现了振荡现象。利用频闪映射思想推导了并网逆变器的离散迭代模型。根据系统的Jacobian矩阵特征值对系统进行了稳定性分析,揭示了系统产生振荡现象的原因是系统发生了Hopf分岔,并且通过分析Jacobian矩阵特征值的变化情况对系统的分岔点作出准确预测。结合系统的特征方程给出了一种系统出现低频振荡时振荡频率的确定方法。最后通过实验验证了理论分析的正确性和有效性。     

不对称故障条件下并网光伏逆变器功率波动与电流抑制改进控制策略

电网出现不对称故障时三相光伏并网逆变器会产生较大的有功和无功功率波动、谐波电流以及峰值电流,本文针对不对称故障条件下光伏逆变器的功率控制进行研究,提出一种能够抑制功率波动、输出电流谐波以及峰值电流的改进控制策略,在已有参考电流算法基础上加入多个调节参数,分析了功率波动、输出电流谐波以及峰值电流同参数之间的关系,提出了调节参数的确定原则及限功率措施,通过在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型验证了所提出控制策略的正确性。