组串式三电平并网逆变器有源阻尼的研究*

组串式LCL型三电平并网逆变器结构广泛用于光伏发电系统中,其高阶输出滤波器与非隔离特性极易引起逆变器输出电流谐振甚至导致系统不稳定.为抑制其输出电流谐振,首先根据组串式并网逆变器的结构和控制建立闭环控制模型;然后针对此结构和控制的特点提出了有源阻尼算法的基本方案,并派生出四种有源阻尼方案;再利用系统闭环零级点对四种方案进行比较得出抑制效果较好的方案,并对其电网阻抗适应性进行分析.最终,通过搭建20 kW实验平台,对该有源阻尼的谐振抑制效果和电网阻抗适应性进行了检验.     

含无刷DFIG的风电系统低电压穿越极限控制能力分析

无刷双馈感应发电机(BDFIG)由于其良好的维护特性,在风力发电中具有良好的应用前景。作为大功率并网发电装置,基于BDFIG的风电系统需要满足电网的低电压穿越(LVRT)并网导则。双馈型风电系统机侧变流器的极限控制能力决定了系统LVRT的控制方案与控制成本,具有重要的实际意义。文中详细分析了BDFIG在电网故障时的瞬态模型,通过引入庞特里亚金极小值算法分析基于BDFIG的风电系统的机侧变流器控制端电压最优值,得到整个系统LVRT极限控制范围,并进一步与普通双馈感应发电机进行了比较。结果表明,BDFIG具有更加优异的LVRT能力。     

微网系统中储能装置控制策略研究

在微网系统中,大功率电力负荷的投切会导致电网电压幅值和频率产生波动。将储能装置应用于微网系统中,可通过逆变控制单元,实时监控电网电压波动,即时调节配电网输送的有功无功功率大小,从而达到抑制电网电压波动的效果。采用了电压频率环控制和有功、无功补偿控制相结合的控制算法,可以即时检测电网电压波动并进行快速补偿,具有较强的有功、无功调节能力。最后通过构建模拟微网环境,进行了不加储能装置和接入储能装置后微电网投入不同电力负荷时电压波动对比实验,验证了控制策略的有效性和正确性。     

LCL滤波并网逆变器逆变侧电流多次采样的单闭环控制策略

针对LCL滤波并网逆变器,研究了基于多次采样的电流单闭环控制方案。在不改变开关频率的条件下,一个开关周期内进行多次采样并更新调制信号,有效减小数字控制延时,提高了系统控制带宽和稳定裕度。定量分析了多次采样数字控制延时特性,并分析了多次采样条件下LCL滤波并网逆变器的控制性能。与常规有源阻尼多环结构相比,该方案采用电流单环控制即可实现系统稳定,无需增加传感器,从而简化了控制结构。最后通过实验验证了该方案的有效性。     

光伏并网多逆变器并联建模及谐振分析

针对光伏并网发电系统中多逆变器并联谐振问题,首先,建立包括电流控制、电压前馈和脉宽调制(pulse width modulation,PWM)谐波特性的单台逆变器小信号电路模型,并扩展成多逆变器并联小信号模型,提出基于2台逆变器和同类激励源合并的多逆变器并联系统小信号模型简化等效方法,分析多逆变器的基本谐振特性,并得出谐振与各逆变器控制和载波同步性有关的结论。最后,通过相关的实验研究,验证了所提出的多逆变器简化等效模型和理论分析的正确性。     

光伏并网多逆变器并联建模及谐振分析EI北大核心CSCD

针对光伏并网发电系统中多逆变器并联谐振问题,首先,建立包括电流控制、电压前馈和脉宽调制(pulse width modulation,PWM)谐波特性的单台逆变器小信号电路模型,并扩展成多逆变器并联小信号模型,提出基于2台逆变器和同类激励源合并的多逆变器并联系统小信号模型简化等效方法,分析多逆变器的基本谐振特性,并得出谐振与各逆变器控制和载波同步性有关的结论。最后,通过相关的实验研究,验证了所提出的多逆变器简化等效模型和理论分析的正确性。     

组串式LC型光伏逆变器并网谐波环流及其抑制策略分析

组串式LC滤波型三电平并网逆变器并联入网结构广泛用于光伏发电系统中,其非隔离特性可导致逆变器之间差模谐波环流问题。为分析谐波环流的影响因素和具体形态,首先在理想情况下建立了差模谐波环流模型,得出谐波环流与功率器件开关暂态的关系,以及环流谐波峰峰值与各逆变器不同步的载波交错角度和电网矢量角度的关系,并考虑非理想情况下寄生参数对谐波环流的影响。在此基础上,分别分析3种典型的环流抑制方案对模型中输出环流的影响,得出各方法的优缺点和适用范围。     

采用PI+重复控制的并网逆变器控制耦合机理及其抑制策略

对于并网逆变器系统而言,为了抑制并网电流谐波,提高稳态控制精度,常采用重复控制。单一的重复控制动态性能差,PI+重复控制由于动态性能好、稳态精度高而被广泛应用。然而,比例积分(proportional integral,PI)调节器和重复控制器之间存在控制耦合,在动态过程中使并网电流发生畸变。该文分析了控制耦合机理,提出一种基于改进型重复控制的并网逆变器控制方法,一方面利用零相位跟踪控制(zero phase error tracking control,ZPETC)改善了系统的动态性能;另一方面通过对指令信号的动态延迟处理,抑制了控制耦合。最后通过仿真和实验表明理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

单相三电平PFC电流的DQ解耦控制策略

针对单相三电平功率因数校正(power factor correction, PFC)电路在传统PI控制器作用下存在输入电流动态响应差，且输出电压存在二次纹波进而导致输入电流产生三次谐波，使得电流稳定性降低的问题，提出单相三电平PFC电流DQ解耦的控制方式。根据输入电流构建虚拟Q轴分量，通过2个正交量建立旋转坐标系对输入电流实现无静差控制；引入陷波滤波器滤除输出电压中二次纹波，提升控制带宽的同时进一步提高输出电压动态响应；最终通过仿真验证单相三电平PFC电路在DQ解耦控制方式下降低输入电流谐波的同时又提高系统动态响应。     

基于频率稳定性提升的虚拟惯性优化控制策略

基于传统一阶虚拟惯性的新能源逆变器并联弱电网时,其有功稳态和动态特性调节存在矛盾。首先,总结了基于各种改进结构虚拟惯性算法的新能源逆变器并、离网时的特性及存在问题。然后,针对此问题,以频率稳定性提升为目标,通过调整二阶虚拟惯性算法中一阶微分补偿环节和一阶惯性环节在功率外环前向通道的位置,提出了二阶虚拟惯性优化控制策略。最后搭建了一台100 kW新能源逆变器并网仿真平台,对理论分析结果进行仿真验证。理论分析与仿真结果表明,该算法在保证逆变器有功稳态特性和功率振荡抑制能力的同时,有效减小了动态响应初始阶段的频率变化率,提高了系统频率稳定性。