基于双序前馈解耦的光伏逆变器并网控制策略

为了消除三相不平衡LCL型光伏并网逆变器在同步旋转坐标下耦合项对电流控制性能的影响,该文提出适用于逆变侧电流反馈的双序前馈解耦的方法。通过双旋转剔除耦合项中负序直流量,使用正序直流量进行前馈解耦,实现电网电压和变换耦合项对控制环路的零干扰。在PI控制的基础上加入重复控制,抑制死区效应,降低并网电流谐波含量。通过仿真和实验,验证所提控制策略的有效性。     

三相PWM整流器电流解耦双闭环控制算法研究

基于传统的d-q同步旋转坐标系的电压—电流双闭环控制策略往往忽略电流前向通路的耦合,或在设计解耦控制时使用固定的电感参数,且未考虑电压外环网络的非线性特征,控制性能并不理想。为此,在分析已有控制策略的基础上,基于同步旋转d-q坐标系,借鉴矢量合成的思路,推导和设计了无须电感参数的电流解耦控制网络,从而使电流解耦控制不再依赖于精确的电感参数,排除电感温升和饱和造成其参数变化导致的解耦网络无法正常工作的不利影响,电压外环以输出电压平方量为被控对象,以改善PI控制器的控制效果。据此搭建了仿真和试验平台,通过仿真和试验结果可知所提方法比传统方法有更好的动态性能,并且电感参数变化时不会对解耦网络的正常工作造成影响。因此,在控制性能上所提方法比传统方法有很大改进。     

1MW直驱风力发电系统建模与仿真研究

建立了1 MW直驱风力发电系统电磁暂态仿真模型,在PSCAD/EMTDC环境下采用电压空间矢量脉冲宽度调制技术(SVPWM)真实地反映变流器的动态开关过程和谐波特性,实现了直驱风力发电系统的机侧最大风能跟踪以及永磁发电机定子电流的解耦控制和网侧直流母线电压稳定的控制。文章还对网侧变流器的软件锁相环(SPLL)进行了优化设计,使之能够快速、准确地跟踪电网基波正序电压,有助于改善网侧变流器在电网不对称故障期间的动态控制性能。     

具有有源电力滤波功能的风力发电系统并网控制策略

文章提出一种新型有源电力滤波功能的风力发电系统并网综合控制策略。该策略利用瞬时功率理论检测谐波电流,该电流与最大功率跟踪得到的网侧变流器电流合成,再由无差拍控制实现变流器的电流跟踪调节。在Matlab/Simulink对文章的控制策略进行了仿真,结果验证了控制策略的可行性、有效性。     

基于PR控制的海上风电场并网VSC-HVDC系统

提出了一种新的适用于海上风电场并网的新型高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC,VSC-HVDC)系统的比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制策略。该方法充分利用PR控制器能够在αβ坐标系下对交流输入信号无静差控制的特点,将矢量控制策略下的有功电流和无功电流分量转换到αβ坐标系下进行调节,实现风电场和电网侧换流器维持直流电压稳定以及有功、无功功率的解耦控制。与常用的双闭环PI控制相比,该策略无需多次坐标变换和前馈解耦控制,且易于实现对系统谐波电流的补偿,降低了实现难度,提高了系统的鲁棒性和并网电能质量,为海上风电场并网VSC-HVDC系统提供了一种优化的控制方案。     

弱电网下海上低频风电系统网侧控制和稳定性分析研究北大核心CSCD

低频交流输电技术广泛应用于海洋风电的输送,但其送出的电流质量和系统稳定性会受到网侧变流器和弱电网线路阻抗的影响。文章针对海上低频风电系统的网侧控制,研究了αβ坐标系下基于虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制方法,并引入虚拟阻抗环节实现VSG的功率解耦,使得网侧变流器能在电网频率突变时自发调频,提高了其并网电能质量和弱电网下的稳定性。考虑到VSG并网系统与弱电网之间的交互作用,利用谐波线性化方法建立了αβ坐标系下VSG并网系统的序阻抗模型,结合阻抗分析法和Nquist稳定判据分析了并网系统在弱电网下的稳定性。最后,通过仿真验证了分析的正确性。     

基于MPC的耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器功率均衡解耦控制策略

耦合电感功率变换器因耦合电感阻抗、电感值等参数差异易导致功率不均衡。针对耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器,提出一种基于模型预测控制（MPC）的功率均衡解耦控制策略。通过对变换器原理进行分析,建立基于电感电流解耦的数学模型,得到包括电感电流和飞跨电容电压等6个控制变量的解耦控制方法。在此基础上,提出基于MPC的功率均衡解耦控制策略。同时,为降低MPC算法的运算负荷,根据解耦控制模型重构模型预测价值函数,实现各控制变量独立动态寻优,使系统能在稳定控制输出电压及飞跨电容电压的同时,实现两相耦合电感的功率均衡控制。最后,通过理论分析及实验对所提策略进行有效验证。     

双PWM全功率变流器机侧控制策略研究

双脉宽调制(PWM)全功率变流器机侧的开关频率低,其电流谐波含量高,且同步电机反电动势中产生了大量谐波.为了降低发电机的铜铁损耗,降低系统成本,弱化网侧滤波器设计的难度,抑制机侧谐波具有重要意义.传统比例积分(PI)调节器难以抑制直驱永磁同步发电系统机侧谐波,针对这一现象,提出将PI与准比例谐振(PR)调节器联合,形成新型的调节器,并在转子定向的旋转坐标系下对定子电流特定次谐波进行了抑制.运用PSCAD/EMTDC软件进行了仿真验证,结果表明:采用经典PI控制时,机侧电流谐波含量为17.28%;采用新型调节器时,机侧电流谐波含量为5.86%.同时,通过分析实验结果验证了该机侧控制策略的可行性,可有效地抑制机侧谐波.     

电网频率波动时LCL并网逆变器重复控制研究

针对电网频率波动时,并网电流畸变和谐波较大的问题,提出了静止坐标系下LCL并网逆变器的重复控制策略,该策略可有效降低并网电流谐波畸变率;在静止坐标系下,LCL并网逆变器数学模型无耦合现象,省去了复杂的解耦运算,从而该控制策略简单易实现;在确定电路参数的基础上,对重复控制进行了参数设计,并通过仿真试验证明了理论分析的正确性。研究成果对于提高电能质量意义重大。     

可调度型光伏并网逆变器直接电流控制策略研究

为实现光伏电站有功功率的平稳输出以及灵活调度,文章提出了一种基于优化型DDSRF-PLL锁相环的直接电流控制方案。该方案将广义二阶积分器(SOGI-QSG)与解耦双同步旋转坐标系锁相环(DDSRFPLL)相结合,并应用于直接电流控制方案中。在Matlab/Simulink软件中对控制策略进行了仿真,结果表明,该控制策略下的光伏并网逆变器可以实现有功功率的平稳输出与灵活调度,动态性能优异,抗干扰能力强。     

采用VSC-HVDC的海上风电场柔性直流输电系统控制策略研究

以实际应用于海上风电输电工程中的三相两电平电压源换流器为研究对象,通过对换流器主电路拓扑结构进行坐标变换,建立了便于解析的两相旋转dq坐标系下的数学模型;换流器控制系统采用了双闭环PI控制方法,并引入电流解耦控制,实现了一侧定有功、一侧定直流电压控制,提高了系统的动态性能和抗干扰能力;采用了SVPWM调制方式进行调制,有效地降低了谐波含量和开关损耗;采用Matlab/Simulink仿真,并搭建了3.5 kW试验验证平台。结果表明该方案控制效果良好,电压、电流波形稳定、谐波含量少且响应速度较快。因此,适用于海上风电场柔性直流输电系统。     

Power decoupling control of DFIG rotor-side PWM converter based on auto-disturbance rejection control

In this paper, double PWM converter AC excitation system of the variable speed constant frequency doubly fed induction generator (DFIG) for wind power generation is taken as the research object. At present, most vector control systems of rotor-side PWM converter adopt feedforward compensation to realize the purpose of power decoupling control. The decoupling effect is greatly affected by the power changes. A power decoupling control strategy based on auto-disturbance rejection control (ADRC) is proposed. The decoupling control between active power and reactive power is realized by observing the coupling term and the total disturbance of the d-axis and q-axis components of the stator current and the stator voltage with the extended state observer and compensating. Simulation analysis and experimental test show that, on the basis of vector transformation, the rotor-side PWM converter power decoupling control based on ADRC has a small overshoot and fast dynamic response when tracking the change of wind turbine input power, which can achieve the decoupling control between active power and reactive power well. The system has strong robustness and adaptability.     

基于反演控制的DC-MMC双闭环解耦控制策略研究

随着大量分布式电源投入电网,分压式模块化多电平直流变换器（DC-MMC）得到广泛应用。针对模块化多电平变换器控制系统多输入多输出、强耦合非线性的特点,推导变换器拓扑数学模型,建立此类拓扑的电流和能量模型,提出一种基于反演控制的双闭环解耦控制方法。通过消除系统之间的耦合,采用模型反演理论对所建解耦模型进行控制,实现桥臂电流保持稳定并交流分量最小化,增强系统的抗扰动能力。在Matlab/Simulink中搭建DC-MMC双闭环模型,分析表明闭环控制模型具有良好的跟踪效果和调控特性,验证了提出的控制策略控制桥臂电流及高低压侧电流的可行性和有效性,为解耦控制的应用提供了参考依据。     

基于三电平变流器的光伏微电网及其控制策略研究

孤岛运行的微电网常常具有可再生能源发电量时变、负载时变、三相不平衡等特点,为解决微电网的电能质量﹑稳定性等问题,本文提出适用于光伏微电网的三电平变流器结构及其电压内环,有功功率和无功功率调节为外环的控制策略。多机并联运行时,采用公共同步脉冲与均流解耦控制策略实现微电网全网范围内的变流器单机虚拟磁链的旋转同步。仿真和实验都证明了控制策略简单可行,电能性能指标比传统变流器优越,为四桥臂三电平双向变流器的开发提供理论基础、实验依据。     

基于输出端谐振解耦的三端口直流变换器

针对三端口变换器的功率耦合问题,提出基于输出端谐振解耦的三端口变换器,通过在输出端全桥构造谐振腔来解除控制量对光伏端口和储能端口的功率耦合作用,将三端口变换器等效为2个输出并联的二端口变换器,并直接沿用二端口变换器系统的控制策略,使控制过程更加简单平滑,降低三端口变换器的控制环节设计难度。首先介绍变换器的拓扑结构,并分析电路的功率传输特性和变换器的控制稳定性;搭建输出功率500 W的实验样机,对拓扑结构和控制策略的有效性进行验证。     

光伏-蓄电池联合供电系统中三端口变换器的解耦控制研究

为降低光伏-蓄电池联合供电系统中的双Buck/Boost与双有源桥集成式三端口变换器多控制回路间的耦合程度,提出基于小信号模型的解耦控制策略和基于大信号模型的解耦控制策略,并搭建一台400 W的实验样机进行验证.结果表明2种策略均可降低多控制回路的耦合程度,但基于小信号模型的解耦控制效果对于静态工作点敏感程度高,基于大...     

A control strategy for the distributed energy storage system for a DC distribution power network

直流配电系统中分布式储能系统采用电压型下垂控制策略时,分布式储能各个单元之间耦合程度很高,易受线路阻抗的影响,均流效果较差。针对电压型下垂控制策略的不足,本工作提出一种电流型下垂控制策略,分析了关键控制参数的计算方法,实现了分布式储能系统各单元之间线路阻抗解耦。最后,基于理论分析,以储能变换器采用Buck/Boost双向变换器为例,搭建仿真和实验平台,对所提控制策略进行实验验证,实验结果表明,新型电流型下垂控制策略相较于传统电压下垂控制算法具有更好的功率分配效果。     

Linear individual pitch control design for two‐bladed wind turbines

In this article, the conventional individual pitch control (IPC) strategy for wind turbines is reviewed, and a linear IPC strategy for two‐bladed wind turbines is proposed. The typical approach of IPC for three‐bladed rotors involves a multi‐blade coordinate (MBC) transformation, which transforms measured blade load signals, i.e., signals measured in a rotating frame of reference, to signals in a fixed non‐rotating frame of reference. The fixed non‐rotating signals, in the so‐called yaw and tilt direction, are decoupled by the MBC transformation, such that single‐input single‐output (SISO) control design is possible. Then, SISO controllers designed for the yaw and tilt directions provide pitch signals in the non‐rotating frame of reference, which are then reverse transformed to the rotating frame of reference so as to obtain the desired pitch actuator signals. For three‐bladed rotors, the aforementioned method is a proven strategy to significantly reduce fatigue loadings on pitch controlled wind turbines. The same MBC transformation and approach can be applied to two‐bladed rotors, which also results in significant load reductions. However, for two‐bladed rotors, this MBC transformation is singular and therefore, not uniquely defined. For that reason, a linear non‐singular coordinate transformation is proposed for IPC of two‐bladed wind turbines. This transformation only requires a single control loop to reduce the once‐per‐revolution rotating blade loads (‘1P’ loads). Moreover, all harmonics (2P, 3P, etc.) in the rotating blade loads can be accounted for with only two control loops. As in the case of the MBC transformation, also the linear coordinate transformation decouples the control loops to allow for SISO control design. High fidelity simulation studies on a two‐bladed wind turbine without a teetering hub prove the effectiveness of the concept. The simulation study indicates that IPC based on the linear coordinate transformation provides similar load reductions and requires similar pitch actuation compared with the conventional IPC approach. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.