基于模型预测的微电源逆变器控制

微电源逆变器的传统控制方法具有设计复杂、鲁棒性低等缺点,为了提高微电源逆变器的快速准确响应,提出将模型预测控制(model predictive control,MPC)引入逆变器。根据逆变器并网孤岛状态运行需求,设计了模型预测PQ控制方案和基于下垂特性的U/f模型预测控制方案,通过LC滤波器中电感和电容建立微分方程,推导出相应的数学预测模型,在并网运行时,控制逆变器输出电流跟踪由功率指令生成的参考电流;在孤岛运行时,控制逆变器跟踪功率控制器生成参考电压和频率。仿真表明,2种控制方案都实现了有效跟踪,并且相比于传统PI控制,系统响应速度快、超调小控制精度高。仿真证明了控制策略的可行性,使逆变系统达到了良好的控制效果。     

基于分布式发电系统并网逆变器主从控制策略研究

考虑到分布式发电系统中微电源特性多样及其并网逆变器控制策略跟随运行方式的改变而不同,分析了基于下垂(Droop)控制、恒压频比(V/f)和功率恒定(PQ)控制的并网逆变器控制方法,对比分析了基于Droop+PQ控制和V/f+PQ控制的并网逆变器主从控制策略,提出了一种基于V/f+PQ主从控制的微电网并网/孤岛运行模式下的并网逆变器控制策略。最后在MATLAB/Simulink环境下仿真建模,结果表明所提的基于V/f+PQ主从控制策略在微电网并网/孤岛运行模式下具有较好的功率跟踪性能、系统电压和频率稳定能力。     

含多微源的微电网离网运行小信号稳定性分析

建立含同步发电机和逆变器微源接口的微电网小信号分析模型。各微源接口首先在本地坐标系上建模,模型忽略同步发电机定子磁链和逆变器电流环等快速动态过程,然后通过网络方程将微源接口和负荷变换到统一旋转坐标轴,最后线性化得到微电网小信号分析模型。利用模型分析微电网离网运行时电压源换流器分别采用PQ下垂控制和PV下垂控制策略时同步机网络参数及控制器参数变化对微电网稳定性和动态特性的影响。采用MATLAB/Simulink构建时域仿真模型进行仿真研究,验证了所建模型的可行性。     

考虑小干扰稳定的海上风电经不控整流直流送出系统 控制器参数优化设计

风机并网逆变器及送电系统的稳定性是大规模海上风力发电系统稳定运行的重要保证。提出一种考虑小干扰稳定的海上风电系统控制器参数优化设计方法。首先,利用谐波线性化原理推导了直驱风机并网逆变器、送端采用不控整流器的高压直流(diode-rectifier based HVDC, DR-HVDC)输电系统的序阻抗模型。然后,分析了风场经DR-HVDC并网互联系统的特点,讨论了稳定判据的适用性。进而,从控制器的角度,确定直驱风机并网逆变器控制系统的控制带宽和阻尼比的取值范围。并在此基础上,从系统的角度,综合考虑互联系统的右半平面零极点和控制参数等对阻抗比值的作用。最后,给出直驱风机并网逆变器的控制系统参数优化设计流程。基于Matlab/Simulink 建立海上风电经DR-HVDC直流送出系统的时域仿真模型。仿真结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

基于混合仿真的逆变器并网测试平台设计与实现

提出基于混合仿真的逆变器并网测试平台,它由数字仿真器(RTDS)和功率接口装置及被测设备组成。在并网点处模拟电压暂降、不平衡运行及谐波扰动等电网故障,测试并网逆变器的并网性能,测试结果验证了混合仿真平台的正确性与可靠性。该平台的建立有利于对新能源设备及逆变器的建模和仿真,为研究与测试并网逆变器的并网特性,暂态特性与控制提供实时的仿真基础。     

基于PQ控制微型燃气轮机并网电流的仿真分析

介绍了微型燃气轮机并网结构,详细分析了各部件功能,系统逆变器采用PQ控制,能够实现并网PQ快速解耦。阐述了三相电流不平衡度的检测方法,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了微型燃气轮机并网仿真模型,改变并网模型参数对系统进行不平衡度检测分析。仿真表明,该系统模型能够满足实际微型燃气轮机并网发电系统的动态特性。     

微型燃气轮机并网发电系统的仿真分析

微型燃气轮机是微电网中非常重要的微型电源,其应用前景非常广泛.在分析微型燃气轮机发电系统数学模型和系统结构的基础上,根据并网运行的控制方式,采用PQ控制策略设计逆变控制器.使用MAT-LAB软件建立了微型燃气轮机并网系统的一体化模型,对此系统进行仿真,仿真结果表明系统在各种运行情况下基本满足PQ控制目标,可以按照PQ参...     

基于改进PR控制的多功能逆变器控制策略

多功能并网逆变器(multi-functional grid-tied inverter,MFGTI)在实现分布式电源(Distributed Generation,DG)并网的同时能够兼具电能质量治理的功能,相比功能单一的并网逆变器,具有更好的应用前景。针对分布式电源的多功能并网逆变器进行研究,针对传统PR控制器,提出一种基于改进PR控制的多功能逆变器跟踪控制方法,除了并网控制外还兼具了滤除谐波电流的功能。设计了应用多层PIR控制器的双环PQ逆变器控制,使并网的分布式电源除了提供功率以外还能够有效滤除特定次数谐波。建立该控制系统的数学模型并且利用DIGSILENT/Power Factory对其进行仿真,验证了该控制系统的正确性和有效性。仿真结果表明,所提出的多功能逆变器除了能够改善并网点的电能质量,还能够满足微网的要求,对并网点进行PQ控制。     

LCL并网逆变器的电流双闭环控制

采用LCL滤波器作为电压型并网逆变器与电网的接口,建立LCL滤波器的数学模型,提出一种基于电网侧电流外环、逆变器侧电流内环的LCL并网逆变器控制方法。该控制方法既能有效保护功率开关,又能保证系统稳定及并网电流的单位功率因数。针对该电流双闭环控制方法,给出一种基于赫尔维茨稳定判据及李纳德-戚帕特稳定判据的内外环控制器参数设计方案。进行了LCL并网逆变器并网运行仿真与实验。仿真和实验结果验证了所提LCL并网逆变器控制方法的正确性和可行性。     

基于储能的风力发电逆变器加权控制算法

每一种分布式电源都有并网运行和孤岛运行两种运行模式。提出一种多环反馈的逆变控制器,风力发电机并网逆变器在两种运行模式下都采用PQ控制,发出指定的有功功率和无功功率;储能蓄电池并网逆变器在并网时采用PQ控制,发出指定的有功和无功功率,孤岛时采用V/f控制,维持电压和频率。设计一种加权控制算法,在分布式电源两种运行模式切换时,抑制并网电流的冲击,稳定负载电压,达到无缝切换。利用电磁暂态分析软件PSCAD/EMTDC进行了仿真分析,算例结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

计及闭环策略的并网逆变器集群阻抗特性比较分析

以逆变器集群为接口的新能源大规模接入改变了电网的动态特性,次/超同步振荡现象频发,制约了新能源的并网消纳。为深入研究该类型振荡的抑制方法,以单台并网逆变器输出阻抗为最小建模单元,引入谐波线性法推导了PI控制和准PR控制策略下逆变器闭环系统的序阻抗模型,在此基础上建立考虑多台逆变器并联运行的等效阻抗模型。通过对比两种闭环控制策略下逆变器集群输出阻抗的低频段动态特性和接入弱电网后的系统稳定性,在电流内环具有相同稳定裕度的情况下,相较于PI控制,逆变器集群采用准PR控制时互联系统稳定裕度更大,可以降低系统发生次/超同步振荡风险。最后在Matlab/Simulink仿真平台搭建逆变器集群并网仿真模型,模拟了不同强弱电网环境下的并网稳定与失稳现象,从而验证理论分析结果。     

基于储能的风力发电并网逆变器控制策略研究

每一种分布式电源都有并网运行和孤岛运行两种运行模式,提出一种多环反馈的逆变控制器,风力发电机并网逆变器在两种运行模式下都采用PQ控制,发出指定的有功功率和无功功率;储能蓄电池并网逆变器在并网时采用PQ控制,发出指定的有功和无功,孤岛时采用V/f控制,维持电压和频率。设计一种加权控制算法,在分布式电源两种运行模式切换时,抑制并网电流的冲击,稳定负载电压,达到无缝切换。利用电磁暂态软件PSCAD／EMTDC搭建合理的模型,验证所提方法的可行性。     

基于状态空间法的三相并网逆变器建模与仿真

三相并网逆变器是分布式电源接入电网的重要接口,其控制性能直接影响电能的质量。应用现代控制理论的状态空间法建立了三相SPWM逆变器电路的状态空间模型,对系统能控性、能观性、稳定性进行了定性分析,采用MATLAB/Simulink软件建立了三相逆变器电路的仿真模型,并输出结果。仿真结果表明了应用状态空间法对三相并网逆变器电路进行建模分析的正确性,为进一步研究分布式电源并网特性从而获得更好的电能质量和电网稳定性提供了很好的方法。     

新能源电网中微电源并网控制策略研究

为了保证分布式发电安全并网运行,提高微电网的稳定性能,研究了微电源逆变器接口的鲁棒控制问题。该研究基于三相并网逆变器系统,建立了三阶数学模型。考虑到系统的动态模型参数的不确定性,基于Lyapunov鲁棒稳定方法设计鲁棒控制器,并将该鲁棒稳定性问题转换为线性矩阵不等式问题,给出保证系统稳定的充分条件。采用线性矩阵不等式的凸优化技术,可求得最小鲁棒性能指标和鲁棒控制器的参数。仿真结果证明了该控制方案的有效性。     

基于Matlab/Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真

根据光伏阵列的输出伏安特性,建立了光伏阵列通用仿真模型,并在此基础上提出了一种自适应占空比干扰观察法,建立了以Boost电路为核心的仿真模型,通过控制Boost DC-DC变换器实现了光伏阵列的最大功率点追踪（MPPT）,提高了光伏阵列的利用效率。对于三相光伏发电并网系统的研究,本文主要从PQ控制原理入手,在dq坐标系下建立了仿真模型,通过仿真得出PQ控制下的三相光伏发电并网运行特性,证明了仿真模型的正确性和有效性。     

电压并网逆变器的功率控制与设计

针对电力系统电力电子化的发展趋势,该文基于轴压调节控制型并网逆变器模型,在直流母线电压稳定为前提的条件下,对入网电压控制型逆变器设计实现一种PQ控制策略,并对其进行小信号建模与控制器参数分析。该PQ控制策略结合下垂控制特性,使逆变器基本具备了一次调压调频特性,可以参与到微网电压频率调节,对电网起到一定的支撑作用,实现分布式发电与电力系统之间的优化运行。同时通过合理的参数设计使逆变器的输出阻抗只与控制参数和电网侧滤波电感L2有关,且控制输出电抗X远大于输出电阻R,实现有功与无功功率环的解耦,完成逆变器与电网系统之间的功率交互。最后,通过理论分析、仿真和实验验证所提控制策略的有效性与可行性。     

并联三相并网逆变器环流的控制

并网逆变器是直流电能与交流电能之间的接口,而逆变器的并联运行能够增大系统的容量。并联运行的逆变器可能会引起潜在的零序环流,环流的控制是并联运行逆变器设计中的一个重要目标。在并联逆变器平均模型的基础上建立零序环流的模型,采取变零矢量的控制策略以控制环流。Matlab平台上的仿真结果表明了此方法的有效性。     

光伏并网逆变器最大功率传输控制研究

建立了光伏并网逆变器的EL功率模型。基于EL功率模型和无源控制理论,通过光伏阵列MPPT的最大功率计算光伏并网逆变器期望最大输出功率,利用阻尼注入方法设计了光伏并网逆变器无源功率控制器。该无源功率控制器可使光伏并网逆变器输出功率有效跟踪光伏阵列最大功率点的功率,进而实现最大功率传输;同时可实现网侧单位功率因数、电流低谐波。仿真及实验结果表明基于EL功率模型的无源功率控制器可实现光伏并网逆变器最大功率传输。     

弱电网条件下考虑频率耦合的三相并网逆变器简化阻抗建模及宽频带振荡分析

并网逆变器作为新能源并网时的关键接口,其输出阻抗和电网阻抗的交互,可能会引起10-2kHz宽频带振荡问题,通过分析锁相环、电流环及延时环节对阻抗特性的影响,发现锁相环和电流环是引起系统中低频振荡的主要原因,延时是引起系统高频振荡的主要原因。在考虑频率耦合的情况下建立了并网逆变器单输入单输出(SISO)序阻抗模型,并根据不同控制环主导影响不同频段的动态,建立了中低频段（10-800Hz）和高频段（＞800Hz）简化模型。针对不同控制器对系统阻抗影响界限模糊的问题,通过对系统阻抗曲线的分频段分析,明确了不同控制器对于系统稳定性的影响界限,通过阻抗匹配和奈奎斯特判据对逆变器并网系统的稳定性进行了研究,最后,仿真和实验结果验证了本文的分析。     

基于不对称正负反馈效应的PQ功率控制并网逆变器稳定性分析

针对弱电网下PQ功率控制并网逆变器的稳定性问题，该文通过构建有功/无功环的小信号控制框图，首次揭示弱电网下PQ功率控制是一种不对称控制的本质，即无功环控制器会在有功和无功控制环中形成不对称的正负反馈环路。同时，基于PQ功率环小信号控制框图的不对称现象，揭示有功/无功环控制器参数变化对并网逆变器稳定性影响存在差异性的机理，指出无功环控制器参数变化对并网系统稳定性的影响程度要明显强于有功环控制器参数变化。在此基础上，借助有功与无功环小信号控制框图中的正负反馈效应，分析并网逆变器稳定性随无功环控制器参数增加而出现先增强后减弱的“拐点”现象。最后，通过仿真与实验验证了该文理论分析的正确性。