基于Matlab/Simulink的光伏系统仿真研究

以小型的光伏系统为例进行Matlab建模仿真研究,首先结合光伏并网的趋势,以及两级式并网系统控制的简单性,在前级的BOOST电路上采用电压扰动法来实现最大功率跟踪的功能;后级逆变通过采用双闭环控制方式对逆变器进行控制。     

一种能够抑制共模电流的单级单相Buck-Boost光伏逆变器

该文给出一种能抑制共模电流的单级单相Buck-Boost光伏逆变器,该逆变器是通过将H桥逆变器与Buck-Boost斩波电路级联以及对相关的元件进行复用并对电路进行简化得到的,可同时实现升降压以适应宽输入范围的直流侧电压,无电解电容应用且具备有效抑制漏电流的能力,保证系统的可靠性和安全性,非常适用于中小功率光伏系统。此外,利用一种基于调制波重构的非线性调制策略,能显著降低直流侧储能电感大小,有效提高功率密度,实现均衡升降压。详述其工作原理,通过共模分析验证其能对阴阳两极漏电流实现有效抑制以及新型调制策略下可实现均衡升降压控制。在理论分析基础上,完成逆变器并网控制的仿真和实验,结果与理论分析相契合。     

带LCL滤波的单相逆变器滑模控制

针对带LCL滤波器的并网逆变器的不稳定性,提出一种基于逆变器侧电流反馈滑模控制策略,间接控制并网电流,以避免系统谐振。将并网电流参考值看成和电网电压成比例,推导出逆变器侧参考电流,解决间接控制并网电流相位滞后问题。理论推导滑模变结构控制律在并网逆变器应用的存在性和系统稳定性,所提控制策略无需增加额外的传感器。应用电压基波信号估计,以减轻电网高次谐波对系统控制的影响。仿真实验证明提出的控制策略可实现逆变器并网电流与电网电压同频同相,提高了系统的鲁棒性。     

基于双采样的LCL型并网逆变器并网电流间接控制研究北大核心CSCD

在并网逆变器滤波方面,LCL型滤波器比LC型滤波器具有更加优良的高频谐波滤除能力,但是LCL型滤波器的谐振效应也给并网系统的稳定性带来一定的挑战。实际的并网逆变器通常采用逆变器侧电流和电容电压作为反馈进行控制,在分析LCL型并网逆变器结构的基础上,文章提出一种逆变器侧电流反馈控制并网电流和电容电压反馈抑制谐振的并网逆变器控制方案,无需逆变器外部增加电流传感器,给出了精确的并网电流参考值计算方法。实验验证了文章所提控制方案的有效性。     

基于DSP的小功率三相并网逆变器设计与运行

针对小功率三相并网逆变器主电路拓扑结构,介绍了逆变器主电路、IGBT驱动电路、信号检测与调理电路的设计,采用数字芯片DSP28335在传统SVPWM控制方法下,将重复控制引入电流控制环,并给出了实现控制算法的程序流程。仿真和试验结果表明,基于DSP的小功率三相并网逆变器的性能满足并网逆变的要求。     

分布式逆变器并联运行系统的简化控制策略

围绕微电网中分布式单相逆变器并联运行系统的控制问题,设计了一种考虑逆变器滤波电容电压和并网电流信息不可用时的简化控制策略,可有效提高系统可靠性。对于电压信息缺失,控制器利用内部估算的电压参考和逆变器侧电感电流测量值计算有功和无功功率,进而可使用频率和电压下垂特性,无需互连线。逆变器在参考电压幅值和频率下的运行是通过直接控制调制波来实现的,故缓解了由于缺少某些电压和电流信息而导致无法实现闭环的情况。利用所搭建的测试平台进行了实验,实验结果验证了所设计分布式逆变器并联运行系统的简化控制器配置的有效性。     

基于参数优化LCL滤波器的直驱式PMSG并网控制

风力发电系统其输出功率具有波动性、因此造成电压闪变以及对电网注入谐波污染,文章对风机逆变器侧添加滤波器进行并网控制,采用整流侧电压为外环控制结构,内环为电容电流反馈的控制策略实现系统的有源阻尼控制,且引入恒直流电压调节逆变功率同时对LCL滤波器的总电感量参数进行最小化优化。最后通过直驱式永磁同步发电机三相并网侧的谐波电流进行了算例仿真,验证了所提方案的正确性和优化的有效性。     

基于双闭环策略的光伏并网逆变器鲁棒H_∞控制

光伏并网系统中,为了抑制逆变器参数不确定和外界干扰对输出电能的影响,提出了鲁棒双闭环控制策略。首先设计电压环线性化自抗扰鲁棒控制器,以稳定直流侧母线电压;其次建立系统电流环的广义参数不确定模型,并利用LMI设计了电流环鲁棒H∞控制器,实现对逆变器有功电流和无功电流的精确控制。通过仿真与传统PI控制方法进行比较,验证了该控制策略可以有效地消除模型不确定因素和外界扰动对系统输出性能的影响,增强光伏并网系统的鲁棒稳定性。     

单相逆变器二倍频功率解耦控制策略

针对传统实现单相光伏逆变器输入侧与输出侧的功率解耦方法中所包含的电解电容体积大、寿命短等问题,提出一种应用于双向Buck/Boost有源功率解耦电路的双环准比例谐振控制(PR)策略,并针对电路拓扑设计了参数和控制策略,该控制策略中电压外环采用PI调节保证响应速度,电流内环采用并联多重准PR控制,实现对正弦电流信号的无静差跟踪。搭建Simulink仿真模型验证了所提双环准比例谐振控制策略,有效降低了直流侧母线电压纹波,实现逆变器输入侧与输出侧的功率解耦,且实现了用薄膜电容代替大容量电解电容,提高了系统的使用寿命和可靠性。     

光伏Z源并网逆变器的非线性无源控制研究

将无源控制(passivity-based control,PBC)这种非线性控制方法首次引入到光伏Z源并网逆变器的控制上,它无需线性化处理就能直接实现有效并网控制,且系统的控制性能优良。首先,根据光伏Z源并网逆变器的E-L(Euler-Lagrange)数学模型分析其无源性,并计算得到并网侧dq轴电流解耦的无源控制律;然后,采用注入阻尼方法对控制器进行优化设计,提高系统的动态性能,并实现对给定电压及最大功率点快速跟踪;最后,在Matlab/Simulink软件仿真和硬件样机上实验验证PBC应用到光伏Z源并网逆变器控制上的可行性和有效性,相比于传统电压矢量定向的双闭环控制策略,该系统具有调节时间和上升时间都短、动态性能好、并网功率因数高等特点。     

永磁同步风力发电系统最大功率跟踪控制策略及仿真分析

以永磁同步风力发电系统为研究对象,分析了永磁同步风力发电系统的风速、风力机、Boost电路和逆变器模型,研究了风力发电系统的最大功率跟踪控制和并网逆变器控制,在Boost升压电路中利用转速、整流直流电压和导通比三者之间的传递关系制定了最大功率跟踪控制策略,通过简易的PQ解耦幅相控制实现系统并网,提高了系统输出功率因数,恒定了直流母线电压,并基于Matlab/Simulink搭建仿真模型验证了该系统控制策略的有效性。     

基于Matlab/Simulink的两级式光伏并网系统仿真分析

研究一种单相光伏并网发电控制仿真系统。利用Matlab2008b/Simulink,采用boost电路和逆变电路两级式结构,其中采用电导增量法的最大功率跟踪功能在boost电路中实现,并网控制通过采集电网电压参数和逆变输出电流电压参数在逆变电路中通过PI调节实现。通过光伏阵列通用模型验证最大功率跟踪模块的正确性,通过并网实验验证并网跟踪性能。基本实现了光伏阵列最大功率点的快速、准确跟踪功能和逆变输出电流电压与电网电压的同频同相,保证了输出电流为正弦波形且纹波较少,能够快速跟踪电网电压的变化。证明此系统在实际中是可行的。     

并网光伏发电系统暂态特性研究

基于光伏发电系统的物理模型研究,在matlab/simulink中开发了包含光伏阵列模型、光伏阵列的最大功率跟踪（MPPT）模块、DC/DC升压电路和采用电压及电流环控制的逆变系统在内的动态仿真模型,并建立了基于电压型逆变器的暂态数学模型;并通过仿真得到了并网光伏发电系统辐射强度突变和发生短路时的暂态运行特性,为深入研究并网光伏发电系统的暂态特性建立了基础。     

光伏逆变器改进控制策略的稳定性研究

光伏逆变器在弱电网下运行时,不均匀的线路阻抗使微电网控制系统功率因数下降、带宽变窄、控制性能减弱、跟踪误差变差,甚至导致逆变器系统退出运行等现象。为此,首先在双闭环控制方式下,通过电压环振荡处理引入瞬时无功控制手段与电压前馈控制方式来减少无功输出,提高逆变器控制系统并网电流质量。其次采用锁相环与锁频环复合同步手段优化跟踪质量,提高控制系统功率因数以及抗干扰能力。最后通过搭建两台2 kW同型号的单向并网逆变器并联运行的实验平台验证了该控制方法的正确性与实用性。     

转子电流混合控制的并网型绕线式异步风力发电机系统

在分析绕线式异步风力发电机系统转子变流器组成特点的基础上,提出一种新型转子电流混合控制的电路拓扑结构及其控制策略。分析了其中双馈运行和斩波调阻运行两种控制方式之间的切换过程和实现连续过渡的控制规律,并对该风力发电系统进行了动态仿真研究。结果表明,该控制方法兼备双馈控制法和斩波调阻法的一些优点,显著降低了转子变流器的硬件成本,实现了两种控制方式之间的连续过渡,可以满足变速恒频风力发电机系统的要求。     

不平衡电网电压下T型三电平光伏并网逆变器的有限集模型预测控制

为实现电网电压不平衡时对T型三电平光伏并网系统输出功率和电流质量的控制,以达到入网功率平稳或电流正弦为控制目标,结合光伏阵列输出功率前馈,在两相静止坐标系下提出一种直流母线电压外环PI控制、并网电流内环有限集模型预测控制的控制策略,并在电压外环中引入2倍频陷波器以获得平滑的入网功率参考值。仿真结果表明:当电网电压不对称时,采用所提控制策略能够实现对入网有功、无功功率2倍频脉动及负序电流的分别抑制或协调控制,且并网电流谐波畸变小、入网电能质量高,同时实现T型三电平逆变器的中点电位平衡。     

用于海上风电场直流输电的新型变换器

针对永磁直驱风力发电机变流技术的特点,并根据柔性直流输电系统的电压和功率控制要求,提出了一种新型的直流变换器。该变流器采用三电平拓扑结构、内环电流峰值控制,以及适用于三电平Boost变换器电流峰值控制的双梯形波补偿控制方法,经Matlab／Simulink仿真,研究结果证明该变流器具有功率开关电压应力小、电抗器电流脉动小,以及运行可靠、动态响应性能好等优点,适用于海上风电柔性直流输电等大功率、高电压场合。     

基于LC滤波的光伏逆变器电感电流反馈控制策略研究

针对光伏并网逆变器的特点,基于电感电流反馈控制的光伏并网逆变器,提出了参考电流相位超前的电流内环控制策略。通过分析单相并网逆变器结构,推导了LC滤波器上电压电流矢量关系。加入电网电压瞬时值前馈解耦控制,研究了比例调节和准比例谐振调节两种策略下参考电流与输出电流的关联。基于一台3 kW逆变器为实验平台的理论分析和实验结果表明,采用该策略的逆变器并网电流时刻跟踪电网电压频率和相位,功率因数为1,并网电流谐波失真度低于3%。     

基于模型预测控制的虚拟同步发电机控制策略

为了提高惯性和促进电网恢复,提出一种基于LCL型并网逆变器的虚拟同步发电机模型预测控制（MPC-VSG）策略。该方法在模型预测控制（MPC）中引入虚拟同步发电机（VSG）控制输出电流内环的参考值,使内环电流参考值可随电网电压和频率变化。基于Matlab搭建仿真模型,和MPC控制方法相对比和分析。仿真结果表明：当逆变器输出功率发生变化时,采用VSG的模型预测控制可增加电网的惯性和稳定性,改善系统暂态过程。     

Fuzzy logic-based MPPT controllers for three-phase grid-connected inverters

In photovoltaic (PV) applications, a maximum power point tracking (MPPT) module is necessary to extract the whole energy that the PV module can generate depending on the instantaneous conditions of the PV system. A PV module is obtained by connecting a number of solar cells in series and parallel, which causes voltage and current to increase at module terminations. The present work is based on a three-phase grid-connected inverter designed for a 100 kW PV power plant that uses an MPPT scheme based on fuzzy logic controllers. The whole system presented is simulated in MATLAB. The fuzzy logic-based MPPT controllers show accurate and fast responses and are integrated into the inverter, so that the there is no requirement for a dc–dc converter. The inverter allows full control of reactive power.