基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略

针对低压微网中由于逆变器间的等效输出阻抗和输电线路阻抗的差异,使得采用传统虚拟同步发电机(VSG)控制的多逆变器并联功率均分及环流抑制效果较差问题,提出一种基于虚拟同步发电机的多逆变器并联改进控制策略。该策略首先在无功功率环中引入负载电压负反馈和积分环节,减小负载电压波动和实现无功功率与传输阻抗的解耦,提高无功功率分配精度。然后引入动态虚拟复阻抗,降低VSG输出电压跌落,改善电能质量。最后进行了预同步单元的设计,减小并联瞬间电流冲击,加快动态响应。改进后的虚拟同步发电机并联控制策略使输出电压能够稳定在正常范围内,实现了功率均分且具有环流抑制能力。仿真和实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

三相电压型PWM整流器无电流传感器控制策略研究

三相电压型PWM整流器有间接电流控制和直接电流控制两种方式 ,两种控制方式各有优点。根据三相电压型PWM整流器的高频动态数学模型 ,提出了基于开关函数检测的无电流传感器控制策略。该控制策略兼有间接电流控制结构简单 ,成本低和直接电流控制动态响应速度快、限流容易、控制精度高等优点。实验结果验证了控制策略的可行性     

虚拟同步发电机电流模型预测控制策略

虚拟同步发电机因能为电网提供电力电子装置渗透率提高所降低的惯性和阻尼而得到广泛关注。虚拟同步发电机采用PWM控制输送电网电流,但需要PWM波调制和PI控制。基于此,提出了虚拟同步发电机电流模型预测控制策略,以无需PWM波调制和PI控制的模型预测控制来弥补PI调制参数复杂、调制困难的缺陷,同时提高灵活度,增强鲁棒性。采样变换器的输出电流经虚拟同步发电机和电流预测模型分别生成参考电流、预测电流,根据代价函数,选取8种开关矢量中误差最小的一组作用于变换器,形成电流闭环控制。所提控制策略结构简单,灵活易操作,能在为电网提供惯性和阻尼的同时,还提供有功和无功功率支撑。仿真和实验验证了所提策略的有效性。     

具有阻尼和惯性的电流下垂控制研究

针对虚拟同步发电机控制策略的优良特性,研究了其在电流下垂控制中的应用。采用电流下垂控制算法取代虚拟同步发电机的有功/频率调节和无功/电压调节控制策略,保留其机械转动所具有的惯性和阻尼特性,舍弃其定子电气模块,使逆变器不仅具有电流下垂控制的优越性能,而且具备虚拟同步发电机的阻尼和惯性特征,增强电网频率和电压幅值的稳定性。通过在电压/电流双闭环控制器中引入虚拟阻抗,提升并网逆变器的鲁棒性。仿真实验结果验证了所提出控制策略的可行性和有效性。     

基于自适应模型预测控制的光储虚拟同步机平滑并网策略

基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的光伏-储能单元可工作在孤岛及并网两种模式，孤岛转并网运行时，由于传统控制精度差而存在电压电流冲击问题，且因为频率和相角间的相互耦合，在预同步过程中会产生较大频率的波动。为此，提出了一种针对光储虚拟同步发电机单元在上述模式切换过程中的自适应模型预测控制(adaptive-modelpredictivecontrol,A-MPC)方法，在采用更为精确的模型预测控制(model predictive control,MPC)策略的基础上，引入切换过程中频率变化量对MPC的加权系数进行自适应调整，较好地改善了基于VSG控制的换流器在预同步过程和运行模式切换过程中的动态响应。最后，通过搭建控制器级硬件在环仿真实验，验证了所提控制策略可以更好地减小孤岛转并网过程中的电压电流冲击。     

基于VSG的储能系统并网逆变器建模与参数整定方法

从并网逆变器主电路和同步发电机等效电路的对应关系出发,提出模拟同步发电机转子的运动方程、有功-频率下垂特性与无功-电压下垂特性的虚拟同步发电机(VSG)外环控制策略。引入虚拟阻抗模拟同步发电机定子电气方程的电压环,和基于准比例谐振控制器的电流环共同构成应用于储能系统并网逆变器的VSG控制策略。建立应用于储能系统并网逆变器的VSG动态小信号模型,分析其参与电网需求响应的机理。推导得出VSG参与电网调压/调频需求响应的动态模型,为研究电网电压/频率波动时VSG无功/有功输出特性提供依据;进而在保证有功环、无功环的稳定性与调压/调频动态性能的条件下,总结得到VSG关键参数的整定方法。最后通过仿真与实验验证了所提VSG参与电网调压/调频动态模型的正确性与参数整定方法的有效性。     

无交流电压传感器的PWM整流器的直接功率控制

直接功率控制(DPC)动态响应比电压定向控制(VOC)要快,提出了一种无交流电压传感器的三相电压型PWM整流器基于虚拟电网磁链的直接功率控制策略.由于通过估计虚拟磁链来计算功率,因此可省略网侧电压传感器,该控制结构为直流输出电压外环,功率控制内环节.仿真结果表明,系统可达到单位功率因数,电流畸变小,具有良好的动静态性能,方案切实可行.     

基于矩形区域分类的NPC型H桥级联五电平逆变器简化模型预测电压控制EI北大核心CSCD

为进一步提高中点电压钳制(neutral point clamped,NPC)H桥级联五电平逆变器的动态响应、降低控制器计算负担的同时确保装置低损耗运行,文中在电压矢量矩形区域分类的基础上,提出一种以满足动态响应和降低开关损耗为目标的两级优化模型预测电压控制策略。首先根据逆变器数学模型和期望电流进行目标电压矢量计算、修正,接着基于矩形区域分类对目标电压矢量进行定位;并以定位后的候选矢量为基础,设计了两级优化目标函数以输出满足要求的最优矢量。仿真和实验结果验证了该方法的有效性,与空间矢量脉宽调制以及传统模型预测电流、电压控制策略相比,该文所研究的两级优化模型预测电压控制策略,在确保逆变器动态响应的前提下既能降低控制器计算负担,还能有效减少器件开关损耗。     

基于双环控制的单相电压型PWM逆变器建模与仿真

研究了基于双环控制的单相电压型PWM逆变器在Matlab/Simulink下的建模与仿真。基于状态空间平均法建立了单相电压型PWM逆变器的数学模型,提出了电压电流双环控制策略,构建了10 kVA单相电压型PWM逆变器的Simulink模型,并进行了特性仿真。仿真结果表明,在不同运行条件下,基于该控制策略的逆变器动态响应快,鲁棒性强,输出电压总谐波畸变率低。     

基于双环控制的单相电压型PWM逆变器建模与仿真

本文研究了基于双环控制的单相电压型PWM逆变器在Matlab/Simulink下的建模与仿真。基于状态空间平均法建立了单相电压型PWM逆变器的数学模型,提出了电压电流双环控制策略,构建了10kVA单相电压型PWM逆变器的Simulink模型,并进行了特性仿真。仿真结果表明,在不同运行条件下,基于该控制策略的逆变器动态响应快,鲁棒性强,输出电压总谐波畸变率低。     

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。     

垂直轴永磁同步风力发电系统建模及瞬时功率控制策略

以垂直轴风轮(VAWT)和永磁体励磁多极直驱式同步风力发电机组(D-PMSG)为对象,建立了包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型的垂直轴永磁同步风力发电系统的数学模型及结构,提出对有功功率、无功功率进行瞬时控制策略:通过频率控制环和电压控制环对负载或并网瞬时有功功率和无功功率进行分解计算,得到逆变器输出电流参考值,与实际的逆变器输出电流测量值比较后产生控制波,再与定频三角载波信号比较,产生PWM控制信号控制逆变器的各桥臂导通和关断.运用Matlab/Simulink建立了系统仿真模型,对有功功率、无功功率瞬时控制策略进行仿真,结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确性和可行性.     

基于虚拟相电路的单相并网逆变器矢量控制

通过构造虚拟电压、虚拟电流,在按电网电压定向的同步旋转d,q坐标系下对单相并网逆变器的输出电流进行控制,即矢量控制。在d,q坐标系下,交流量变换为直流量,可采用PI控制器对并网电流实现稳态无静差的控制。当采用构造虚拟电压的方法构造虚拟电流时,会使单相并网变换器的动态响应变差,即产生振荡和动态过程变慢。提出了一种虚拟相电路(VPC)的方法,相比传统方法,用该方法构造虚拟电流可有效改善单相并网逆变器的动态响应性能。最后,实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

三相PWM并网逆变器在幅相控制下的启动性能改善

阐述了三相PWM并网逆变器幅相控制中的相量调节原理,针对系统启动时并网冲击电流大和动态响应较慢的问题,提出了开启电压预测控制和电流前馈控制两种方法,利用直流母线电压变化率推导出起动时刻理想初始参数和电流前馈调节量,有效地改善了系统在幅相控制下启动并网时刻的动态性能.通过15kW的三相PWM并网逆变器样机的实验结果证实了文中所提控制策略的正确性.     

合并有源滤波功能的虚拟同步发电机控制策略

提出一种虚拟同步发电机与有源滤波器相结合的并网逆变器统一控制策略。分析了虚拟同步发电机的指令电流与电网谐波电压的关系,论证了统一控制策略中提取电网基波电压用于虚拟同步发电机指令电流生成的必要性,并给出了基于多重二阶广义积分器结构的虚拟同步发电机指令电流生成算法。分析了虚拟同步发电机在多功能并网逆变器中应用引起的冲击电流问题并提出了改进方法。利用Matlab/Simulink对系统进行了仿真,验证了所提出改进控制策略的正确性。     

微电网中不同容量逆变器并联控制策略

在传统下垂控制中加入虚拟同步发电机(VSG)算法和电压补偿环节,使逆变器具有同步发电机(SG)的大惯量特性,且各并联逆变器输出电压一致,有功、无功功率按额定容量比分配;通过电压电流控制环的设计,使逆变器等效输出阻抗为感性,以满足下垂控制要求,保证并联逆变器具有良好的动静态特性。Matlab/Simulink仿真和实验验证了所提控制策略的可行性。     

无交流电压传感器的PWM整流器的直接功率控制

直接功率控制（DPC）动态响应比电压定向控制（VOC）要快,提出了一种无交流电压传感器的三相电压型PWM整流器基于虚拟电网磁链的直接功率控制策略。由于通过估计虚拟磁链来计算功率,因此可省略网侧电压传感器,该控制结构为直流输出电压外环,功率控制内环节。仿真结果表明,系统可达到单位功率因数,电流畸变小,具有良好的动静态性能,方案切实可行。     

兆瓦级直驱永磁风电系统低电压穿越研究

通过对兆瓦级直驱式永磁同步风力发电机(PMSG)系统低电压穿越能力的研究,提出一种改进的直流母线电压控制策略。该策略通过调节直流电流和控制发电机的输出功率,抑制直流母线动态过电压。与传统控制策略相比,该策略中升压斩波变换器采用电流内环、直流母线电压外环的双闭环控制结构;网侧逆变器采用电流内环和转速外环的双闭环控制结构。仿真结果表明,该控制策略可有效提高PMSG系统的低电压穿越能力。     

基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略研究

本文研究了一种基于虚拟同步发电机算法的微网逆变器控制策略。根据同步发电机的本体数学模型、一次调频及无功电压调节特性,分别设计了虚拟同步发电机算法、虚拟原动机调节及励磁电流调节模块,同时通过电压电流双环控制,使逆变器输出的电压幅值和频率具有良好的下垂特性、可调的转动惯量及较好的跟踪性能,从而提高了系统的稳定性和可靠性。此外在并网系统中要求频率控制精度高及实时响应的情况下,本文还对虚拟原动机调节模块进行了改进,实现了频率的无误差控制,提高了频率控制的精度和响应速度。最后在matlab/simulink中进行了模型的搭建和仿真,逆变器输出电压很好的模拟了同步发电机的外特性,单相电压的畸变率仅为0.2%,引入改进原动机调节模块后,输出频率不随负荷的变化发生偏移。最终稳定在49.98Hz,验证了本文理论分析的正确性和可行性。     

基于Washout滤波器的虚拟同步发电机新型控制方法研究

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略能使逆变器模拟同步发电机运行机制,有利于改善系统稳定性,已成为逆变器控制技术的热点问题之一。首先对VSG的结构进行详细的分析,包括电压电流双环的解耦控制、有功功率和无功功率的下垂控制以及同步发电机的建模等。然后在此基础上提出了一种基于Washout滤波器特性的新型VSC控制方案。最后通过Matlab仿真结果验证了所提的VSG控制方法的有效性和可行性,并说明了新的控制方案可以改善微电网系统的频率与电压,提高微电网的适应性和电能质量。