微网光伏双模式逆变器双环控制策略研究

针对微网系统并网/离网运行过程中对模式平滑切换,抗外界干扰能力和系统动态响应具有较高要求的情况下,提出了双模式逆变器在电网基波频率同步旋转坐标系下的双环控制策略,建立了微网光伏逆变器并网/离网模式数学模型.系统并网时采用基于PI调节器的电压矢量跟踪电流控制策略,离网运行时采用基于SVPWM的电容电压外环电感电流内环控制...     

Z源逆变器并网独立双模式控制策略研究*

针对Z源逆变器电容电压恒压控制策略响应速度较慢的问题,提出了电容电压外环、电感电流内环双闭环控制策略,提高了系统的快速性。设计了Z源逆变器的并网和独立模型,并网模型实现了单位功率因数并网,独立模型保证了输出电压稳定。切换过程考虑到Z源逆变器电磁惯性大,电容电压、电感电流不能突变的特点,在并网到独立切换过程采用修正调制信号,在独立到并网切换过程采用Z源电感电流渐增控制,实现了双模式的平滑切换。     

三相并网/独立双模式逆变器系统的设计

研究了一种输入为光伏充电蓄电池的三相双模式逆变器系统,输出既可接三相负载实现独立运行,也可连接电网并网运行。系统独立运行时采用电压源运行模式,并网时采用电流源运行模式,在并网/独立模式切换过程中采用快速检测并网开关和抑制电流突变的过渡算法实现并网/独立的平滑切换。实验结果表明该逆变器发电系统结构简单易实现,可满足微网中对发电单元的要求。     

基于三相四桥臂的双模式变流器控制策略研究

针对微网系统在离网模式下,给不平衡负荷供电之一问题,文中采用三相四桥臂作为双模式变流器拓扑,并设计了并网与离网双模式工作及并离网模式切换的控制策略,可解决离网模式下不平衡负载引起的电压不平衡问题。根据不同模式下三相四桥臂变流器的数学模型,采用电网电压定向的电感电流闭环控制策略实现并网模式运行,采用双同步旋转坐标系下的正负序电压控制以及零序电压的比例谐振控制策略实现离网模式运行。同时,采用一种控制模式的平滑切换方法来实现并网与离网两种模式的独立运行。最后,通过仿真对采用的双模式变流器控制策略进行了验证。仿真结果表明,采用的双模式控制策略在并网模式下可以准确跟踪功率指令,在离网模式下可有效抑制不平衡负载的扰动,实现输出电压平衡。在并离网切换过程中,该控制方法能够减小负载电压变化与输出电流的冲击,实现负载的不间断供电。     

微电网双模式组网逆变器运行控制研究

针对微电网中既可以并网运行,也可以独立运行的三相组网逆变器研究了其双模式运行的控制方法.双模式逆变器在并网模式时起理想电流源作用,采用结构简单且能满足要求的单电流环控制;离网模式时起理想电压源作用,采用能兼顾控制精度和动态响应的基于滤波电感电流的双闭环控制.在此进一步针对双模式逆变器独立运行时满足带不平衡负载的要求,运用正序、负序分别控制的方法.最后通过实验验证了所设计的双模式逆变器具有带不平衡阻性、感性负载的能力,并且能够实现并网/离网双模式运行的快速切换.     

基于新型正序提取器的并网与独立双模式无缝切换策略

针对三相逆变器,在提出的一种电网电压正序提取器的基础上,设计了并网与独立双模式的无缝切换策略。在电网正常时,根据正序提取器所得到的正序分量计算电流给定;在电网异常时,由正序提取器保持恒频恒幅的负荷电压给定。在检测到电网恢复正常时,正序提取器又能很快地跟踪电网电压相位,使得负荷电压与电网电压同步,从而避免并网冲击。并网模式下的电流和独立模式下的电压控制均采用两相静止坐标系下的比例谐振控制器实现无静差跟踪。通过实验,验证了该文所提策略的有效性。     

三相并网逆变器静止坐标系零稳态误差电流控制分析及在线切换控制研究

电流控制是三相并网逆变器运行的关键问题之一。为了实现快速准确的电流控制,深入分析了三相并网逆变器旋转坐标系PI控制、静止坐标系PR控制和静止坐标系PCI控制三者之间的联系和区别,证明了静止坐标系PR控制和旋转坐标系PI控制两者并不等效,探讨了静止坐标系PR控制和PCI控制在动态性能和稳态性能方面的特点,并提出一种在线平滑切换方案,有效利用两者的优势,最后搭建了基于TMS320F2812 DSP的数字控制实验平台,完成了电网电压平衡/不平衡两种情况下的实验测试,为不同工况下合理选择控制策略提供了重要的理论依据。     

三相逆变器的双模式及其平滑切换控制方法

针对微电网逆变器在并网切换时电流冲击大、在离网切换时直流侧电压波动等问题,提出了一种三相逆变器的双模式及其平滑切换控制方法。该方法包括稳态控制和切换控制两部分,其中,切换控制由软启动虚拟阻抗和单环电流反馈控制构成。同时,为防止逆变器在并网切换和稳态控制中,因相位误差造成的能量倒灌现象,提出了相位超前控制方法,并引入到下垂控制器中,给出了其频率调节实现方式。切换控制抑制了逆变器输出电流、入网电流的瞬间冲击,实现并网平滑切换。逆变器离网切换时,仅引入单环电流反馈控制加快入网电流泄放,避免由电流瞬时不平衡引起的逆变器直流侧电压波动。仿真和实验结果验证了三相逆变器的双模式及其平滑切换方法的可行性和有效性。     

光伏发电并/离网切换控制策略研究*

对于具有并网及离网双模式运行功能的光伏发电系统,实现两种模式之间的平滑切换一直是控制上的难点。建立了三相光伏发电系统仿真模型,分析研究光伏逆变器的并网、离网两种模式的切换控制策略。提出了一种实现并/离网平滑切换的方法,采用分相并网开关,检测电网电压每相过零实施开关合断并合理配合控制策略的切换时序,离网时则采取PI调节器重载初始值的方式保持逆变器稳定电压输出。仿真结果表明,逆变器输出波形有效地得到改善,证明了该控制方案的可行性。     

间接电流控制独立/并网双模式逆变器研究

由于传统的独立/并网双模式逆变器在独立工作模式下控制输出电压;在并网工作模式下控制进网电流,所以在其模式切换瞬间存在两种控制方式的转换,必须采取有效措施,以避免出现输出电压突变,防止对逆变器所接本地负载造成损害。为此,采用间接电流控制技术,以控制并网运行时的输出电流,使逆变器的输出电压在双模式下均处于可控状态,以获得切换过程的平滑过渡,实现无缝切换。实验结果验证了该控制策略的可行性。     

一种新的逆变器并网控制策略的研究

提出了一种新的逆变器并网控制策略。可独立与并网双模式运行的逆变器在并网模式下,由于输出滤波电容的影响,在轻载时进网电流ηTHD高,输出功率因数低。该逆变器在传统控制策略的基础上,加入输出滤波电容电流补偿器,消除输出滤波电容电流对电网的影响,从而可以实现独立与并网2模式之间的无缝切换;全负载范围内或电网电压谐波含量大时,可实现高的输出功率因数和低的进网电流ηTHD。该文阐述了该控制策略的工作原理和参数设计原则,并以一台500W基于DSP控制的双降压式半桥逆变器进行了实验验证。     

单相LCL滤波器并网逆变器双闭环控制的研究

介绍了带电网电压前馈的电网电流外环、电容电流内环的双闭环控制策略。在滤波参数设计的基础上搭建了仿真模型,分析了控制器参数对动态性能的影响。基于理论分析,给出一种快速设计控制器的方法。仿真结果表明,该方案不仅能有效控制逆变器入网电流,而且抗电网电压扰动能力强。     

Seamless Transfer Control Strategy for Grid-Interactive Inverters

Abstract—Single-phase microgrids are widely used in residential houses. The energy storage system with grid-interactive inverters in these microgrids should operate in both grid-tied and standalone modes. In this article, proportional resonant controller for the single-phase grid-interactive inverter with LCL-filter is designed and implimented in the both operation modes. Also, a novel seamless transfer strategy based on hysteresis current control is proposed when off-grid transfer operation is needed. With the proposed method, the inverter is able to provide voltage support to the local critical loads during the whole transfer process when the grid fails. For the grid-tied transfer process, a phase difference eliminating method based on inverter frequency regulation is introduced in this article to eliminate the phase difference between the grid voltage and the inverter voltage when the grid recovers. Simulation and experiments are carried out and the results verify the effectiveness of the proposed control method.     

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。     

无电解电容永磁电机高功率因数控制策略

无电解电容驱动系统常采用体积小，寿命长的薄膜电容贮存网侧输入能量，但该拓扑结构易引起网侧输入功率和逆变器侧输出功率耦合的问题。针对无电解电容驱动电路中由于功率耦合导致的网侧谐波含量多和功率因数降低的问题，提出了一种基于二阶广义积分锁相环和比例积分谐振控制器的带相位补偿的逆变器输出功率控制策略以改善网侧电流品质。首先，通过分析无电解电容驱动系统的电路拓扑结构，明确无电解电容驱动系统高功率因数条件；其次，利用二阶广义积分锁相环获取网侧电压的相位与幅值信息，并利用基尔霍夫电流定律计算逆变器输出功率相位补偿角；然后，建立了基于比例积分谐振控制器的逆变器输出功率控制回路，将逆变器输出功率调节接近理想值。最后，对比实验结果验证了所提方案的有效性。     

具有改进最大功率跟踪算法的光伏并网控制系统及其实现

光伏并网控制系统输送到电网的功率随着光照强度、环境温度以及光伏阵列输出电压的不同而变化,控制光伏阵列的工作点使其连续稳定地向电网输出最大功率非常必要。该文提出了基于同步旋转坐标变换实现光伏阵列最大功率跟踪与电流控制的电压源型逆变器相结合的三相光伏并网控制系统,该系统主要包括光伏阵列、直流母排电容、电压源型逆变器、滤波电感、数字信号控制器与电网。提出的改进最大功率跟踪方法,根据光伏阵列dP/dU-U的特性曲线,利用Newton-Raphson方法快速计算光伏阵列输出功率对电压的微分值,由此进一步形成光伏阵列工作在最大功率点的参考电压值。整个控制系统为双环控制,外环为电压控制环,利用一个PI调节器使光伏阵列输出电压工作在最大功率工作点;内环为电流控制环,利用2个PI调节器分别对d-q轴电流进行解耦控制,使逆变器输出电流与参考电流一致。根据所提出的控制算法,研制了一台三相光伏并网系统原理性样机,仿真与实验结果一致,系统具有良好的动稳态性能,说明了所提出的控制方案是非常有效的。     

考虑非计划孤岛的分布式电源无缝切换控制策略

为提高本地负载的供电安全,分布式发电(DG)并网逆变器需要工作在并网和离网两种状态,且能无缝切换。提出一种综合的DG无缝控制策略。针对非计划孤岛DG从并网切换离网状态存在失控区域,易引起本地负载电压和频率越限问题,提出采用P-σ、Q-v解耦的非线性控制,实现失控期间的直接电压限幅;提出结合锁频环和去除积分前向通道的锁相环,在不影响锁相环动态特性基础上,实现失控区域的频率限幅。另外,在该控制结构基础上提出一种虚拟并网的预同步方法,避免并网开关闭合时内外环失配,改善并网过渡过程。基于RT-LAB的硬件在环仿真验证了该策略的有效性。     

基于PR调节器的并网逆变器双闭环控制策略的研究

针对传统PI控制器在跟踪并网逆变器交流信号时存在静差的问题,提出了基于比例谐振控制器(PR)的电网电流外环和电容电流内环的双闭环控制策略,在此基础上对控制系统进行了建模和稳定性分析,并进行了参数的设计,构建了仿真模型对理论分析进行验证。结果表明,此控制策略不仅可以做到对交流信号的无静差跟踪,而且对谐波具有精确的跟踪能力。     

三相LCL并网逆变器的单电流双环控制策略

为了抑制LCL并网逆变器系统的谐振尖峰,提出了一种单电流双环控制策略。该策略只对并网电流进行采样：内环采用并网电流的二次微分反馈,以配置系统开环传递函数极点,增加系统阻尼;外环对并网电流直接反馈,以跟踪输出电流,提高系统精度。同时,外环采用准比例谐振（QPR）控制器来补偿电流,以减小稳态误差,消除特定次谐波。通过该单电流策略与传统的电容电流内环,并网电流外环策略的对比,以及采用QPR与比例积分（PI）控制器的对比,结果表明本文所采用方法的性能较优。仿真结果验证了该策略能有效抑制并网电流谐波,提高系统的动态性能和稳定性。     

电容电流瞬时值反馈控制逆变器的数字控制技术研究

采用电容电流反馈的双闭环瞬时值控制的逆变器具有输出波形正弦性好、动态响应快、输出外特性硬和稳态精度高等特点。该文基于状态观测器，对电容电流反馈瞬时值控制电路的数字实现方法进行研究，提出了基于电容电流反馈的解耦控制方法；设计了电流内环数字控制器，提出了一种电容电流采样时序，采用该采样时序可以真实反映电容电流开关周期内的电容电流平均值；提出了基于PWM逆变桥离散化模型的电容电流观测方法，可对电容电流做出准确观测，补偿数字控制器的采样延时和计算延时；提出了瞬时值电压控制外环的滤波方法，以提高输出电压的稳态精度。仿真和实验结果表明，该方案可以达到模拟电路实现双环控制的效果。