不平衡及谐波电网下基于静止坐标系的并网逆变器直接功率控制

为提高电网不平衡及电网背景谐波下电压源并网逆变器的运行性能,以静止坐标系下并网逆变器数学模型为基础,提出不平衡及谐波电网下并网逆变器的直接功率控制策略,实现输出功率平稳或输出电流平衡且正弦的两个独立的控制目标。所提控制策略使用降阶广义积分器实现对电网电压基频分量的快速准确提取,从而计算得到输出电流平衡且正弦控制目标下的功率参考补偿项。所提控制策略使用矢量比例积分谐振器实现对功率参考中波动分量的精确控制。最后通过构建并网逆变器实验系统,对所提控制策略的可行性和有效性进行了实验验证。     

一种适用于小功率可再生能源的单相高频双Buck全桥并网逆变器

提出一种适合小功率可再生能源并网发电应用的单相高频双Buck全桥并网逆变器。基于全碳化硅(Si C)功率器件,逆变器工作频率可达100k Hz,有效减小了电感体积,同时使并网电流纹波降低。进一步分析逆变器的控制策略:采用电压电流双环控制,在电流环利用一种三极点三零点(3P3Z)控制器使得受控并网电流快速跟踪电压环产生的电流给定,并采用一种简单线性化算法快速产生控制占空比信号,实现高频变换;电压环采用双极点双零点(2P2Z)控制器,在产生电流内环给定幅值的同时,控制输入侧直流母线电压稳定在电压给定值,使得逆变器能够向电网传输能量的同时维持母线电压恒定;逆变器采用一种二阶广义积分软件锁相环(SOGISPLL)产生与电网电压相位相同的相位信号。最后,通过实验样机对逆变器理论分析的有效性进行了验证。     

基于重复PI控制的光伏并网逆变器的研究

针对单纯PI控制的缺点,对光伏并网系统中逆变器的控制进行了改进,提出重复控制和PI控制相结合的电流跟踪控制策略。重复控制可以抑制网侧和负载侧对并网输出电流的周期性扰动,降低并网电流的总谐波畸变系数;PI控制则利用偏差调节原理,使逆变器输出并网电流实时跟踪参考正弦给定信号。此外,加入预测算法以便消除逆变器开关器件和输出滤波网络的延迟影响,使并网电流与电网电压相位趋于一致。实验结果表明,新的控制策略可有效改善并网电流波形,同时可保证逆变器输出电流与电网电压同频同相。     

基于双阶广义积分的单相光伏并网逆变器灵活功率控制

针对单相光伏并网逆变器的特点,提出一种在静止坐标系下单相光伏并网逆变器的灵活功率控制方法。通过双阶广义积分算法得到与电网电压同相以及滞后电网电压90°的2个正交电网电压。在静止两相坐标系下通过比例准谐振控制实现对给定电流的快速跟踪。实验结果表明:该控制方法可实现有功功率和无功功率的解耦控制,系统具有良好的静态、动态性能。     

弱电网下计及锁相环影响的并网逆变器稳定性提升方法

并网逆变器通常使用锁相环获取电网电压同步信息。在弱电网中,电网阻抗不可忽略,公共耦合点处的电压扰动使得锁相环输出相角存在偏差,从而影响对并网电流的控制,不利于并网逆变器的稳定运行。为抑制锁相环引入的扰动、增强并网系统的稳定性,提出一种基于非理想广义积分器的改进小信号补偿控制方法。首先,在dq坐标系下建立考虑锁相环影响的LCL型三相并网逆变器小信号模型。然后,分析加入小信号补偿前后并网逆变器等效输出阻抗的变化特征,针对小信号补偿方法对稳定裕度的提升效果随频率升高减弱这一问题,在小信号补偿的基础上加入微分补偿通路,微分项由非理想广义积分器等效替代。在电网阻抗宽范围变化时,采用所提方法可以确保并网逆变器始终保持良好的稳定裕度,增强了并网逆变器的稳定性和动态性能。最后,通过实验验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

电流跟踪控制的风力发电并网逆变器研究

在风力发电系统中,并网逆变器的控制是实现电能转换与传输的重要环节。系统采用电流瞬时反馈控制,直接以电网电压同步信号作为逆变器输出电流跟踪指令;通过对网侧电流的闭环跟踪控制,实现单位功率因数向电网馈送电能,并根据三相电压源型并网逆变器开关函数的数学模型进行了控制系统仿真研究。仿真和实验结果均表明,采用该控制策略可以改善馈网电流质量,提高了并网逆变器的稳定性和动态性能。     

电网电压不平衡下燃料电池并网逆变器功率控制

基于参考指令变更的三相并网逆变器功率控制方法,通过调节影响功率波动的参考指令内的谐波分量可以实现逆变器电流质量和功率波动间协调控制,但不能实现三相电压不平衡下负序交流分量的无静差调整。针对此问题,提出了三相电压不平衡下燃料电池三相并网逆变器功率控制方法,构建了燃料电池三相并网逆变器电路拓扑结构。在此基础上采用无锁相环直接功率控制方法,采用全通滤波器对并网逆变器电路中的电压和电流基波分量进行90°相移,消除2倍频的负序交流分量,实现并网逆变器有功功率和无功功率的有效控制。仿真结果证明,所提方法控制的并网逆变器进网电流谐波含量为0.33%,输出电流正弦度较高,电网电压不平衡状态下仍能坚持对电流进行控制。该方法功率控制效果好,具有较强的安全性。     

双极型光伏并网系统逆变器故障分析

建立了双极型的光伏并网仿真模型,采用基于电导增量法的最大功率跟踪控制,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控制电路中通过PI调节实现.实现了逆变器输出的电压和电网侧电压的同频同相.对单、双重逆变器典型故障的波形进行了分析,双重逆变器改善了输出波形,更利于电网.     

带有滤波电容电流补偿的风电并网逆变器控制

分析了并网逆变器的控制策略,采用电网电压矢量定向和d, q轴电流闭环控制实现有功功率和无功功率的解耦控制。重点对输出滤波电容对并网电流相位的影响进行了分析,并对此提出了一种采用滤波电容电流补偿的方法。对比仿真结果表明,该补偿方法很好地消除了电网电压和并网电流的相位差。理论分析与仿真结果表明,带有滤波电容电流补偿的并网逆变器能够快速实现功率解耦控制,具有良好的动静态性能。     

面向不平衡电网的并网逆变器基于BP神经网络的多目标协调优化策略

为了提高并网逆变器在电网电压不平衡条件下的输出电能质量,提出一种基于BP神经网络自适应调整电流指令值,实现并网逆变器多种控制目标协调的优化策略。首先,利用自适应降阶广义积分器实现电网电压正负序的准确提取,提高控制系统的鲁棒性;然后根据单控制目标计算所得的并网电流指令值,建立一个通过改变控制参数即可实现不同控制目标的电流表达式,再结合BP神经网络对电流表达式参数进行优化,实现多种控制目标之间的协调,提高输出电能质量。最后在Matlab/Simulink中进行仿真验证,仿真结果表明了所提控制策略的正确性和有效性。     

单相双级式光伏并网逆变器

分析了单相双级式光伏并网系统的工作原理,使用直流电源加可变电阻来模拟太阳能电池的输出特性曲线,并对其可行性进行了理论分析.提出了一种改进的变步长占空比扰动法,提高了系统的快速性和高效性.详细分析了以DSP为核心的单相光伏并网逆变器的并网策略,设计了并网逆变器的电压、电流双闭环控制系统.其中外环为直流电压控制,控制并网逆变器直流输入端电压稳定;内环为并网电流控制,控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频、同相.在锁相跟踪控制中,提出了一种软硬件相结合的改进方法,可有效提高跟踪锁相的精度.实验结果表明所设计的并网逆变器能够实现最大功率点跟踪,并能实现输出电流精确跟踪电网电压,功率因数可达0.998.     

三相并网逆变器模型电流预测控制技术

针对三相并网逆变器的特点,在dq旋转坐标系下,提出了一种模型电流预测控制方法。在每一个采样周期,根据预测模型,对三相并网逆变器的8个电压矢量进行在线评估,使价值函数最小的电压矢量在下一个采样周期应用,实现了对d轴和q轴给定电流的快速跟踪。同时采用电网电压定向的矢量控制策略,实现d轴电流和q轴电流解耦控制,使d轴电流控制并网逆变器的有功功率,q轴电流控制并网逆变器的无功功率。实验结果表明:采用模型电流预测控制的三相并网逆变器有很好的静、动态特性。从而验证了该方案的可行性和正确性。     

重复PI控制的五电平光伏并网逆变器

介绍了一种双向开关型五电平逆变器,并提出了重复控制和PI调节相结合的复合控制方案。重复控制可以抑制网侧和负载侧对并网输出电流的周期性扰动,降低并网电流的总谐波畸变系数;PI调节使逆变器输出并网电流实时跟踪参考正弦给定信号,从而使系统具有良好的稳态和动态特性,提高对逆变器的控制精度。仿真和实验表明,用重复PI控制的五电平逆变器输出并网电流波形稳定,谐波畸变率小,并能实现实时快速跟踪电网电压相位,使系统工作在高功率因数状态下。     

网压不平衡下并网逆变器的控制方案研究

针对电网电压不平衡时光伏并网逆变器功率波动与并网谐波电流畸变率大的问题,提出一种静止坐标系下采用准比例谐振控制的LCL滤波器的三相并网逆变器不平衡控制方案。首先以有功功率无波动为控制目标,采用瞬时功率理论推导出并网给定的电流指令,给出了电网电压正负序的获取方法,然后利用LCL滤波器的高效滤波特性,在αβ静止坐标系下建立了基于QPR调节器的有源阻尼的并网模型,最后在MATLAB/SIMULINK平台上进行了仿真验证,结果表明在电网电压出现不平衡时,控制系统能够抑制输出有功功率的2倍频振荡,且并网电流谐波畸变率低,从而验证了控制策略的有效性。     

光伏并网发电系统逆变器的研究

采用双闭环跟踪控制方式,结合电网电压前馈控制方案,实现并网电流与电网电压同步。为了削弱市电网中周期性扰动信号对逆变器输出电流的影响,电流环采用重复控制策略,并通过MATLAB/Simulink仿真,验证该控制策略的有效性。     

民用光伏并网逆变器不定向穿越控制技术研究

提出了一种基于电压前馈控制的民用光伏并网逆变器不定向穿越控制策略,对并网逆变器的有功输出及无功补偿控制进行了研究。基于电压前馈控制,该策略能够在电网电压发生不定向突变的瞬间,对由比例积分(PI)闭环控制延时和功率平衡原则等原因造成的并网电流突变进行抑制,实现对电网电压的瞬时跟踪;结合对并网逆变器有功输出及无功补偿控制的研究,该策略能按需实现对有功输出及无功补偿的动态调节。通过模拟电网电压不定向突变进行实验,验证了该策略的可行性和有效性。     

基于TMS320LF2407的光伏并网逆变器的研究

在介绍光伏并网逆变器的基本原理和拓扑结构基础上，提出基于TMS320F2407型DSP的单相电压源输入、电流输出控制方式的并网逆变器设计方案。采用电导增量法跟踪控制太阳电池的最大功率点，利用TMS320F2407芯片产生相应的SPWM波控制功率器件的导通与关断，使用零电流跟踪误差控制实现并网电流无静差的跟踪电网电压，最终实现了快速稳定追踪太阳电池最大功率，并以与电网电压同频、同相正弦电流波形送入电网，提高了系统逆变效率和可靠性。     

孤立微电网中基于输出电压复合控制的电压源型并网逆变器谐波电流抑制策略

针对具有平衡谐波电压扰动的孤立水光互补微电网系统,根据叠加原理提出一种电压源并网逆变器并网谐波电流抑制策略。首先利用陷波器将网侧电压基频与谐波分量进行分离,利用下垂功率控制器对逆变器输出端基频电压分量进行下垂控制;同时逆变器电压电流内环采用基于旋转坐标系的比例积分与谐振混合控制器,在保证逆变器向电网注入基频电流的同时,提高逆变器控制环路对网侧电压谐波分量的跟踪能力,通过减少网侧与逆变器输出端谐波电压误差的方法,降低系统并网电流的谐波含量;最后仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。     

并网逆变器电压支撑的参考电流值

为了使新能源并网逆变器在电网故障时,安然度过电压暂降,并通过注入无功功率以支撑电网电压,提出了实现三相电压均衡、提升或消除有功功率波动为控制目标的并网参考电流值的设置方案。首先分析了电网电压不平衡下,αβ静止坐标系中电压正负序分量、电网电流与功率的关系,引入参数k控制无功电流中正序与负序分量间的关系,推导出电网参考电流的表达式,以及消除有功功率振荡的k取值范围。再对最大并网电流进行了限制,以穿越电网故障,使并网逆变器不脱网。最后通过采用αβ静止坐标系中比例谐振电流环控制,三相并网逆变器在不同参考电流下实现了电网电压提升、均衡或者抑制有功功率振荡的功能。     

电网电压不平衡时的改进虚拟同步机控制策略

在电网电压不平衡并网逆变器瞬时功率数学模型基础上,分析了传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制在电网电压不平衡时存在的问题:逆变器输出电流三相不平衡,输出有功功率及无功功率出现2倍电网频率波动,提出了一种改进型VSG控制策略。改进后的控制策略在dq坐标系下,利用平衡电流VSG控制得到基准正序电流指令,结合电网电压不平衡参数以及瞬时功率数学模型,得到不同控制目标下,并网逆变器正、负序电流指令值,并分别对正、负序电流指令进行跟踪得到正、负序电压调制信号,将正、负序电压调制信号合成为最终调制信号。改进后的VSG控制策略不改变VSG控制机理,保留VSG原有控制特性,分别实现了输出电流三相平衡,抑制有功或无功功率2倍电网频率波动的控制目标。仿真及实验结果表明所提出控制策略的有效性。