微电网孤岛工况下基于四桥臂变流器的不平衡负载分配策略

为实现负载功率的合理分配,微电网中的变流器并联运行时通常采用基于有功功率-频率、无功功率-电压的下垂控制策略。随着系统中不平衡负载的增加,传统的下垂控制策略已不能保证不平衡负载电流的准确分配。为解决上述问题,本文采用三相四桥臂作为微电网变流器拓扑,分析了负载电流不平衡分量的分配机理以及零序环流的产生原因,提出一种基于负序、零序虚拟阻抗的电流均分策略。该策略与正序功率下垂控制结合,通过设置各序的虚拟阻抗以减小线路阻抗对变流器负载电流分配的影响,实现对负序、零序电流的合理分配。最后,通过实验对所提出的并联控制策略进行验证。实验结果表明,在不平衡负载工况下,采用该控制策略的四桥臂变流器并联运行稳定,能够实现对负序、零序电流的准确均分,并有效抑制零序环流。     

基于龙贝格观测器的微电网功率均分控制策略

针对离网并联逆变器的功率分配问题,以及负载不平衡条件下三相电压不平衡度过大,设计了微电网应对负载不平衡的控制策略。设计了三相电网电压的龙贝格观测器,并证明其稳定性。该观测器同样可用于三相电流的观测。采用分序虚拟阻抗,独立配置正序虚拟阻抗和负序虚拟阻抗,使逆变器输出功率均分,并减小负序网络下线路阻抗引起的不平衡电压。改进有功下垂方程,使母线电压保持在传统有功下垂方程给定电压值附近。在Matlab/Simulink仿真平台和搭建的逆变器并联系统中,验证该控制策略的有效性,仿真结果和实验分析表明:设计的观测器能够准确地获取电压和电流的正、负序分量;此处控制策略在功率均分的前提下,大幅降低了三相电压不平衡度,提高了电能质量。     

不平衡工况下基于虚拟阻抗法的并联三相四桥臂逆变器的桥臂控制

不平衡工况下,三相四桥臂逆变器并联系统不仅可以输出平衡的三相电压波形,而且还可以拓展系统的容量。与传统的三桥臂逆变器并联系统相比,三相四桥臂逆变器并联系统需要对正序、负序和零序电流进行控制,因此三相四桥臂逆变器的并联控制系统更为复杂。该文对三相四桥臂逆变器并联运行时,各序电流的分配进行了分析。为了使逆变器输出的正序、负序和零序电流能够按并联逆变器的容量分配,提出了正序电流使用下垂控制、负序电流与第四桥臂电流使用虚拟阻抗法分别控制正序、负序和零序电流的分配,并且对三相四桥臂逆变器的前三桥臂与第四桥臂分别进行控制,最终在不平衡工况下使并联三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡且输出电流和输出功率按并联逆变器的容量分配,减小系统的环流。仿真和实验验证了该方法的有效性。     

孤岛微电网逆变器不平衡负载下的控制策略

提出一种孤岛微电网逆变器在不平衡负载下的控制策略,采用分序网络解耦控制,在虚拟同步发电机(VSG)控制的基础上引入自适应负序补偿环.对三相负载不平衡下的电路进行分析,得到逆变器分序网络等效电路和逆变器间负序环流产生机理.通过分序网络解耦控制得到电压环参考电压各序分量,引入分序网络虚拟阻抗改进逆变器各序输出阻抗.正序网络采用VSG控制实现正序调频调压和电流的自主分配,负序网络加入负序补偿环抑制微电网三相电压负序分量.详细分析了微电网电压负序分量与负序补偿系数和逆变器输出电流负序分量的关系.负序补偿环采用自适应控制,在实现微电网三相电压平衡的同时根据逆变器额定容量自主分配输出电流负序分量.建模仿真结果验证了所提控制策略的有效性.     

基于负序补偿微源逆变器带不平衡负载研究

三相四线制微源逆变器在不平衡系统中具有独特优势,因此可作为微电网中变流器拓扑。为了改善微电网系统离网运行工况下带不平衡负载时的供电质量,提出一种改进负序控制方法。基于对称分量法和叠加原理对三相微源逆变器在不平衡负载下产生三相输出电压不对称的机理进行系统分析,得到了输出电压正序、负序、零序分量不同的补偿特性。设计了一个简单可行的同步正/负序参考系控制器,有效地补偿了不平衡负载引起的微源逆变器输出电压畸变,保证了微源逆变器在不平衡负载下能维持三相平衡输出电压。最后通过仿真和实验验证了理论分析和所提控制方法的正确性。     

基于三相四桥臂的不均衡负载逆变仿真分析

三相逆变器在较重的不平衡负载影响下输出的电压波形会畸变.基于三相四桥臂逆变器给出了解决这一问题的控制策略.使用９０°对称分量法对各序电压进行分解,分解后的正序与负序分量使用双闭环 PI方法进行控制,零序分量则采用虚拟构造αβ坐标系进行控制,最后用三维空间电压矢量调制算法 (３D-SVPWM)产生控制脉冲驱动四桥臂逆变器.仿真结果证实了控制策略的有效性,三相四桥臂逆变器在带三相不平衡负载的情况下输出也是均衡的.     

不平衡工况下并联高频链矩阵式三相四桥臂 逆变器分序控制

为了改善并联系统在不平衡工况下出现的输出电压不平衡、功率不均分的问题,提出了一种针对三相四桥臂逆变器的分序控制方法;同时,为了削弱三相四桥臂这种带中线的系统固有的共模电压干扰问题,采用了高频链矩阵式三相四桥臂的拓扑结构。由于系统中的零序分量全部流经第四桥臂,故可将第四桥臂与前三桥臂分开进行独立控制;为了实现并联系统各逆变器的容量匹配,提出在前三桥臂上采用两相静止坐标系下无耦合的虚拟阻抗相匹配的下垂控制,而第四桥臂采用独立虚拟电阻控制的方案。与传统方案相比,该方案优化了虚拟阻抗设计结构的同时解除了各坐标轴间的耦合,方便了闭环控制器的设计,同时还能在一定程度上滤除电流噪声,提高输出电压质量。最终可在实现不平衡工况下并联高频链矩阵式三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡的同时按容量分配负载消耗的功率。仿真和实验验证了该方法的可行性和正确性。     

基于三相四桥臂逆变器的虚拟同步发电机分序控制策略

分析了虚拟同步发电机的常规控制策略,指出了其隐含的正序阻抗、负序阻抗及零序电抗相等的约束条件,进而分析了在三相不对称环境中常规控制策略存在的问题。结合同步发电机的正负零序网络模型,提出了基于序网络模型的虚拟同步发电机控制策略,并设计了基于三相四桥臂逆变器的序网络模型实现方案,分析了多机并联时的虚拟阻抗设计原则。仿真验证了序网络模型实现方案的正确性,并验证了序网络模型在改善逆变器输出电压三相不平衡度方面的优势以及多机并联时的阻抗设计原则,证明了序网络模型在不对称负载运行方面的优势?     

基于阻抗分析的三相逆变器负载不平衡控制

通过逆变器输出阻抗的分析,得出了三相逆变器输出电压不平衡的根本原因,提出通过设计适当的闭环控制来减小逆变器输出阻抗,以减小三相输出电压不平衡度的控制思想。本文根据三相输出电压不平衡时的特点,提出了通过DSC提取出负载电压及电感电流中的正序、负序分量,分别在正序dq坐标系及负序dq坐标系下对正序分量及负序分量采用电压、电流的双环前馈解耦控制的方案,用于对逆变器负载不平衡引起的输出电压不平衡的控制。闭环输出阻抗的分析显示,该控制方案在整体减小闭环系统输出阻抗的同时,能够大幅有效地减小负序分量对应输出阻抗。仿真与实验结果证明,该控制方案对不平衡负载引起的输出电压失衡有较好地控制作用。     

不平衡负载下三相UPS逆变器的研究

三相电压的对称输出是衡量交流电源性能的一个重要指标。提出了一种新型的三相UPS逆变器系统,利用Δ/Z0型变压器为三相不平衡负载造成的零序电流分量提供通路,再通过设计正、负序双PI控制器抑制不平衡负载中负序电压分量。从而解决零序电压和负序电压造成的三相电压不平衡问题,使该三相UPS逆变电源系统可带三相不平衡负载。试制一台60k VA的三相UPS样机,并给出实验结果。     

不平衡负载下三相离网逆变器的序阻抗建模及特性分析

孤岛微电网中三相负载不平衡是引起微电网电压不对称的主要原因。为了清晰直观地分析和改善电压不对称问题,从序阻抗角度,采用一种谐波线性化方法,建立了不平衡负载下三相离网逆变器采用无正负序分离电压控制模式的正负序阻抗模型,在不同PI控制参数、不同的运行工况下对三相离网逆变器的正负序阻抗特性进行了对比分析。分析表明PI控制参数对正负序阻抗特性影响较大,运行工况产生的影响较小。然后在三种不同运行工况下,对单序dq控制模式和无正负序分离电压控制模式进行了仿真对比分析。得到的序阻抗特性曲线和输出波形表明:采用单序dq电压控制模式时离网逆变器的输出电压幅值不平衡度高,而采用无正负序分离电压控制模式时,由于三相离网逆变器的负序等效输出阻抗在基频下较小,不平衡负载引起的负序电流流过阻抗产生的压降也较小,使逆变器的输出电压幅值基本保持平衡。最后,仿真验证了无正负序分离电压控制模式下的序阻抗模型的有效性。     

不平衡负载下逆变器并联系统电能质量治理

针对多逆变器并联系统输出侧电压不平衡的问题,提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度抑制策略,旨在提升电压质量.首先对逆变器输出电压进行分析,得出负载电流中的负序分量是导致逆变器输出电压三相不对称的原因,进而提出基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,其中负载电流中的全部负序分量由从逆变器承担,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持逆变器输出端电压稳定.所提控制策略将电能质量治理功能嵌入到从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的不平衡度,避免了增加额外的电能质量治理装置.最后,基于PSCAD仿真和实验对所提控制算法的有效性进行了验证.     

三相逆变器不平衡负载条件下双环控制策略

三相输出电压对称是对三相逆变器的重要要求之一,在三相逆变器中,输出电压不对称主要是由于三相负载的不平衡引起的.基于对称分量法和叠加原理对三相逆变器在不平衡负载下产生三相输出电压畸变的机制进行了系统分析,得到了输出电压正、负序分量不同的补偿特性,提出了不平衡负载条件下维持逆变器输出对称性的控制方法.算例结果验证了该方法的有效性.     

多逆变器并联系统输出电压不平衡度补偿策略

为解决多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的问题,在此提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度改善策略.首先分析非对称负载导致多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的原因,进而采用基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,利用其余从逆变器可用容量来补偿负载电流中的全部负序分量,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持逆变器输出端电压稳定.所提控制策略将电能质量治理功能嵌入到从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的不平衡度.最后,基于PSCAD仿真对所提控制算法的有效性进行了验证.     

微网逆变器不平衡负载控制技术研究

微电网逆变器的一个重要性能是离网时在三相负载不平衡情况下仍能维持三相输出电压的对称性。传统对称分量法与叠加原理虽然能在三相逆变器带不平衡负载时通过对输出电压正、负、零序分量的不同补偿来维持三相电压的平衡,但该方法运算量大,不宜控制。针对微网逆变器接不平衡负载的情况,提出一种简单有效的系统控制策略,即谐振控制器的控制方法。该控制策略免去常规控制中所需电压/电流正负序分离及环路单独控制,极大简化了系统控制结构。仿真和实验结果验证了该方法能有效抑制由不平衡负载引起的输出电压畸变,获得高质量输出电压波形。     

非对称负载下逆变器电压不平衡度抑制策略

为解决多逆变器并联系统输出端电压出现三相不对称的问题,本文提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度改善策略.首先,分析非对称负载导致多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的原因.其次,采用基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,利用其余从逆变器可用容量来补偿负载电流中的全部负序分量,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持逆变器输出端电压稳定.所提控制策略将电能质量治理功能嵌入到从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的不平衡度.最后,基于PSCAD仿真对本文所提控制算法的有效性进行了验证.     

感性逆变器并联动态性能分析及多环控制策略

在低压微电网多逆变器并联系统中,应用传统下垂控制法会导致逆变器间的环流较大及功率均分精度较低,且往往会引起动态性能的问题。针对上述问题,该逆变器将其等效输出阻抗设计为感性,抑制逆变器输出阻抗和电网阻抗间的谐振,进一步降低电压畸变。通过设计感性虚拟感抗,给出了感性逆变器并联的多环功率精确分配方法,包括功率下垂控制外环、虚拟阻抗中间环及输出电压控制内环。并在传统下垂法中额外加入瞬态下垂分量,运用小信号建模分析表明控制方程系数的匹配能较大的影响瞬态响应,合理的参数设计有利于动态性能的提高。仿真和实验验证了所提控制方法的有效性。     

基于阻抗功率下垂的并联逆变器功率均分策略

传统下垂控制逆变器并联时,因为线路阻抗差异导致负载功率分配不均.在此提出了一种基于阻抗功率下垂的功率均分策略,该控制策略使用了合适的前馈信号消除了逆变器固有阻抗的影响,然后使用逆变器输出的视在功率作为调整其虚拟阻抗的基准,从而实现了虚拟阻抗的自适应调节.该方法不需要高带宽的通信线路,即可有效提高逆变器并联时的负载均分能力,并且具有较好的动态性能.仿真与实验结果验证了所提方法的有效性.     

孤岛模式下并联VSG的无功均分控制策略

微电网运行在孤岛模式下,光伏逆变器采用虚拟同步发电机(VSG)控制方式并联,各逆变器传输阻抗的差异及负载切换,会导致并联VSG无功功率分配不均问题。针对此问题,提出一种基于虚拟阻抗和动态下垂系数的无功均分组合控制策略。分析并联VSG的功率分配机理,通过线路阻抗观测器构造虚拟阻抗,引入VSG输出无功变量构造动态下垂系数,两者对VSG的输出电压进行自适应调整,控制逆变器输出的无功功率,实现无功功率按容量均分。仿真与实验结果表明所提控制策略将无功功率差值从317 var减小到66 var,无功功率输出偏差从16.7%减小到3.5%。     

光伏并网逆变器并联运行的预测控制研究

以逆变器输出端电压为切入点重新推导了并联功率理论,提出新的下垂控制策略。将光伏逆变器并联系统的下垂控制与三相光伏并网逆变器的模型预测控制相结合,由下垂控制部分实现并联逆变器输出有功、无功功率对其输出电压幅值及相位控制,并以此作为预测控制的参考电压信号,经优化后,选择最优控制量作用于三相光伏逆变器。实验结果表明,在空载投入负载,部分动力丢失情况下,该控制策略均能较好地实现对并联系统负载功率的均分及对各并联光伏逆变器的优化控制。