弱电网条件下多APF并网交互影响分析

多有源电力滤波器（APF）并入区域配电网时,控制回路间存在复杂的负交互影响,造成APF补偿性能下降,对系统的稳定性产生危害。首先基于诺顿等效电路搭建弱电网条件下多APF并网数学模型,然后结合动态相对增益矩阵（DRGA）原理,提出一种定量分析多APF控制回路间交互影响程度的方法,能够基于不同频率区间分析交互影响程度与控制回路参数及弱电网等效电感间的定量关系。最后利用MATLAB/Simulink平台搭建并网仿真系统模型,时域仿真结果与理论分析一致,验证了该方法的有效性。     

应用诺顿等效模型的APF并网交互影响分析

配电网多台有源电力滤波器APF(active power filter)同时并网时,APF相互之间存在交互影响,从而导致单台APF控制性能下降,甚至使系统稳定性遭到破坏。提出了一种在弱电网中分析多台APF动态交互影响的方法,该方法利用诺顿等效原理建立单个APF数学模型,基于该模型建立多台APF并网系统模型,并利用相对增益矩阵RGA(relative gain array)原理分析多台APF间的负交互影响。同时,通过研究改变电路参数及控制器参数对改变负交互影响的作用,提出通过参数的合理选择和组合实现削弱和消除负交互影响的策略。时域仿真结果表明了该方法和解决策略的可行性和有效性。     

弱电网下多APF并联耦合及谐振研究

研究了多有源电力滤波器（APF）系统在弱电网下的谐振问题。由于弱电网下存在电网阻抗,并联系统中APF通过公共节点电压相互耦合,产生谐振。首先结合公共节点电压以及网侧电流间的相互关系,得到APF并联系统的传递函数矩阵。针对该传递函数矩阵,分别在LCL滤波器相同和不同参数情况下,对弱电网下APF并联系统的谐振特性展开分析,进而引入虚拟电阻型有源阻尼方法抑制系统谐振。最终搭建仿真和实验平台对研究结果进行了验证,证明了该方法的正确性和优越性。     

并联双APF交互影响分析

由于电力有源滤波器(active power filter,APF)快速跟踪消除谐波的特点,其被大量安装在配电网以保证配电网安全可靠运行。然而,随着APF装置大量无序接入配电网,其交互影响现象无法忽视。针对配电网内APF之间交互影响问题,以典型并联双APF系统作为研究对象,计及单APF系统稳态误差,基于等效输出阻抗法,建立了并联双APF等效模型。研究了电气及控制参数与并联双APF系统内在联系,分析了弱电网背景下一个APF的系统稳态误差对另一个APF运行稳定性的影响,继而从控制理论角度揭示了双APF并联交互影响原理,提出了抑制交互影响的措施。最后仿真验证了上述理论分析的正确性。     

基于改进麻雀算法的多APF协调控制研究

有源电力滤波器（APF）因其具有快速追踪和消除谐波的功能而广泛应用于配电网中。其中，LCL型APF对高频谐波有更好的抑制能力。随着APF并网数目的日益增多，各APF间的交互影响问题变得不可忽视。针对多APF间的交互影响，首先基于诺顿定理推导了多APF并网等效模型，其次利用广义动态相对增益矩阵（GDRGA）对交互影响进行定量分析，最后将抑制交互影响转化为多目标优化问题。针对传统麻雀算法在搜索后期存在全局寻优能力差、易陷入局部最优的缺陷，引入tent混沌和动态随机柯西变异进行改进，并采用改进麻雀算法对APF各控制参数进行协调优化。结果表明，改进麻雀算法能得到分布更加良好的pareto解集，求解性能更优，多目标优化后能有效抑制APF间的交互影响，验证本文所提方法的有效性。     

一种提高变流器弱电网适应能力的全通前馈方法

弱电网下电网阻抗会严重影响并网变流器的稳定性,首先建立了含有电网电压前馈时并网变流器的阻抗模型,根据阻抗比判据分析了并网变流器在弱电网下的稳定性。针对传统电网电压前馈下并网变流器对弱电网适应能力较低的问题,提出了一种基于全通滤波的电网电压前馈方法,并分析了全通滤波器参数对系统弱电网适应能力的影响。理论分析表明基于全通滤波的电网电压前馈控制方法可显著提高并网变流器的弱电网适应能力。最后,搭建了系统仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。     

APF多机并联系统谐波谐振交互特性及抑制策略

为提高有源电力滤波器(APF)多机并联系统的运行可靠性,首先对APF多机并联系统构成的高阶电网络进行等效数值建模,推导得到APF间及其与电网间谐波交互的解析表达式,并将谐波交互特性分解为3类交互耦合系数。接着基于APF参数非一致性前提,分析系统谐振特性在不同并联数量下的演化趋势,提出一种基于准谐振控制的新型有源阻尼策略,在不额外增加传感器的前提下实现等效虚拟阻尼。最后,搭建APF双机并联系统实验平台,验证了所提方法的可行性和有效性。     

弱电网下多逆变器并网控制通道间的交互影响分析

弱电网下,长距离的输电线路和并网逆变器数目的增加使得多逆变器并网时的电网阻抗不可忽略。电网等值阻抗的存在将多个逆变器通过公共连接点(point of common coupling,PCC)耦合起来从而引起逆变器控制通道间产生复杂交互影响。建立弱电网下多逆变器并网等效模型,采用基于频率的RGA矩阵与NI指数相结合的方法对逆变器控制通道间的交互作用进行定量分析,在确保并网系统稳定性的前提下,给出了随着并网逆变器台数、控制参数和电网等值阻抗改变时交互影响的变化特性。最后,在Simulink仿真平台中搭建多逆变器并网模型,验证分析结果正确性的同时精确描述了多逆变器并网时随着逆变器并网台数的增加控制交互影响变化的一般规律。     

弱电网不对称故障下正负序电流控制耦合作用对DFIG稳定性影响分析

在弱电网不对称故障下,针对DFIG正负序电流控制耦合作用对DFIG稳定性的影响机理尚不清晰的问题,提出一种分析正负序电流控制耦合作用影响机理的方法。首先,考虑DFIG正负序电流控制耦合动态,建立弱电网不对称故障下DFIG小信号模型。然后,通过特征根和幅值特性分析,研究不同物理条件下正负序电流控制作用以及对DFIG稳定性的影响,来揭示正负序电流控制耦合作用对DFIG稳定性的影响机理。最后,通过仿真分析表明正负序电流控制耦合作用实质是在控制回路中加入了正反馈回路,不利于系统的稳定。     

基于灵敏度的变流器弱电网适应能力评估方法研究

变流器的弱电网适应能力近年来被广泛关注，对其弱电网适应能力进行评估十分重要。针对目前广泛采用的相位裕度和幅值裕度难以真正反映变流器弱电网适应能力的问题，首先建立了变流器的诺顿等效模型，基于阻抗比判据引入了系统灵敏度指标，从理论上分析了系统灵敏度与变流器弱电网适应能力间的定性关系，结果表明系统灵敏度越小则变流器的弱电网适应能力越强，在此基础上提出了基于灵敏度的变流器弱电网适应能力评估方法，最后通过仿真验证了理论分析和所提出的弱电网适应能力评估方法的正确性。     

基于无源控制的并网逆变器特定次谐波电流抑制方法

新能源发电多位于我国西北部等弱电网地区,该地区电网电压谐波含量大。受电网电压谐波与开关特性的影响,并网逆变器的并网电流容易发生畸变现象,影响系统稳定性。为了应对此问题,文中针对三相并网逆变器提出了一种基于无源控制的特定次谐波电流抑制方法。首先建立三相并网逆变器欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)数学模型,并设计电流环无源控制器;然后结合多重参考系方法（Multiple Reference Frame Method,MRF）,引入误差电压补偿环路,对谐波电流进行了独立控制;最后搭建了系统仿真模型,并与传统PI控制和无源控制进行了对比仿真研究。仿真结果表明,所提控制方法在兼具无源控制优点的同时能够有效抑制三相并网逆变器的谐波电流,提高并网电流的电能质量,降低滤波器的设计要求,提高并网逆变器的弱电网适应能力。     

多逆变器并网下的超高次谐振特性分析

超高次谐波是电力电子技术快速发展过程中不可避免的电能质量问题,受到了越来越多的关注。为揭示多个逆变器并网下的超高次谐振特性,文中提出了一种多逆变器并网下的超高次谐振特性分析方法。首先,以单相并网逆变器为例,分析其在单极倍频正弦脉宽调制(SPWM)下的谐波分布特性,以此来揭示基于单极倍频SPWM控制下的电力电子装置的超高次谐波发射机理。然后,建立了逆变器并网等效电路模型,并在此基础上,得到了多逆变器并网系统超高次谐波下的等效电路模型。其次,根据所建的等效电路模型求得了公共连接点的等效阻抗,并提出了超高次谐振放大系数的概念,在此基础上采用控制变量法分析了滤波器参数、并网逆变器数量和电网阻抗变化下系统的超高次谐振特性。最后,通过仿真验证了所建模型和理论分析的正确性。     

基于Matlab的光伏并网系统仿真研究

研究了一种单相光伏并网发电控制仿真系统。采用DC/DC和DC/AC两级拓扑结构对光伏并网系统进行了研究和设计;采用功率扰动法实现最大功率点闭环跟踪,并网控制通过采集电网电压参数和逆变输出电流参数在逆变电路中通过PI调节实现。采用基于Matlab的光伏电池仿真模型对所设计的光伏并网系统进行了仿真。仿真和实验结果表明,基于Matlab的光伏仿真模型能够有效地模拟实际光伏并网系统的行为特征性,证明此系统在实际中是可行的。     

基于SVPWM的光伏无功控制研究

针对光伏并网发电过程中无功功率的补偿问题,以光伏并网逆变器主电路结构为基础,提出了一种基于空间电压矢量脉冲调制法的能同时实现并网发电和无功补偿的控制方法。分析了无功补偿控制原理与双向PWM逆变器的空间矢量算法,充分发挥空间电压矢量脉冲调制法电压利用率高、动态响应快的优点,使光伏并网发电系统既可与电网之间进行能量的双向流动,又能提供电网所需的无功功率,最后通过实验验证所述控制策略的有效性。     

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。     

考虑交直流无功交互特性的换相失败预测控制优化方法

换相失败预测控制在减小换相失败风险的同时将增大直流系统的无功消耗,但当前研究均未考虑其在多回直流系统与受端电网之间无功交互的影响,因此提出了考虑交直流无功交互特性的换相失败预测控制优化方法。首先,分析了换相失败预测控制作用下交直流混联电网的态势演化规律。然后,综合考虑功率冲击和无功功率来评估各回直流系统对受端电网的影响程度,并据此对换相失败预测控制参数进行优化设置。最后,基于实际电网对所提协调优化方法进行了仿真分析。仿真结果表明,该方法能在有效降低整体换相失败功率冲击的同时,避免直流系统吸收过多无功功率而威胁交直流混联电网的无功电压稳定,有利于故障后的无功电压态势向恢复稳定的方向演化。     

基于高频等值阻抗的机电-电磁暂态混合仿真接口模型

机电-电磁暂态混合仿真是当前研究大规模并网变流器与电网之间交互作用稳定性的有效手段,由于并网变流器的宽频带响应特性,使得传统以基频等值为目标的戴维南接口模型不再适用。针对于此,文中提出了一种基于高频等值阻抗的接口模型,该模型以受控源形式的戴维南等值电路为基础,既能体现机电-电磁侧交互的宽频特性,又具有较高的仿真精度。仿真算例验证了所提出模型的有效性。     

增强并网逆变器对弱电网适应能力的控制策略

弱电网中,并网逆变器与感性电网阻抗之间产生交互耦合从而引发谐振现象,采用电压比例前馈控制虽然可以抑制谐振,但其额外引入的正反馈回路也会降低并网逆变器的相角裕度。针对这种局限性,建立LCL逆变器并联系统的数学模型及诺顿等效电路,再利用阻抗法分析电压前馈控制对系统稳定性的影响,并提出了一种新型的基于相位超前补偿的电压前馈控制策略,既保留了传统电压前馈控制的优点,又增大了并网逆变器输出阻抗的相角裕度,使系统对电网阻抗具有较强的鲁棒性。最后,通过仿真验证了新型控制策略的可行性。     

弱电网下计及锁相环影响的LCL型并网逆变器控制策略

新能源并网逆变器在弱电网下易诱发宽频带振荡.为分析振荡失稳的发生机理,首先基于复矢量传递函数方法建立了计及锁相环影响的三相LCL型并网逆变器阻抗模型,然后分析了频率耦合的机理.在此基础上推导出并网逆变器系统与电网阻抗交互作用的等价输出阻抗模型,应用阻抗稳定性判据分析了锁相环对并网逆变器稳定性的影响.为抑制锁相环对并网逆...