基于CPT理论和重复控制的多功能并网逆变器研究

针对具有电能质量治理和功率输出功能的三相三线制多功能并网逆变器,提出在两相静止坐标系下基于CPT功率理论的改进电能质量补偿分量计算方法,实现在并网点电压畸变情况下不引入锁相环,提取负荷电流中的谐波、无功和不平衡分量。为实现对负荷电流补偿分量跟踪输出以及在畸变电压干扰下的输出电流控制,同时简化电流内环控制器结构,采用H∞重复控制理论设计逆变器输出电流控制环。由于多功能并网逆变器在运行中,控制环节稳定性受到本地负荷以及并网点线路阻抗的影响,基于由CPT理论构建的一般负荷模型,提出适用于复杂负荷以及线路阻抗接入情况下的H∞重复控制系统稳定性分析方法。最后在硬件实验平台上对所提出多功能并网逆变器控制策略进行了验证,实验结果表明其有较好的电能质量治理能力。     

电网电压谐波对并网逆变器输出电流质量的影响及改进控制策略研究

本文基于可再生能源并网发电系统公共耦合点电压存在背景谐波,建立了并网逆变器的等效电路模型,解析了公共耦合点处电压背景谐波影响并网逆变器输出电流的机理,在控制环路中引入多谐振控制器改善了并网逆变器的输出电能质量,并给出了一种多谐振控制器参数设计的方法。最后,在仿真软件中搭建了可再生能源发电系统和配电网的模型,设定了电网背景谐波参数,分别进行了有无多谐振控制器控制策略的仿真实验,实验结果验证了本文采用的控制策略的正确性和可行性。     

并网逆变器的无死区效应单周控制策略

提出一种新型的死区设置方案.通过检测电流的极性,在该极性电流下的续流二极管所对应开关管的驱动信号的上升沿和下降沿分别设置死区时间,消除了死区效应对输出电能质量的影响,无需进行死区补偿,降低了控制电路的复杂度.结合单周控制思想,提出了三相并网逆变器的无死区效应单周控制策略.仿真结果表明,无死区效应单周控制策略的并网电流的谐波畸变率明显减小,输出电能质量显著提高,具有普通单周控制策略动态响应快、鲁棒性好等优点.     

基于主从控制的微电网电压质量改善策略

针对非线性不平衡混合负载易导致微电网母线电压畸变和不平衡的问题,目前大多采用增加额外的电能质量治理装置来提高母线电压质量。鉴于逆变器具有与电能质量治理装置相同的拓扑结构,本文将微电网母线电压质量治理问题转化为连接在微电网母线上的多逆变器输出侧电压质量治理问题,提出利用并联在微电网母线上的多逆变器系统对母线质量进行治理的策略,即将电能质量治理功能嵌入到从逆变器中,利用从逆变器实现逆变后的剩余可用容量抑制微电网母线电压谐波和不平衡。本文首先以单台逆变器为例,对非线性不平衡混合负载造成逆变器输出电压质量下降的原因进行分析,在此基础上,提出利用从逆变器剩余可用容量来补偿负载中的谐波、负序电流分量,而负载中的基波电流和零序电流分量则有主从逆变器共同分担。该控制策略有效的降低了逆变器输出侧电压的畸变率和不平衡度,避免了增加额外的电能质量治理装置,降低了系统成本。最后通过在PSCAD仿真环境下搭建仿真模型验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

电力电子变压器输出侧电压谐波抑制策略

电力电子变压器(PET)的供电电能质量与其控制策略的选择密切相关,以基于模块化输出的PET为研究对象,提出了一种抑制PET输出侧电压谐波的主从控制策略.首先阐述了 PET的拓扑结构及工作原理;其次分析了造成PET输出侧电压畸变的原因,基于此,利用PET输出侧从逆变器可用容量来补偿负载电流中的谐波分量,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持PET输出端电压稳定.所提控制策略将电能质量治理功能嵌入从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的畸变率.最后,基于PSCAD仿真与实验对所提控制算法的有效性进行了验证.     

风电机组并网逆变器电压定向控制策略

为了研究风电机组PWM并网逆变器的控制策略,在传统电压定向控制策略基础上提出一种RBF神经网络PID解耦控制策略,以优化风电机组PWM并网逆变器的性能和可靠性,提高电网的电能质量。在MatIab/Simulink中搭建了2 MW的风电机组并网模型,并在Matlab/Simulink中完成了具有解耦控制器的电压定向控制技术的仿真实验。仿真结果表明,采用改进的电压定向控制实现了有功功率与无功功率的独立控制,同时也能达到减少风电机组PWM并网逆变器输出的谐波电流和对电网的无功补偿,改善电网电流品质;仿真实验也表明,采用改进的电压定向控制能够有效地实现风电机组的并网,增强系统的稳定性与鲁棒性。     

基于分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略

针对低电压微电网中带非线性负荷的多逆变器并联系统,提出了一种分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略。对每个逆变器的输出电流采用带通滤波器进行分频,得到各次谐波电流;通过将各次虚拟电阻分别引入到逆变器输出的各次谐波电流反馈环中,得到各次指令谐波电压,从而对电压控制环进行修正。该方法既可减小逆变器在各次谐波频率下的等效输出电阻,也能分担各次谐波功率,有效地改善了各并联逆变器输出电压质量。通过改进阻性逆变器的功率下垂控制策略,提高了多逆变器并联的功率均分精度和动态响应速度。仿真和实验结果验证了该控制策略的有效性。     

基于H∞重复控制的T型三电平逆变器谐波抑制策略

逆变器在变流的同时,也能提升并网的电能质量.通过对并网逆变器谐波来源的分析,针对其自身的谐波和本地负载谐波,提出了一种应用于T型三电平逆变器的H∞重复控制策略.以T型三电平逆变器为研究对象,建立状态空间模型,设计H∞重复控制电流内环控制器,分析系统稳定性,研究T型逆变器在H∞重复控制策略下对并网电流谐波的抑制能力以及对负载谐波的补偿能力.在Simulink软件中搭建仿真模型,对所提控制策略进行验证,结果表明所提出的策略能够实现对谐波的有效抑制,提升电能质量.     

适用于光伏微网并网和孤岛运行的控制策略

光伏微网的谐波问题和孤岛运行逆变器间的环流问题变得越来越突出,提出一种含有串联逆变器和并联逆变器的并网接口,并对下垂控制环节进行改进。在光伏微网并网运行时,通过串联逆变器实现最大功率点跟踪,同时通过对并联逆变器的控制,达到消除谐波电流、补偿三相不平衡电流达到电能质量治理的目的。在光伏微网孤岛运行时,采用改进的下垂控制策略,即在下垂控制环节引入无功功率扰动环节来减小并网逆变器输出端电压幅值差,从而抑制环流,实现功率的自主分配。Matlab仿真结果验证了所提控制方法的有效性和可行性。     

非线性负载下微电网主逆变器输出侧电能质量控制策略

针对微电网主逆变器输出侧电能质量易受其所连交流母线上非线性负载影响的问题,提出了一种适用于三相四线制微电网主逆变器的高电能质量控制策略。首先,分析了非线性负载造成主逆变器输出侧电压畸变的原因,得到了孤网运行状态下主逆变器输出侧电压谐波抑制机理。其次,解析了传统逆变器的谐波抑制方法及其物理机理,并指出了该类抑制方法的不足。然后,提出了一种基于虚拟谐波阻抗的新型谐波抑制策略,能同时适用于电流型谐波源和电压型谐波源,分析了该方法的可行性。最后,仿真结果和实验结论验证了该控制策略的有效性,该方法有效地改善了主逆变器输出电压的畸变率。     

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.     

基于LCL光伏逆变器并网电流的重复控制研究

为了提高光伏并网逆变器输出的电能质量,提出一种基于LCL光伏并网逆变器输出电流的重复控制策略。对控制系统的稳定性和谐波的抑制方面做了详细分析,通过LCL滤波器可以兼顾低频段增益和高频段衰减的特性,利用重复控制对周期扰动信号无差跟踪特点来提高系统的稳态精度。仿真和实验结果验证了所提出的控制算法在提高光伏并网逆变器输出电能质量的同时,有效抑制周期性扰动,增强系统的稳态精度。     

改进的双向互补单周控制在有源滤波器中的应用

为解决双向互补单周控制有源滤波器主电路功率器件电流输出波形含有大量的谐波分量及其影响控制效果的问题,提出一种改进的双向互补控制策略。通过改变单周控制方程中的占空比从而实现死区效应补偿,完全消除了电流输出波形中的谐波分量,提高了系统的准确性和稳定性。运用Matlab进行仿真实验,结果表明该方法能有效补偿死区所带来的输出畸变,具有良好的控制效果。     

一种牵引供电系统负载电压谐波抑制策略

将电力电子变压器(PET)应用于牵引供电系统,可有效解决电气化铁路存在的电能质量问题.因此针对牵引供电系统负载电压谐波问题,以输出侧并联的PET为研究对象,提出了一种抑制PET输出侧电压谐波的主从控制策略.首先阐述了PET的拓扑结构及工作原理,其次分析了造成PET输出侧电压畸变的原因.基于此,利用PET输出侧从逆变器可用容量来补偿负载电流中的谐波分量,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持PET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畸变率.最后,基于PSCAD仿真与实验验证,对所提控制算法的有效性进行了验证.     

可参与微电网电能质量控制的并网光伏逆变器研究

微电网中负载与电源类型多样,电能质量指标可能会不满足要求,为此提出利用光伏并网逆变器控制微电网电能质量的方法。检测逆变器接入点母线上的电压和所带负载三相电流,使光伏并网逆变器除了输出有功功率以外,还能根据电网的电能质量情况,对负载谐波和不平衡电流进行实时跟踪补偿。基于瞬时无功功率理论,提出了一种串联超前校正的谐波检测方法,通过对检测系统传递函数的零点进行合理调整,使其动态响应性得到有效改善。采用广义积分控制方法对交流参考电流进行跟踪控制,可以达到稳态误差为零;并针对传统广义积分控制方法频率鲁棒性差的问题进行了改进。通过PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明,所提控制策略可以准确地实现谐波与无功补偿,有效降低了电压不平衡度,对负载突变和频率波动有良好的适应性。     

入网电压控制型逆变器同步速率研究

微电网系统中,电压控制型逆变器由于能提供电压支撑,便于实现运行模式切换而得到广泛应用。而当逆变器输出电压与电网电压之间相角差值较大时,传统的同步控制由于无法控制同步速率,易出现并网冲击过大、电能质量下降等问题。这里在入网电压控制型逆变器的基础上,提出一种速率可控的同步控制策略,通过控制逆变器输出频率,降低逆变器并网造成的冲击。分析了同步速率与暂态冲击电流、谐波含量间的关系,进而对速率选择进行讨论,在保证电能质量的同时兼顾时效性。最后,仿真与实验验证了所提控制策略。     

带多频段采样观测器的单相逆变器控制

在单相逆变器控制系统中,当逆变器带非线性负载时,输出电压波形会出现畸变,存在幅值和相角误差。为解决上述问题,提出一种基于电流观测器的单相逆变器控制策略。首先应用傅里叶变换提取逆变器输出的基波电压,然后通过幅相分解,将逆变器输出电压等效变换为电压幅值与相角,最后应用PI控制器控制逆变器输出电压波形为正弦波。控制系统实现时,采用前馈控制方法,来抑制谐波,提高逆变器输出波形质量。为解决因采样频率低而带来的逆变器输出电流估算精度下降的问题,在前馈控制时,采用多频段采样法来对电流谐波进行估算,从而提高了前馈控制的精度,进一步提高了逆变器输出波形质量。仿真和实验结果表明了该控制策略的正确性和实用性。     

基于并联电流源光伏逆变器的特定谐波消除法

提出了一种适用于低开关频率并联电流源光伏逆变器的改进谐波控制策略。建立了并联电流源光伏逆变器模型,分析了影响并网点电流谐波的几个关键因素。针对传统指定谐波消除法(SHE)不能直接控制并网点谐波的局限性,对传统指定谐波消除法的波形约束条件和并联电流源协同控制条件进行修改,提出了极低开关频率下利用逆变桥输出特定电流谐波主动补偿并网点电流波形质量的改进控制方法。测试结果验证了所提方案可以有效改善并网电流谐波性能。     

基于StatRF改进单周控制的谐波滤波器

基于传统单周控制的有源滤波器无法区分非线性负载电流中的谐波与无功分量,因此有源滤波器除了补偿谐波外,需同时补偿大量无功电流,从而导致有源滤波器的额定功率增加。提出一种基于静止坐标(stationary reference frame,Stat RF)控制器改进的单周控制,该控制策略可以仅补偿负载电流中的谐波分量。重构了单周控制的参考信号,遵循单周控制简单的控制理念,给出并实现了相关的控制等式。该控制简单易于实现,无需坐标变换。改进的单周控制策略保证了出色的单独谐波补偿效果,同时保留了传统单周控制的突出优点,如无锁相环、保持恒定的开关频率等。最后通过搭建的基于DSP的有源滤波器验证了该控制策略的有效性。     

电网电压谐波畸变条件下并网逆变器的控制策略研究

为了提高电网电压畸变条件下分布式发电系统的适应能力,实现逆变器输出电流的高质量并网,需要改进其传统控制策略。首先,建立三相LCL型并网逆变器的等效数学模型,分析电网背景谐波影响入网电流的机理。然后,提出一种基于PMCI(比例多复数积分)控制器和改进电网电压前馈的有源阻尼控制策略。通过PMCI控制器实现对基波电流的无静差跟踪和对谐波的有效补偿,引入电网电压前馈提高整个控制系统对电网电压扰动的响应速度,同时滤除部分谐波。最后,在MATLAB/Simulink中搭建逆变器的控制模型,仿真结果显示电网电压谐波畸变条件下,所提出的控制策略能够有效削弱电网背景谐波对入网电流的影响,证明了该控制策略的可行性与有效性。