孤岛微电网逆变器不平衡负载下的控制策略

提出一种孤岛微电网逆变器在不平衡负载下的控制策略,采用分序网络解耦控制,在虚拟同步发电机(VSG)控制的基础上引入自适应负序补偿环.对三相负载不平衡下的电路进行分析,得到逆变器分序网络等效电路和逆变器间负序环流产生机理.通过分序网络解耦控制得到电压环参考电压各序分量,引入分序网络虚拟阻抗改进逆变器各序输出阻抗.正序网络采用VSG控制实现正序调频调压和电流的自主分配,负序网络加入负序补偿环抑制微电网三相电压负序分量.详细分析了微电网电压负序分量与负序补偿系数和逆变器输出电流负序分量的关系.负序补偿环采用自适应控制,在实现微电网三相电压平衡的同时根据逆变器额定容量自主分配输出电流负序分量.建模仿真结果验证了所提控制策略的有效性.     

孤岛微网不平衡负荷下控制策略

在三相孤岛微网系统中,负载的不平衡将会导致负序电流和电压的产生。线路参数的差异会造成各微源之间负序电流的无序分配,低压电网中较大的线路阻抗将会进一步增大微网的不平衡性,进而影响负荷的正常工作。针对这些问题提出了一种基于PR控制器的孤岛微网不平衡负荷下控制策略。该策略通过两相静止坐标系下的正负序独立控制,实现了负序虚拟负阻抗的设计,减小了微源传输阻抗,实现了微源之间负序环流的抑制,并减小了PCC点的电压不平衡度,保证了微源以及微网的正常工作。通过Matlab/Simulink的仿真验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。     

电网电压不平衡时的改进虚拟同步机控制策略

在电网电压不平衡并网逆变器瞬时功率数学模型基础上,分析了传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制在电网电压不平衡时存在的问题:逆变器输出电流三相不平衡,输出有功功率及无功功率出现2倍电网频率波动,提出了一种改进型VSG控制策略。改进后的控制策略在dq坐标系下,利用平衡电流VSG控制得到基准正序电流指令,结合电网电压不平衡参数以及瞬时功率数学模型,得到不同控制目标下,并网逆变器正、负序电流指令值,并分别对正、负序电流指令进行跟踪得到正、负序电压调制信号,将正、负序电压调制信号合成为最终调制信号。改进后的VSG控制策略不改变VSG控制机理,保留VSG原有控制特性,分别实现了输出电流三相平衡,抑制有功或无功功率2倍电网频率波动的控制目标。仿真及实验结果表明所提出控制策略的有效性。     

结合虚拟阻抗的分数阶PI-准比例谐振不平衡电压控制策略

针对三相三桥臂拓扑离网逆变器电压不平衡的问题,提出一种结合虚拟阻抗的分数阶比例积分(proportional integral,PI)-准比例谐振不平衡电压控制策略。在dq旋转坐标系下,设计分数阶PI对基波正序分量跟踪控制,准比例谐振对基波负序分量跟踪控制,从而实现电压正序和负序独立控制。由于分数阶PI与准谐振控制带宽不同,该复合电压控制器不需要电压正负序分离,降低了程序的复杂度,避免了分离带来的延时、精度下降等问题。考虑到线路阻抗上不平衡电压降落对公共母线电压的影响,设计负序虚拟阻抗以减小总负序阻抗,从而实现公共耦合点三相电压平衡。最后通过仿真和实验验证所提控制策略的有效性。     

光储柴独立微电网中的虚拟同步发电机控制策略

针对由可再生能源发电系统、常规柴油发电机组(DGS)和蓄电池储能系统组成的独立微网,提出一种适合微网在孤岛模式下稳定运行的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。首先,建立DGS在同步旋转坐标系下的数学模型,并分析其输出电压和转速的阶跃响应特性;其次,在充分考虑DGS和VSG不同控制特性的基础上,提出一种适应独立微网分层协调控制的改进型VSG策略;然后,在基本VSG控制器中增加虚拟阻抗环节,灵活实现对微网谐波的抑制;最后,建立一套包含2台100 k V·A VSG及1台440 k W DGS并联的独立微网实验平台,实验结果验证了所述控制策略的正确性与有效性。     

不平衡与非线性混合负载下的虚拟同步发电机控制策略

基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的电压源型逆变器通常用作微网中各种分布式电源的接口,在孤岛模式下,微网的电压与频率易受不平衡与非线性混合负载的影响。为解决此问题,该文提出一种电压不平衡和谐波抑制的综合控制策略。首先,建立VSG在两相静止(αβ)坐标系下的等效阻抗模型,分析输出阻抗对系统供电质量的影响;其次,提出基于级联广义积分器(cascaded general-integrator,CGI)的虚拟阻抗实现方法,改善抑制效果,可避免对输出电流求导,提高系统动态性能与谐波抑制能力。然后,采用PI+多谐振并联(PIR)电压控制器对输出电压不平衡与谐波进行抑制。最后,对所提的控制策略进行仿真和实验研究,结果验证了所述控制策略在电压不平衡与谐波抑制方面的正确性与有效性。     

不平衡电压下利用降阶谐振控制器的新型VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)在电网电压不平衡条件下逆变器输出电流存在严重畸变和有功、无功功率存在振荡等问题,利用比例积分降阶谐振(PI-ROR)控制器对传统不平衡电压下VSG控制策略进行改进。PI-ROR控制器不需进行电流、电压正负序分离计算就可实现对负序分量的无差控制,因而可将正序、负序电流放到同一dq轴上进行统一控制,与传统的正负序分别控制相比,不仅降低了电流环控制结构的复杂程度还避免了大量正负分离计算带来的控制延时。通过仿真证明PI-ROR控制器与恒有功、恒无功及电流平衡3种控制目标结合,可改善VSG在不平衡电压条件下的稳态、暂态性能。     

不平衡电压下VSG控制参数设计及控制策略改进

虚拟同步发电机(VSG)作为一种典型构网型变流器被广泛应用于新能源渗透率高的电网,提供惯量和电压支撑。但当电网电压不平衡时,传统VSG不仅输出的电流和功率存在负序和2倍频分量,而且受控制参数影响趋于不稳定。首先基于VSG的小信号模型分析了不平衡电压对相关控制参数的影响,并对其取值范围进行了修正。接着通过分析电压不平衡时VSG输出电流和功率的特性,在传统控制策略中加入负序电流控制来抑制VSG电流和功率中的负序和2倍频分量。最后通过实验验证了所提参数设计和控制策略的有效性。     

电网电压不平衡下的改进虚拟同步机控制方法

首先介绍了虚拟同步机(VSG)的基本原理,并对三相逆变器在电网电压不平衡下的数学模型进行分析,得出了VSG在电网电压不平衡下需要改进的问题。然后采用在正、负序同步旋转d,q坐标系下对正、负序分量独立控制的方法,使VSG在电网电压不平衡下分别实现抑制有功振荡、抑制无功振荡和三相输出电流均衡。最后,搭建了采用dSPACE控制的实验平台对所提方法的有效性进行了验证。     

不平衡孤岛负荷供电需求下MMC换流器控制策略

当MMC处于孤岛运行模式时,如果供电给不平衡负荷,尤其是单相负荷,将会导致负序电流的产生。然而目前已有的MMC换流器控制策略不支持孤岛运行方式下的不平衡负荷供电需求。针对该问题提出了一种适用于孤岛不平衡负荷供电需求的MMC换流器控制策略。该控制策略包含正序控制和负序控制两部分。正序控制部分输出为调制波正序分量,控制PCC点的电压幅值;负序控制部分输出为调制波的负序分量,平衡负序电流在阻抗上的压降,从而使得PCC点的电压负序分量为零,保证了PCC点的电压满足国标的要求。最后在MATLAB/Simulink仿真平台下搭建了一个双端MMC-HVDC系统,验证了该控制策略的有效性。     

孤岛微电网并联非对称工况下的虚拟同步机控制分析

在孤岛微电网模式下,逆变器采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制,能够在维持系统电压频率的同时提高系统抗负载扰动能力,但现有的VSG控制方式在非对称工况下输出电能质量降低。在建立VSG模型的基础上,分析孤岛非对称工况下输出电压不平衡及负序环流产生的原理,提出一种抑制负序环流的方法。研究了功率外环和电压电流控制内环关键参数的设计方法,实现VSG在对称工况下的稳定运行。通过非对称工况分析,引入负序虚拟阻抗控制环路,实现VSG在孤岛并联非对称工况下抑制负序环流并改善输出电能质量的目标。在Plecs仿真软件中进行仿真,验证了方法的有效性。     

电网不平衡工况虚拟同步发电机优化控制

虚拟同步发电机(VSG)以模拟机转子运动方程和调频/调压特性为控制内核,可在并/离网工况下实现单模式运行控制,在主动配电网和微电网领域应用前景良好.然而,当电网不平衡时,VSG需要同时兼顾对并网负序电流的抑制及离网独立运行的系统稳定性.在此分析了电网不平衡工况下,传统电压源VSG常规控制策略的局限性和系统离网独立运行时...     

不平衡电网电压下VSG平衡电流控制策略

在不平衡电网电压条件下,虚拟同步发电机(VSG)控制面临并网电流不平衡和过流等问题,为此提出一种基于负序电压补偿和峰值电流抑制的VSG平衡电流控制策略.以负序电流为控制变量,通过准比例谐振(QPR)控制器产生负序电压,抑制不平衡电流中的负序分量,达到平衡电流的控制目标.针对电网电压跌落瞬间峰值电流过流问题,通过计算并网电流值与设定值的偏差,并经进一步运算得到动态电压给定,以抑制过大的峰值电流,保证最大峰值电流不超过安全阈值.实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性.     

基于电网电压前馈的VSG平衡电流控制策略

在电网电压不平衡条件下基于虚拟同步发电机(VSG)控制策略的逆变器输出三相电流不平衡并且电流幅值过大。针对此问题,提出一种基于电网电压前馈的VSG平衡电流控制策略。利用VSG电流内环的控制框图推导出前馈控制器的传递函数,再将电网电压经前馈控制器前馈至电流内环,减轻故障电压对电流波形的干扰,降低电流畸变率。将瞬时有功、无功功率的平均值反馈到VSG算法得到抑制负序电流的电压参考指令,在电网电压故障期间使并网电流依然保持三相平衡而且幅值稳定。最后通过MATLAB/Simulink仿真证明了所提控制策略的有效性。     

不平衡电网电压下虚拟同步发电机模型预测控制

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制算法,可为电网提供惯性并参与电压及频率调节,但在电网电压出现不平衡时会导致并网电流不平衡及有功、无功功率波动的问题,严重影响了并网电能质量。针对此问题,提出了一种不平衡电网下VSG模型预测控制策略,通过基于快速电压矢量选择的模型预测控制策略来控制所重构的正序及负序电流分量,达到有功功率恒定、无功功率恒定及电流平衡的控制目标。此外还引入负序电流调节系数,进而实现这三个目标的协调控制。     

基于输出电压反馈的虚拟同步发电机多环控制策略

基于虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)控制的微网用储能逆变器广泛应用于分布式发电系统中,VSG输出电压的波形质量是衡量其性能的重要方面。为提高VSG的供电质量,提出了只采用输出电压反馈的多环控制策略。其中,输出电压一次微分反馈回路起到有源阻尼的作用,可有效地抑制LC滤波器的谐振;输出电压以及输出电流前馈解耦回路可使电流内环等效成一阶系统,从而提高系统的动态响应。在考虑系统控制延时的基础上,采用极点配置技术对电压与电流双环控制器参数进行设计。所提控制策略,在负载阶跃扰动情况下既能实现快速的动态响应,又能获得很好的稳态特性。仿真和实验结果都验证了该控制策略的可行性与有效性。     

电网电压不平衡条件下微网恒功率控制策略研究

在基于平衡假设的前馈解耦恒功率控制是微网典型的控制策略,通过对该策略进行功率分析,并釆用开关函数法进行并网逆变器输出特性分析,针对电网电压不平衡条件下负序和3次谐波现象,在原有PQ控制控制结构基础上叠加一个前馈电压负序控制环,使微网并网逆变器产生一个与公共连接点不平衡电压中负序分量大小相等相位相同的电压,实现微网并网节点的三相对称控制,改进的开关函数调制法的采用抑制了3次谐波的输出。仿真和实验结果表明,改进的微网不平衡PQ控制策略提高了微网在电网电压不对称条件下的生存能力。     

不平衡电压下的虚拟同步发电机控制方法

电网在运行过程中经常出现电压不平衡的状况,通过改变逆变器的控制策略可以改善不平衡条件下逆变器的运行性能。虚拟同步发电机在三相逆变器的基础上,具有可改善逆变器运行性能的特性。为实现对逆变器在离网状态下不平衡电压的控制,通过d-q坐标系下电感电压正负序解耦控制,同时利用VSG能够为电网提供惯性的特点,使逆变器交流侧实现三相电压平衡。改善了离网不平衡状态下负序电压对电网的影响,从而抑制了逆变器输出有功功率的波动,提高了系统的稳定性。通过仿真实验证明所提方法的有效性。     

具有电压补偿功能的微网逆变器控制研究

对微网逆变器用于补偿微网电压暂降进行了理论分析。针对并网逆变器正常并网发电时,微网内电压不平衡、谐波对微网逆变器控制影响,在推导分析VPI控制在微电网并网逆变器中应用性能的基础上,提出了一种加入独立比例项的PVPI控制,并将其应用在基于储能并网逆变器控制中。进一步提出双模式控制方法,使储能并网逆变器既可以实现并网发电控制又可以根据实际情况的需要,将功能切换到补偿PCC电压不平衡暂降,采用正序和负序PVPI控制器分别对正序分量和负序分量进行闭环反馈控制。最后进行了仿真验证,理论分析及仿真结果表明所提方法的正确性和有效性。     

微网虚拟同步发电机下的自适应滑模控制策略

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)通常用作微网逆变器中各种分布式电源的接口,以便使系统具有更大的惯性。负荷中的不平衡和非线性负载会对逆变器输出电压造成的影响。为此,设计了一种电压自适应滑模控制器。以VSG作为基础控制器,然后根据系统在αβ坐标系下的方程,将系统的负载电流作为扰动,设计自适应扰动补偿,使系统能在保持稳定的条件下,减少输出电压的抖振。最后,对控制策略进行仿真,结果验证了控制策略在电压不平衡与谐波抑制方面的有效性与鲁棒性,提高了微网逆变器输出电压的电能质量,减少了并联逆变器之间的环流。