独立型微电网中主电源逆变器的控制算法

独立型微电网中,作为主电源的逆变器要求其输出电压幅值和频率在不同负载下维持一定范围内的恒定。提出了一种用于独立型微电网的主电源逆变器的控制算法,该方法采用电压外环、电流内环双闭环控制算法。电压外环采用重复控制-比例谐振(PR)控制复合的控制算法,重复控制通过抑制开关死区和非线性负载等引起的电压谐波分量以提高对输出电压波形质量,利用比例谐振控制以保证对基频电压给定信号的无静差跟踪;电流内环采用电感电流反馈,用于增加系统的阻尼,提高系统的稳定性。将设计的控制算法应用于仿真和平台实验,结果表明,电压控制的最大静态偏差为0.6%,最大电压总谐波失真为4.3%,且在非线性负载和负载突变下有良好的动态响应。     

一种适用于微电网状态无缝切换的混合控制策略

针对传统微电源逆变器控制算法需要在微电网并网和孤岛运行时切换的弊端,提出一种适用于微电网无缝切换的混合控制策略。该混合控制策略算法可以同时支持并网和孤岛运行状态,消除了在微电网状态切换时由于软件进行切换所带来的冲击。该算法在并网阶段微电源逆变器具有有源滤波器功能,消除非线性负载对电网带来的谐波电流;其电压环采用比例谐振控制器有效消除孤岛时微电源逆变器输出的电压静差。仿真结果验证了控制策略的正确性。     

一种用于静止式中频电源的比例谐振控制策略

针对静止式中频电源基波频率高,传统的控制方法谐波抑制困难且难以实现无静差输出等问题,依据变压器等效理论,建立了静止式中频电源数学模型。在详细分析了比例谐振控制策略的原理和特性的基础上,提出了一种双闭环比例谐振控制策略,即负载电流内环和负载电压外环均采用比例谐振控制的算法,并结合系统稳定性判据给出了各主要控制参数的设计方法。仿真和实验结果表明,双闭环比例谐振控制策略可以有效地抑制负载扰动影响,控制器参数的调节性强,带宽调节裕度大,且对低次谐波具有选择性补偿功能,满足非线性负载要求,保证输出电压总谐波含量小于2%。     

基于比例谐振与重复控制的高性能逆变器研究

在分析单相逆变器结构及比例谐振控制算法基础上,根据逆变器的谐波特点,提出一种比例谐振与重复控制相结合的控制策略.通过重复控制的内模原理抑制逆变器输出波形的谐波畸变,与传统的比例谐振控制相比,重复控制引入能有效提高逆变器输出电压电流波形质量,降低系统谐波总畸变率.实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性.     

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。     

计及降阶混合控制算法多逆变器并联系统谐振抑制策略

针对LCL型多逆变器并联系统的3类谐振问题,提出了一种降阶新型混合控制算法的谐振抑制策略.该谐振抑制策略基于逆变器分层控制结构,将电流预测模型控制与二自由度控制原理相融合.其中,电流内环控制层采用电流预测模型控制消除其PI控制器及PWM调节器,实现电流内环传递函数单位化;电压外环控制层利用二自由度控制原理,构建被控对象逆模型,实现电压外环传递函数单位化.控制层内、外环的传递函数单位化使谐振传递函数分子、分母间最高阶差降低,从而使得谐振传递函数的伯德图中无谐振尖峰.最后,基于MATLAB/Simulink平台进行仿真验证,结果表明面对不同的谐波源,所提策略均能够保证并网电流的总谐波畸变率小于4％,可有效抑制多逆变器并联系统的谐振.     

具备非线性负载控制的准Z源逆变器控制策略

针对离网型分布式发电系统,研究了由准Z源逆变器和单相全桥逆变器组成的电路基本工作原理,深入分析了一种具有非线性负载电压波形控制能力的准Z源逆变器控制策略。提出了直接对准Z源直流母线电压的峰值进行采样与控制的方法,研究了重复控制+比例控制的复合控制实现负载电压外环控制以及采用比例控制电感电流内环控制来改善非线性负载下输出电压的谐波含量(THD)的方法。实验结果验证了此处系统控制策略的有效性及可行性。     

LCL并网逆变器新型电流双闭环控制策略研究

提出了一种新型的LCL型并网逆变器电流双闭环控制策略。内环采用电容电流反馈增加LCL并网逆变器系统阻尼,以抑制LCL输出滤波器带来的高频谐振问题;外环采用重复PR复合控制策略实现对并网电流的高性能控制,以抑制电网电压波动和非线性负载对并网电流的影响,实现对基频信号的无静差控制和高功率因数并网。在此理论分析的基础上研究了控制系统的稳定性,提出LCL并网逆变器电流双闭环控制器优化设计方案。最后通过仿真验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

LCL并网逆变器新型电流双闭环控制策略研究

提出了一种新型的LCL型并网逆变器电流双闭环控制策略。内环采用电容电流反馈增加LCL并网逆变器系统阻尼,以抑制LCL输出滤波器带来的高频谐振问题;外环采用重复PR复合控制策略实现对并网电流的高性能控制,以抑制电网电压波动和非线性负载对并网电流的影响,实现对基频信号的无静差控制和高功率因数并网。在此理论分析的基础上研究了控制系统的稳定性,提出LCL并网逆变器电流双闭环控制器优化设计方案。最后通过仿真验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

基于状态空间模型的双Buck逆变器复合控制

双Buck逆变器由于无桥臂直通、可靠性好等优点而被广泛应用,然而当负载突变时输出波形质量较差。在建立逆变器控制系统状态空间模型的基础上,引入了电流内环PI控制、电压外环重复控制的复合控制策略。其中,电流内环PI控制,可实现系统快速动态响应,解决负载突增输出电压跌落问题;电压外环重复控制提高系统稳态精度。相比传统PI双闭环控制,该复合控制策略下的系统可实现无静态误差,可有效提高控制精度及输出波形质量,增强抗负载突变扰动能力。仿真与实验结果验证了该方法的有效性及可行性。     

一种离网型并联逆变系统鲁棒电压控制方法

针对带非线性负载的离网型并联逆变系统,设计了一种鲁棒电压控制方法。该电压控制采用串级结构:电压反馈补偿环节、电流跟随内环、比例-谐振-微分(PRD)电压控制外环。电压反馈补偿环节和电流跟随内环实现逆变滤波系统的降阶,便于外环控制器的设计;PRD电压控制外环对基波和特征次谐波分量采取并行准谐振控制,微分环节可进一步降低闭环系统阶次。所提鲁棒电压控制方法无需引入额外负载电流反馈补偿项,便可实现抵抗负载电流扰动,实现高精度电压跟随效果,避免补偿项采样和计算延时引起的低鲁棒性问题。实验结果表明:所提出的鲁棒电压控制方法能够提高并联逆变系统的功率均分效果,降低逆变系统之间的环流,具备抵御非线性负载扰动的能力。     

基于双闭环控制的单相逆变器研究

针对逆变器带非线性负载时畸变电流在逆变器出阻抗上产生谐波压降导致输出电压波形畸变的问题,建立了单相逆变器的数学模型,确定了固定开关频率的电压外环电感电流内环的瞬时值双闭环控制策略,采用单极性倍频调制方式,搭建了以STM32为控制核心的单相逆变器实验样机并进行了相关实验.实验结果表明,在双闭环控制策略控制下逆变器输出电压波形可得到及时补偿,输出电压波形正弦度高,电压谐波含量小.     

动态电压恢复器比例谐振控制

针对动态电压恢复器(DVR)的快速和精确电压补偿问题,提出一种基于比例谐振控制的DVR双环反馈控制策略,电压外环将电容电压和指令输出电压比较,得到的电压偏差信号经过比例谐振控制器,控制器输出信号交给电流内环处理,而电流反馈内环采用简单比例控制以保证系统的快速性.将比例谐振控制器应用于DVR输出补偿电压控制策略中,可实现对指令补偿电压信号的无静差跟踪.在比例谐振控制器频率特性分析的基础上,详细分析离散域下引入控制延时的DVR反馈环控制系统.分析表明电流内环具有可靠的稳定性,作用于电压外环的比例谐振控制保证了系统的稳态精度,以及对负载电流的抗干扰能力,整个控制系统具有良好的动态和稳态性能.仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的有效性.     

一种高性能的单相逆变器多环控制方案

提出了一种高性能的单相逆变器控制策略.该方案在电压电流双闭环控制基础上增加了外层的重复控制器.在实现输出电压解耦和扰动电流补偿后,电压外环采用比例积分环节,电流内环采用比例环节的控制器.理论分析证明在这种双环结构下,可以实现任意配置闭环极点,因而使逆变器达到了很快的响应速度及较好的稳态精度.位于内层的双环瞬时控制器改善了系统的动态特性,位于外层的重复控制器提高了稳态精度及抗非线性负载扰动的能力,两种控制器各司其职,互为补充,为单相逆变器波形控制提供了一种接近完美的控制方案.最后在一台基于DSP TMS320F240的单相PWM逆变器实验装置上验证了该控制方案的正确性.     

基于双环控制的三相SVPWM逆变器研究

提出一种基于电压电流双环控制的三相SVPWM逆变器，分析了其两相同步旋转坐标系下的数学模型并由此构建了系统的电压电流控制器。为了提高系统的动态响应特性及抗扰能力，电压外环包含了负载电流前馈及输出滤波电容电流解耦，电流内环包含了输出电压前馈及输出滤波电感电压解耦。20kVA实验样机的实验结果表明，该逆变器具有良好的非线性负载能力。     

改善孤岛微电网电压波形质量的方法

针对孤岛微电网公共交流母线电压对称性和波形质量易受不平衡非线性负载影响的问题,采用组合式三相逆变器作为各分布式电源的拓扑电路,并设计了提高逆变器输出电压质量的控制策略。首先,分析了不平衡非线性负载下影响微电网电压质量的原因,得出逆变器的参考电压的平衡性和系统等效阻抗的降低是提高电压质量的2大要素。然后,设计了平衡的参考电压控制使逆变器各相产生对称的参考电压;提出了自调整频率下的比例谐振电压控制器及其离散化下的系数自调整策略,同时增加输出电流前馈控制。这些方法在提高系统开环增益的同时可有效减小逆变器各次频率处的输出阻抗,改善因逆变器输出阻抗压降带来的不平衡和电压波形质量问题。最后通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。     

永磁直驱变速恒频风电系统并网逆变器研究

针对永磁直驱风电系统,采用全功率脉宽调制(PWM)逆变器实现变速恒频并网。并网逆变器采用基于电网电压定向的矢量控制策略。构建电压外环和电流内环,电压外环用于稳定直流电容电压,电流内环实现有功能量和无功能量的解耦输出。仿真和实验均表明该控制方法可实现系统单位功率因数运行,注入电网电流正弦度较高,并网电流总谐波畸变率(THD)低于5%,且系统具有较好的动、静态性能。     

基于状态反馈与谐振控制的逆变器控制技术

传统的电压型无源逆变器常用于不间断电源(UPS)系统等需要高性能输出电压控制的场合。电压型逆变器每相接LC滤波器输出交流电压,在逆变器中,由于2阶LC滤波器的存在,空载或带有谐波污染的负载对逆变器输出电压特性不利,故此处采用输出电压反馈抑制谐振问题。同时为了提高输出电压的动态性能和精度,电压环采用谐振控制器。实验验证了这种基于状态反馈与谐振控制的方法的有效性。     

微电网分布式电源的分层控制策略研究

研究了分布式电源接入对微电网的影响,提出了微电网分布式电源的分层控制方法,实现了对微电网电压与功率的控制.根据微电网可以孤岛和并网运行的特性,采用两层控制方法.初级控制采用改进下垂控制方法,给出了基于电压外环、电流内环和功率环等的反馈控制器.二级控制通过初级控制信号重新控制逆变器的输出电压幅值和频率,使之重新达到平衡,能够实现系统运行的稳定.通过Matlab/simulink仿真,分析了微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律,结果表明了微电网中分布式电源分层控制策略的有效性.     

基于电流状态反馈的串联电压质量调节器比例谐振和谐波补偿控制

提出了一种基于电流状态反馈的比例谐振和谐波补偿的串联有源电压质量调节器控制方法。外环采用比例谐振控制器,并与谐波补偿器相结合,使系统具有谐波补偿能力;内环采用电感电流状态反馈,降低系统的谐振峰,并且增强系统的稳定性;同时,引入了负载电流前馈来增强系统对负载扰动的抑制能力。论文对所提出的控制方法进行了详细的理论和仿真分析,并在单相2kVA串联有源电压质量调节器实验装置上进行了验证。仿真和实验结果均证明了所提控制方法的正确性和有效性。