动态电压恢复器比例谐振控制

针对动态电压恢复器(DVR)的快速和精确电压补偿问题,提出一种基于比例谐振控制的DVR双环反馈控制策略,电压外环将电容电压和指令输出电压比较,得到的电压偏差信号经过比例谐振控制器,控制器输出信号交给电流内环处理,而电流反馈内环采用简单比例控制以保证系统的快速性.将比例谐振控制器应用于DVR输出补偿电压控制策略中,可实现对指令补偿电压信号的无静差跟踪.在比例谐振控制器频率特性分析的基础上,详细分析离散域下引入控制延时的DVR反馈环控制系统.分析表明电流内环具有可靠的稳定性,作用于电压外环的比例谐振控制保证了系统的稳态精度,以及对负载电流的抗干扰能力,整个控制系统具有良好的动态和稳态性能.仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的有效性.     

双Buck逆变器的建模与优化设计

对双Buck逆变器进行小信号分析和建模,研究了一种引入谐振控制器的瞬时电压电流反馈双环调节方式。电流内环采用滞环控制,具有易于实现、无条件稳定和响应速度快等优点;电压外环保证了输出电压具有较好的正弦度和稳态特性。此外,谐振控制器的引入也使系统输出外特性显著提高,与传统的采用电流前馈环提高负载抗扰动能力的方法相比,在不增加控制环的基础上,提高了系统的稳态性能,节约了逆变器成本。仿真和实验验证了该控制方案的可行性,系统取得了较好的输出波形质量,较快的动态响应,精确的稳压精度和较高的效率。     

基于单周期控制的LCL并网逆变器控制策略研究

采用单周期数字控制技术以提高LCL型并网逆变器对电压源侧输入扰动的抑制能力和系统的动态响应,以电容电流反馈作为内环、入网电流反馈作为外环的双闭环反馈控制为系统的主要结构。其中,单周期控制采用双极性算法,对内环输出信号进行逆变器开关管占空比的调制,内环在反馈通道使用比例控制,外环在前向通道使用比例积分控制。分析了以电容电流反馈构建的陷波器抑制LCL谐振的原理,并设计滤波器及控制器参数。通过MATLAB/Simulink仿真平台,建立了LCL型滤波的逆变器并网模型,仿真分析证明了该策略的可行性。     

微网中分布式电源逆变器的多环反馈控制策略

对微网分布式电源逆变器进行了多环反馈控制器的设计与研究.在分析采用闭环控制的逆变器输出阻抗受线路参数和控制器参数影响的基础上,进行内环电压电流控制器的设计,电压控制器采用PI控制器稳定负荷电压,采用比例环节的电流控制器提高系统响应速度,并且设计控制器参数使输出阻抗为感性阻抗.在此基础上利用下垂特性设计外环功率控制器,实现微网内多逆变单元间的无线通信控制.所设计的多环控制器使微网联网运行时可以输出高质量的电能.当电网发生故障,微网由联网模式转到孤岛模式,分布式电源将自动调节功率输出,实现功率共享且不同模式之间的平滑切换.仿真结果证明了控制方案的有效性.     

基于积分环节电压微分反馈的逆变器重复控制策略

提出一种积分环节电压微分反馈控制和重复控制相结合的逆变器输出电压数字化控制方案.在不使用电流传感器的前提下,本文提出的补偿器内环能在离散域任意配置逆变器极点位置,大大改善逆变器的动态性能;重复控制外环则致力于稳态精度的提高.积分环节的引入能加强逆变器的抗扰动能力,提高补偿器内环的稳态精度,克服电压微分反馈控制结合重复控制方案引起的"瞬态"电压跌落问题.该方案在一台基于DSP TMS320F240控制系统的逆变器上得到验证,实验结果证明在仅使用输出电压反馈的前提下,该方案能得到高质量的输出波形.     

半桥双降压式逆变器的电压谐振控制策略

半桥双降压式逆变器通常采用的电压电流双闭环控制策略不能使逆变器获得足够高的稳态精度。为了克服这一缺点,在构建半桥双降压式逆变器数学模型的基础上,分析了一种改进型谐振控制器。该控制器在谐振点处可以将输入信号的幅值放大,但不改变输入信号的相位,因此可以将谐振控制器和传统的电压电流双闭环控制器结合构成新的电压谐振控制器。该控制方法提高了逆变器的稳态精度,且控制器不需要采用数字电路,仅用简单的模拟电路就可实现,控制器参数的设计简单。研制了一台采用电压谐振控制策略的6 kV.A半桥双降压式逆变器的原理样机,实验结果证明了理论分析的正确性。     

LCL滤波并网逆变器双环控制参数设计与优化

并网逆变器中LCL滤波器的谐振峰可能引起系统不稳定。为了抑制谐振峰的影响,可以采用电容电流内环、并网电流外环的双电流环策略控制并网电流,但由于内外环都是电流环,其控制带宽相差不大,传统方法中内外环独立设计可能导致内外环控制器难以协调工作。文中提出了一种控制器参数整体设计及优化方法,采用少自由度的极点配置方法得到控制参数,在考虑系统具有一定稳定裕度的情况下基于时间乘以误差绝对值积分指标进行参数优化。采用该方法可避免控制参数的多次调整,同时具有良好的鲁棒性。在一台并网逆变器上的实验结果表明,所提出的整体参数设计与优化方法可使控制系统得到良好的动稳态性能。     

LCL并网逆变器准比例谐振与网压前馈控制研究

针对传统LCL并网逆变器对交流电流信号跟踪存在静差及抗干扰性较差的问题,提出一种基于准比例谐振和网压前馈的新型并网控制策略。该控制策略由逆变器侧电感电流反馈环、网侧电感电流外环和电网电压前馈环组成。其中网侧电感电流外环采用准比例谐振控制器,同时结合逆变器侧电感电流内环,在抑制LCL滤波器谐振峰的同时,提高了控制系统的精度;电网电压前馈控制的引入,一方面提高了系统的响应速度,另一方面保证了在电网发生畸变时并网逆变器较好的动态性能。最后,仿真结果验证了所提控制策略在无静差跟踪及抗电网电压扰动方面具有显著优势。     

一种高性能的单相逆变器多环控制方案

提出了一种高性能的单相逆变器控制策略.该方案在电压电流双闭环控制基础上增加了外层的重复控制器.在实现输出电压解耦和扰动电流补偿后,电压外环采用比例积分环节,电流内环采用比例环节的控制器.理论分析证明在这种双环结构下,可以实现任意配置闭环极点,因而使逆变器达到了很快的响应速度及较好的稳态精度.位于内层的双环瞬时控制器改善了系统的动态特性,位于外层的重复控制器提高了稳态精度及抗非线性负载扰动的能力,两种控制器各司其职,互为补充,为单相逆变器波形控制提供了一种接近完美的控制方案.最后在一台基于DSP TMS320F240的单相PWM逆变器实验装置上验证了该控制方案的正确性.     

计及降阶混合控制算法多逆变器并联系统谐振抑制策略

针对LCL型多逆变器并联系统的3类谐振问题,提出了一种降阶新型混合控制算法的谐振抑制策略.该谐振抑制策略基于逆变器分层控制结构,将电流预测模型控制与二自由度控制原理相融合.其中,电流内环控制层采用电流预测模型控制消除其PI控制器及PWM调节器,实现电流内环传递函数单位化;电压外环控制层利用二自由度控制原理,构建被控对象逆模型,实现电压外环传递函数单位化.控制层内、外环的传递函数单位化使谐振传递函数分子、分母间最高阶差降低,从而使得谐振传递函数的伯德图中无谐振尖峰.最后,基于MATLAB/Simulink平台进行仿真验证,结果表明面对不同的谐波源,所提策略均能够保证并网电流的总谐波畸变率小于4％,可有效抑制多逆变器并联系统的谐振.     

一种改进的CVCF逆变器直接重复控制策略

提出了一种改进型恒压恒频(CVCF)逆变器直接重复控制策略,通过电压微分内环反馈控制有效消除了逆变器固有的高谐振峰,使逆变器稳定性和开环动态特性得以极大的提高,不仅简化了重复控制器的设计,也可获得高品质的输出电压。将该控制策略用于10 kVA三相EPS逆变器中,获得了非线性负载下输出电压总谐波含量低(THD≈1.5%),误差收敛速度快(两个基波周期)的结果。实验证明了理论分析的正确性和控制策略的简单、实用性。     

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。     

一种新颖的三相四桥臂逆变器解耦控制的建模与仿真

三相四桥臂逆变器是针对三相不平衡或非线性负载的供电提出来的。该文提出了1种采用内环空间矢量电流调节器和外环同步坐标比例积分控制器相级联的三相四桥臂逆变器的控制方案，实现了对三相四桥臂逆变器的解耦控制。建立了三相四桥臂逆变器在αβγ空间的电路模型，分析了其在αβγ空间的三维电压矢量分布并由此提出了1种采用2个三电平滞环比较器和1个两电平滞环比较器相结合的内环电流调节方案。外环采用了同步坐标电压控制器，使用1个简单的比例调节器就可实现输出电压跟踪的零稳态误差，保证了良好的稳态性能。建立了整个系统在dqo坐标系下的控制模型，实现了对d,q,o3个分量的独立解耦控制。仿真结果验证了该控制方案的正确性与可行性。     

A Dual-loop Model Predictive Voltage Control/Sliding-mode Current Control for Voltage Source Inverter Operation in Smart Microgrids

Abstract

The design of a robust controller for the voltage source inverter is essential for reliable operation of distributed energy resources in future smart microgrids. The design problem is challenging in the case of autonomous operation subsequent to an islanding situation. In this article, a dual-loop controller is proposed for voltage source inverter control. The outer loop is designed for microgrid voltage and frequency regulation based on the model predictive control strategy. This outer loop generates reference inverter currents for the inner loop. The inner loop is designed using a sliding-mode control strategy, and it generates the pulse-width modulation voltage commands to regulate the inverter currents. A standard space vector algorithm is used to realize the pulse-width modulation voltage commands. Performance evaluation of the proposed controller is carried out for different loading scenarios. It is shown that the proposed dual-loop controller provides the specified performance characteristics of an islanded microgrid with different loading conditions.     

基于比例谐振调节器的恒压恒频逆变器研究

给出了一种恒压恒频正弦波逆变器波形控制的调节器设计方法,进行了逆变器电压控制回路比例+谐振(PR)交流调节器的设计,分析了以准谐振交流调节器实现的逆变器控制回路对交流参考信号相位无差和幅值近似无差跟踪的原理,讨论了谐波来源问题,以及与系统参数的关系,通过根轨迹法给出了调节器参数的设计,针对非线性负载下输出波形的谐波失真...     

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。     

基于Delta算子的谐振控制器实现高频链逆变器波形控制

针对交流系统瞬态反馈时PI控制不能够实现无静差输出,本文提出了一种基于Delta算子的比例谐振控制器的新型数字实现方法,并利用博德图深入讨论了谐振控制各参数对系统性能的影响.与基于移位算子q的z变换数字实现方法相比,在快速采样情形下离散模型更能趋近于连续模型,避免了z变换引起的数值不稳定等问题,保证了标准的正弦输出.为了获得高性能的动态特性,本文构建了比例谐振控制电压外环和比例控制电流内环的双闭环数字控制,进行了详细的理论分析和数学推导.仿真与实验结果证明了理论分析的可行性,实现了良好的波形控制效果.     

逆变型分布式电源控制系统的设计

分布式发电系统并网运行时外特性控制是关系到其应用的关键问题之一。根据并网分布式电源的可控拟负荷外特性,设计了采用电流正弦脉宽调制(PWM)调节方法的电压型逆变控制器,整个体系充分考虑提高电能质量水平。该控制器的核心采用含有直流电压波动前馈补偿的双环串级PI结构。第1级为功率调节器,选择公共连接点(PCC)电压、电流作为反馈量,有功、无功可以分开独立调节;第2级为电流调节器,选择逆变器输出电流作为反馈量,考虑电流反馈解耦补偿,响应速度快。直流电压前馈补偿则可以降低直流侧缺少储能引发输入电压波动对控制效果的影响。输出滤波器的考虑则可进一步提高电能质量水平。仿真结果表明电流正弦PWM的双环串级PI控制系统能够较好地维持逆变型分布式电源恒功率电压源的拟负荷外特性,简单实用、设计灵活,可以得到较好的谐波注入。     

400Hz中频电源复合控制策略研究

提出一种基于重复控制和多环反馈控制的复合控制方法,该方法可以提高用于400Hz中频电源中的单相恒压恒频PWM逆变器的动态和稳态响应。其中,重复控制器用于在稳态情况下产生高质量的输出电压。多环反馈控制器则用来改善系统的动态特性。该控制策略已在一台基于DSP全数字控制400Hz中频电源装置上得到了验证。     

数字伺服控制技术在正弦逆变控制中的应用

为提高正弦逆变电源的波形质量和系统的动静态响应性能,在正弦逆变控制中引入了数字伺服系统的控制原理.算法将逆变电源视为参考正弦波的伺服系统,内环利用系统状态反馈和极点配置来消除负载扰动,改善系统的动态性能;外环利用积分器以消除系统输出的静态误差,提高系统的静态性能.利用Matlab仿真软件对算法进行了在线仿真研究,并利用DSP微控制器构建的实验平台对算法进行了实验验证.结果表明,在采用该算法设计的控制器控制下,正弦逆变器的逆变输出稳定,波形畸变小,抗负载干扰能力强.