基于重复控制器的逆变器并联环流抑制方法研究

逆变器并联后可靠运行的关键技术在于环流抑制,本研究针对在电力电子装备大规模接入电网时,往往会产生零序环流并导致系统不平衡等问题,提出了一种基于重复控制器的逆变器控制方法。首先分析了光伏逆变器并联模型,讨论了逆变器并联环流的产生机理。根据系统的相量分析得到了并联逆变器间的环流与零序电压差的关系式。然后通过重复控制以保证输出波形的精确跟踪,根据重复控制器能够有效矫正周期性畸变的输出电压波形的工作特性,实现了抑制系统环流的目标。最后通过Matlab、Simulink仿真实验验证,表明该控制方法能有效减小逆变器零序电流,从而抑制系统环流。     

基于有效零矢量脉宽调制和PR控制的并联零序环流抑制

共直流母线的逆变器的并联会产生零序环流,导致逆变器三相电流不平衡、输出电流失真、系统损耗增加等问题。针对逆变器的并联零序环流问题,文中基于逆变器并联的零序环流等效模型,分析了逆变器的并联零序环流产生机理、组成成分。在上述基础上,研究了一种基于有效零矢量脉宽调制和比例—谐振(PR)控制的逆变器并联零序环流控制策略,该策略通过利用非零矢量来替换零矢量,以减少高频零序环流,通过采用PR控制的零序电流闭环控制以抑制低频零序环流。该策略具有直流电压利用率高、零序环流小的优点。实验结果验证了所述方法的有效性。     

基于无差拍多台并联逆变器环流抑制方法研究

提出一种基于无差拍和协调控制策略的零序环流控制多台逆变器并联系统。首先建立多台并联逆变器的零序环流模型,通过模型发现零序环流不仅和参数有关,而且和其它并联逆变器环流有关。为了消除零序环流影响,提出基于无差拍和协调策略的零序环流抑制方法,该方法通过改变零矢量作用时间实现零序环流抑制。实验验证了所提方法在输出电流不相等情况下均具有很好的抑制效果。     

基于补偿电流的并联逆变器环流抑制方法

为了提高并网逆变器的并联运行效率和特性,需对并联运行的逆变器进行环流抑制。本文基于补偿电流法的平均电流控制的逆变器并联系统,对补偿电流的位置及调节函数进行优化,使其响应的时间常数小,均流效果不受PI调节器相移和滞后作用的影响,基波环流抑制效果更好;考虑到补偿电流法主要抑制基波环流,将补偿电流经过低通滤波器,使得补偿电流中只含有基波电流分量,消除补偿电流中谐波分量对环流抑制的影响。外部采用LCL滤波器对高频谐波环流进行抑制。仿真结果表明本文给出的基于补偿电流法的平均电流控制对抑制基波环流的优越性及LCL滤波器对抑制高频谐波环流的有效性。     

基于无差拍并联逆变器并网和环流控制研究

传统并网并联逆变器存在大量的PI参数,具有动态响应慢和参数难调等缺点,为此本文提出一种新型无差拍电流预测控制,具有动态响应快、控制精度高、并网电流畸变小的优点。为了进一步解决并联逆变器固有的环流问题,本文提出一种新型注入零序分量SPWM调制策略实现环流抑制。本文在分析并联逆变器模型的基础上,发现通过改变零序分量可以抑制环流,提出了无差拍预测控制实现环流抑制。实验结果验证了本文提出的新型注入零序分量SPWM调制策略可以同时实现并网电流跟踪快速和环流控制问题。     

基于光纤同步技术的大功率并联变流器设计

针对三相变流器直接并联运行时存在高次短路谐波电流和零序环流的问题,提出一种基于光纤同步的环流抑制技术。通过分析两台逆变器直接并联电流,发现其干扰主要由高次谐波电流和零序环流构成。而高次谐波电流主要由开关周期不一致造成,但这种谐波电流由于频率太高无法通过谐振控制进行抑制,对此利用TMS320F28377D芯片EPWM模块特有的同步引脚,实现两台变流器开关周期同步。此外引入多级并联准比例谐振控制器实现对零序环流抑制。实验结果表明,该方法可有效保证系统高效、稳定运行。     

并联三相逆变器环流的双变零矢量控制研究

并联三相逆变器的参数不可避免地存在差异,导致逆变器间会产生环流。环流会造成逆变器损耗增加、输出电压、电流波形畸变等危害。为了解决这个问题,提出通过零序占空比来抑制环流的控制策略。在建立零序环流数学模型的基础上,针对传统零序环流控制策略中基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中一个载波周期内仅单次调节零矢量的作用时间,导致环流抑制效果不佳的问题,提出在一个载波周期内进行两次零矢量作用时间调节,提高零序环流控制实时性;并基于各逆变器输出的瞬时功率反馈来实现并联逆变器负载功率自适应均分的控制方案。该方案不仅能够很好地抑制环流,实现负载均分,而且能显著地改善三相逆变器输出电压和电流波形。通过仿真和半实物仿真实验平台验证了该方案的有效性。     

并联T型三电平逆变器环流抑制和中点平衡研究

T型三电平逆变器的并联能够增加系统容量和可靠性,但是存在的环流会导致输出电流畸变甚至造成系统崩溃。而且并联T型三电平逆变器因中点电位和零序电流相互耦合,其环流情况更为严重,抑制难度剧增。为此该文提出一种新型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略实现并联T型三电平逆变器环流抑制和中点平衡控制。该文在分析T型三电平逆变器并联模型的基础上,通过检测逆变器零序电流状态,实时选择合适的P-Type和N-type小矢量抑制零序环流;并针对T型三电平逆变器存在直流侧电容中点电位不平衡的固有问题,通过增加或者减少小矢量作用时间实现中点电位平衡控制。此外,上述方法能够同时减少开关频率和降低开关损耗。实验验证了新型SVPWM策略能够在不同电流情况下实现很好的环流抑制和中点电位控制。     

基于混成自动机理论的间歇性电源并网多逆变器并联环流抑制方法

针对间歇性电源并网多逆变器并联运行环流突出、抑制困难的问题,论文提出运用混成自动机理论抑制间歇性电源并网多逆变器并联环流。论文首先详细分析间歇性电源并网多逆变器并联运行的混成特征和环流产生原理,得出逆变器输出电压与环流大小的数学关系。然后深入研究运用混成自动机理论建模与控制实现间歇性电源并网多逆变器并联运行环流控制的原理、方法,根据开关器件工作状态与逆变器输出电压的关系设计多逆变器并联环流混成控制器。最后,通过Matlab仿真平台进行仿真验证。仿真结果表明,本文所设计的环流控制器与相应的环流抑制方法的正确性与可行性,采用混成自动机模型能够实现较好的环流控制效果,能有效抑制多并联逆变器间的环流。     

三相四桥臂逆变器直接并联控制策略

在三相三桥臂逆变器(3P3L-Inv)拓扑的基础上引入第4桥臂构建的三相四桥臂逆变器(3P4L-Inv),具有优良的三相解耦带不对称负载能力,且可以通过注入3次谐波的方法提高直流电压利用率.逆变器并联是电力电子系统扩容的主要方法之一,共直流母线直接并联的三相四桥臂逆变器(3P4L-DP)中第4桥臂电感电流若不采取适当控制策略,会导致并联逆变器第4桥臂电感存在较大的环流,严重时会损坏逆变器.此外,采用3次谐波注入的3P4L-DP,由于主电路器件参数不一致性,将进一步导致并联模块之间的零序环流问题.在此通过分析第4桥臂环流与三相零序环流的生成机理,提出一种4桥臂逆变器直接并联控制策略,使得并联模块的各桥臂电感电流均得到统一控制,抑制了桥臂间的零序环流,实现了各路桥臂电感电流的动/稳态均流.仿真及原理样机实验充分验证了控制策略的正确性.     

三电平逆变器并联系统的中点电位控制策略

为保证逆变器并联系统的正常运行,必须同时解决中点电位控制和零序环流抑制2个问题。分析了零序环流和中点电位波动的产生机理,从理论上推导得到两者的相互关系。基于调制波分解的载波调制原理,提出了一种并联系统的中点电位控制策略,无需空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)复杂的扇区划分和占空比计算,实现简单,并且能够在不影响零序环流抑制的条件下实现逆变器并联系统的中点电位控制。进一步通过推导,分析了该方法对中点电位的控制能力。最后,搭建了一套80 k W的三相三电平逆变器并联系统,过仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

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。     

微电网多逆变器并联分散动态扰动补偿控制策略

为增强微电网孤岛运行时对电压波动、环流、谐波和三相不平衡的抗扰动能力,提出基于鲁棒残差生成器的多逆变器并联分散动态扰动补偿控制策略。首先,考虑多逆变器并联的环流影响,建立准稳态条件下含线路参数的多逆变器并联状态空间模型,在下垂控制的基础上将并联状态空间模型转化为分散的单台逆变器模型,基于逆变器模型对电压波动、环流、谐波、三相不平衡和功率波动进行扰动分析。其次,针对逆变器双闭环控制结构,从扰动对消的角度设计动态补偿控制器Q(s),并将其控制信号作用于电流环的输入端,实现与原系统电流给定信号的叠加,从而达到对扰动信号联合补偿的效果。该方法简化了电流环二次动态补偿控制的结构,实现了Q(s)的低阶理论推导。然后,在每台并联的逆变器中加入鲁棒残差生成器和动态补偿控制器Q_i(s),并根据本地信息推导Q_i(s)的参数表达,实现多台逆变器间相互影响的进一步解耦。最后,在RTDS平台上设计了3台逆变器并联的硬件在环实验,验证了所提策略的有效性。     

并网逆变器环流抑制方法研究

逆变器并联是增大可再生能源发电容量的重要手段,共直流母线运行使得系统成本和体积降低,但也因此构成了两个逆变器模块的环流通路,需对并联系统采取环流抑制措施。此处针对LCL滤波的空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器并联系统,分析了并联系统中环流的平均模型,针对给定电流相等与给定电流不相等两种情况提出不同的环流抑制策略。当给定电流相等时,提出一种简单易行的共调制信号的控制策略;当给定电流不相等时,采用改进的零矢量占空比修正策略抑制零序环流。通过仿真和实验验证了两种情况下环流抑制策略的有效性。     

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。     

不平衡工况下基于虚拟阻抗法的并联三相四桥臂逆变器的桥臂控制

不平衡工况下,三相四桥臂逆变器并联系统不仅可以输出平衡的三相电压波形,而且还可以拓展系统的容量。与传统的三桥臂逆变器并联系统相比,三相四桥臂逆变器并联系统需要对正序、负序和零序电流进行控制,因此三相四桥臂逆变器的并联控制系统更为复杂。该文对三相四桥臂逆变器并联运行时,各序电流的分配进行了分析。为了使逆变器输出的正序、负序和零序电流能够按并联逆变器的容量分配,提出了正序电流使用下垂控制、负序电流与第四桥臂电流使用虚拟阻抗法分别控制正序、负序和零序电流的分配,并且对三相四桥臂逆变器的前三桥臂与第四桥臂分别进行控制,最终在不平衡工况下使并联三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡且输出电流和输出功率按并联逆变器的容量分配,减小系统的环流。仿真和实验验证了该方法的有效性。     

逆变器并联运行的环流反馈控制

逆变器并联运行时由于各模块输出电压的频率、相位等参数不一致,会在模块间产生环流。先分析了逆变器并联运行时环流产生的原理。然后对加入和未加入环流反馈控制的并联逆变器系统结构做出比较,结果表明加入环流反馈控制后,其输出电压不变,环流大大减少,两台逆变器的输出电流趋于一致。最后用Matlab软件对此并联系统进行了仿真研究,验证了控制方式的可行性。     

逆变器并联运行的环流反馈控制

逆变器并联运行时由于各模块输出电压的频率、相位等参数不一致,会在模块间产生环流.先分析了逆变器并联运行时环流产生的原理.然后对加入和未加入环流反馈控制的并联逆变器系统结构做出比较,结果表明加入环流反馈控制后,其输出电压不变,环流大大减少,两台逆变器的输出电流趋于一致.最后用Matlab软件对此并联系统进行了仿真研究,验证了控制方式的可行性.     

基于等效馈线的孤岛微网并联逆变器间环流抑制策略

孤岛微网中,三相并联逆变器间会因输出电压偏差及线路阻抗不匹配而产生环流。本文综合考虑了外接电感、本地负载和线路阻抗对环流的影响,提出了基于等效馈线的并联逆变器间环流抑制策略。在下垂控制的参考电压中补偿等效馈线电压降,并通过动态虚拟复阻抗调节负载波动及逆变器间阻抗差异,以减弱线路阻抗固有阻性成分并提高其匹配精度。仿真研究表明,等效馈线阻抗计算能够反映网络参数的变化,含电压降补偿的下垂控制配合动态虚拟复阻抗调节,可有效抑制逆变器间环流,并提高功率分配精度。     

基于改进型零序环流抑制方法的T型三电平并联并网系统

模块化的并联T型三电平逆变器能够增加系统功率等级和效率,但共直流母线无隔离拓扑可能引起零序环流问题。前期研究已经证明通过调整零序分量作用时间能够抑制零序环流。然而该方法没有考虑输出电流不同引起的扰动,输出电流波形质量变差。该文分析环流模型的基础上,设计了比例–积分和前馈控制器,零轴环流扰动控制通过对小矢量调节来实现的。并采用双采样法来提高零轴零序电流控制带宽。零序环流能够在输出电流不同工况下得到很好地抑制,实验结果验证了所提算法的有效性。