基于简化FCS-MPC的风电并网逆变器研究

三相风力发电并网逆变器的模型预测控制存在大量计算问题,导致控制指令的时间延迟,影响控制系统性能,严重阻碍系统应用。为克服上述难点,提出了一种在线简化有限控制集模型预测电流控制算法。该方法通过坐标变换构建αβ坐标下逆变器输出电流的预测模型,利用目标函数对逆变器输出的不同电压矢量进行评估,而无需使用脉宽调制模块。同时,结合电压空间矢量等效变换的原理,引入矢量扇区判断法,进而实现了预测控制过程的在线简化。最后,以带阻感负载三相并网逆变器为控制对象,建立了有限控制集模型预测控制仿真模型,分析了输出电流的稳态与动态性能。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

带直流电流前馈的光伏逆变器预测控制策略

光伏并网逆变器的控制技术一直是可再生能源发电领域的研究热点.依据单相光伏并网逆变器的特点,在单级式拓扑结构中,通过对传统的电压电流双闭环控制方式的分析,提出了一种带直流电流前馈的光伏并网逆变器电流预测控制方法.该方法首先由并网逆变器的物理模型推导出电流预测控制函数,实现对并网电流的快速控制.分析结果表明,所提方法能加快...     

基于虚拟矢量调制的T型并网变换器模型预测控制

针对传统有限集模型预测控制(FCS-MPC)开关频率不固定、寻优过程计算量大等缺点,提出了一种新型基于离散空间矢量调制的改进型模型预测控制算法,该方法通过采用由实矢量线性组合生成虚拟矢量的方式,实现了在单开关周期内输出多个实矢量和固定的开关频率;通过引入虚拟矢量调制增加了矢量控制集,有效减小了网侧电流纹波,改善了并网电流质量.给出了离散矢量调制的实现方案,并基于一台7 kW的实验样机平台进行了必要的实验验证分析.实验结果表明,与传统的FCS-MPC方法相比,所设计的虚拟矢量调制方法有效提高了网侧电流输出质量,有效抑制了网侧电流纹波并改善了系统动态响应性能.     

单相光伏并网逆变控制器的优化

针对单相光伏并网系统中直流母线电压纹波比较大的特点,提出一种新型的周期数组滤波器,对逆变电压环控制器的输出进行二次谐波分量的检测与滤除,有效地抑制电压纹波对并网逆变控制器中输出电流参考的不利影响,从而降低并网电流的畸变率.另外针对并网逆变器中滤波电感值随电流变化导致低功率输出时并网电流畸变较大的现象,在电流环控制器中加入串联电感补偿算法,改善逆变器在低功率输出时的并网性能.最后在3kW单相全桥光伏并网逆变器样机上的实验结果验证了所提出的周期数组滤波器和串联电感补偿控制算法的可行性.     

三相并网逆变器改进定频模型预测电流控制

三相并网逆变器传统模型预测控制存在开关频率不固定和输出电流谐波含量较高的问题,给并网逆变器输出滤波器的设计带来了一定困难,并且影响并网逆变器的运行效率。为此,提出一种三相并网逆变器改进定频模型预测电流控制算法,在每个控制周期采用三个电压矢量,通过 轴电流无差拍控制来确定每个电压矢量的作用时间,以电流跟踪误差最小选择最优电压矢量组合,再经过DPWM0调制得到开关信号,实现输出电流定频控制且谐波含量降低。仿真和实验结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

改进有限集模型预测控制策略在三相级联并网逆变器中的应用

针对三相级联并网逆变器输出电流谐波少且可直接用于高电压大功率场合的特点,提出一种可用于此拓扑结构的改进型有限集模型预测控制(finite control set-model predictive control,FCS-MPC)策略。与传统的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)、载波相移正弦波脉宽调制(carrier phase shifted sinusoidal pulse width modulation,CPS-SPWM)相比,该方案省去了调制器且易实现并网控制;与传统的模型预测控制算法相比,该方案加入了电流反馈补偿环节、计算延时补偿环节、电压电流参考值修正环节,并通过优化被控对象减少运算量。仿真和实验结果表明,采用改进的有限集模型预测控制方案不仅是可行和有效的,而且具有方法简单、总谐波畸变率(total harmonics distortion,THD)小等优势。     

单相并网模型电流控制及数字延时影响研究

并网逆变器作为电能变换的重要一环,其控制算法显得尤为重要。针对单相L型并网逆变器将模型电流控制应用其中,得到了一种参数易于整定的逆变并网控制算法且适用性强。为满足工程实践要求,分析了数字控制延时对系统稳定性的影响,并给出了控制参数修正方法;同时在计算并网逆变器给定输出电压时,对于数字控制延时的影响给出了电网电压反馈值合适的相位补偿。最后通过仿真与实验验证了模型电流控制的适用性及补偿数字控制延时影响的有效性。     

单相准Z源逆变器最优开关矢量集模型预测控制

以单相准Z源逆变器(quasi-Z-sourceinverter,q ZSI)为研究对象,以减小逆变器平均开关频率为研究目标,提出一种最优开关矢量集模型预测控制策略。首先,分析不同工作状态对q ZSI状态变量的影响,建立其离散时间模型;其次,根据所建立的离散时间模型,对准Z源网络的输入电流、输出电容电压、负载电流进行预测,结合有限控制集模型预测控制(finitecontrolsetmodelpredictivecontrol,FCS-MPC)策略,实现q ZSI系统的多变量综合协同控制;然后,分析逆变器开关时序,建立最优开关矢量集,通过选取最优开关矢量集,降低了系统的平均开关频率。相比于传统FCS-MPC,通过所提控制算法,在不影响交直流侧优化控制的前提下,降低了15%的平均开关频率。最后,通过建立实验模型验证了所提算法的有效性和正确性。     

一种单相光伏并网逆变器改进预测电流控制算法

光伏并网逆变器传统预测电流控制算法由于采样与计算延时会造成差一拍控制,使得逆变器并网电流不能很好地跟踪目标电流,同时逆变器滤波电感模型值与实际值有误差时会造成并网电流谐波大,还可能导致系统不稳定。为克服这些不足,提出了一种改进的预测电流控制方法,可提前一个采样周期对并网逆变器输出电压进行预测,同时利用递推最小二乘法对电感参数进行在线辩识。仿真和试验结果表明所提方法有效提高了逆变器并网电流对目标电流的跟踪精度,减小了并网电流的谐波分量,提高了由逆变器进网的电能的质量。     

基于电流前馈的分布式新能源低频纹波抑制

在分布式新能源应用场合中,传统的两级式单相逆变器输入电流中含有大量低频纹波电流。此处对应用于分布式新能源发电场合的两级式单相逆变系统中能量流动、纹波功率以及输入端的纹波电流的产生机理进行了分析。基于Boost电路的小信号模型和纹波电流的等效电路模型,提出一种基于电流前馈控制的输入端纹波电流抑制方法。最后将此控制策略在基于DSP的先进数字控制平台上进行了实验,并与未引入电流前馈的传统双闭环控制模式进行了对比,实验结果验证了该控制策略的有效性和合理性。     

一种单相并网逆变器电流相位的补偿方法

针对单相并网逆变器中,传统电流PI控制算法下的并网电流与电网电压存在相位差,尤其是在电流较小时相位差比较严重,导致逆变器输出功率因数较低的问题,提出了一种减小并网电流与电网电压相位差的控制方法.通过理论分析计算,得到不同的控制参数和电流给定情况下,并网电流与指令电流之间相位差的数学表达式,然后在指令电流中进行相应的相位...     

一种高效率低纹波电流的光伏电源逆变器设计

介绍传统光伏电源系统产生低频纹波的原因,为满足户用型单相光伏微逆变器功率输出要求,提出一种前级DC/DC升压环节和后级逆变环节的隔离型单相双级式光伏并网微逆变器。采用一种扰动直流母线电压参考值的方法,抑制了两级式逆变器直流输入侧存在的两倍交流输出频率电流纹波,提高了输出功率效率。基于数字信号处理器(DSP)28035控制的220 W光伏并网微逆变器实验证明了理论分析的可行性。     

光储微电网逆变器有限集模型预测控制

针对光储微电网并网稳定问题提出了一种有限集模型预测控制（FCS-MPC）方案。储能系统双向DC/DC变换器采用电压电流双环控制,以稳定直流母线电压。建立并网逆变器离散化数学模型,将逆变器输出电流作为成本函数控制量,构建电流预测控制器。逆变器电流采用前2步预测,并使用矢量角补偿法对控制过程进行延时补偿。利用MATLAB/Simulink搭建光伏储能微电网仿真模型,对比分析传统控制和模型预测控制的电压电流响应。结果显示,所提方案在负载变化和光伏功率波动情况下,能提高直流母线电压稳定性,减小并网电流畸变率。     

单相三电平并网逆变器多状态模型预测控制研究

单相三电平逆变系统中,传统有限控制集模型预测控制在较低的采样频率下无法保证输出电能质量。针对这一问题,提出一种多状态虚拟矢量模型预测控制方法。在单个控制周期内,输出多个开关状态,以提高并网电流的电能质量。建立了逆变器预测模型,根据预测矢量初步筛选一组开关状态,每个开关状态的作用时间由所设计的电流代价函数确定。为有效平衡直流母线电压,设计均压代价函数,进一步调整开关状态,得到最终输出到逆变器的开关状态序列。搭建仿真系统并进行了仿真分析,结果验证了所提控制策略的有效性,并网电能质量得到有效提高,直流母线电压波动小。     

改进的低损耗并网逆变器双矢量模型预测电流控制方法

针对传统单矢量模型预测控制负载电流谐波含量大和多矢量模型预测控制开关频率高、功率损耗大的问题,在给出传统双矢量并网逆变器模型预测电流控制方法的基础上,提出改进的低损耗并网逆变器双矢量模型预测电流控制方法。该方法结合无差拍控制思想计算目标参考电压矢量,以电压矢量为目标函数,并通过优化电压矢量选择,减少了控制算法计算量,降低了负载电流谐波含量、逆变器开关频率和功率损耗,从而提高了并网逆变器的运行效率。通过仿真和实验对比研究了传统单矢量法、传统双矢量法和所提方法的控制效果,并验证了所提方法的有效性。     

弱电网条件下提升LCL型逆变器稳定性的控制策略

弱电网条件下,由于逆变器并网阻抗与电网阻抗之间不匹配程度增加,导致并网逆变器可能失稳.为提高逆变器的稳定性,提出一种可提高系统相角裕度的新型控制方式.根据逆变器的分层控制结构,分别在控制层的电流内环引入带有延时补偿的有限集模型预测控制,在电压外环引入逆模型前馈控制,通过这2种控制的引入降低了系统控制环路的阶数,提高逆变...     

低输入电流纹波大升压比差动Boost型逆变器研究

为减少功率变换级数以及低频纹波对输入直流电源的影响,具有大升压能力和低输入纹波的单相逆变器具有重要的研究意义。本文深入研究了大升压比差动Boost逆变器电路拓扑、纹波抑制策略、电流纹波回路、输入电流反馈和输出电压复合控制策略。在传统波形控制基础上,通过输入电流反馈在输出滤波电容上叠加低频偶次电压来进一步减小输入电流中相应偶次谐波分量,使逆变器输出侧低频脉动功率在输出滤波电容与负载之间传递,阻断其向输入源传递;采用前馈与比例积分控制策略提高输出电压质量和输入电流质量。不同负载下的实验结果验证了这种变换器的可行性。     

结合五电平逆变和功率前馈的光伏并网系统

针对传统单相光伏并网系统中逆变器输出的并网电流谐波畸变率高、动态响应速度慢的缺点,提出一种主拓扑电路的改进方法,在直流母线与全桥逆变电路之间添加辅助电路,组成五电平全桥逆变器,再配合多载波脉宽调制PWM(pulse width modulation)技术,使逆变器具有五级电压输出,从而降低并网电流的谐波含量。同时在传统的控制方法中引入了功率前馈算法,将光伏电池输出功率作为前馈量加入电流内环,使电流环的给定值含有输入功率的信息,提高了并网电流对输入功率发生变化时的响应速度。仿真实验验证了该文提出方法的有效性。     

基于功率前馈的单相光伏并网控制策略

根据单相光伏并网逆变器的特点,针对两级式拓扑结构,对传统的双环控制方式(电压外环、电流内环)进行了详细分析,在此基础上提出一种基于输入功率前馈环节的新型光伏并网逆变器控制算法。该算法将光伏板输出功率作为前馈量加入到电流内环,使电流环给定含有输入功率信息。通过分析,该算法能有效提高传统控制方式输出电流对输入功率发生变化时的响应速度,使系统的动态响应性能更加优越。通过Matlab/Simulink对所设计算法进行了仿真分析,并给出有/无功率前馈环节输出电流对输入功率变化响应的对比,结果显示了该算法的有效性。同时设计1 kW试验样机,试验结果表明样机的动态响应特性也有明显的提高,进而证明了理论分析的正确性。     

NPC型三电平逆变器可视化三矢量无模型预测控制策略

为了解决传统模型预测控制参数鲁棒性差、输出电流纹波大的不足,提出了一种应用于三相三电平逆变器的可视化三矢量无模型预测控制策略。该方法首先利用滑模观测器估计系统集总参数,采用无差拍控制获得参考电压矢量。该过程无需任何系统参数,提高了控制策略的参数鲁棒性。其次,在每个采样周期内施加由冗余矢量构成的三矢量组合,减少了输出电流纹波并实现了电容电压平衡。在此基础上,提出了一种新的可视化分析方法,从理论上证明了所提出的简化三矢量寻优的有效性。实验结果表明,在模型参数失配的情况下,所提策略可使NPC三电平逆变器的并网电流拥有较低的电流总谐波失真率,增强了模型预测控制的参数鲁棒性。