电网电压畸变不平衡情况下三相光伏并网逆变器控制策略

电网电压不平衡且畸变情况下的系统控制策略是大规模光伏系统并网运行需要解决的关键问题之一.为实现光伏系统输出恒定有功功率,同时并网电流谐波含量满足IEEEStd.929-2000标准,提出一种系统控制策略.首先对光伏系统输出功率流进行分析,在此基础上推导出系统输出恒定有功功率对应的并网电流参考指令,设计电网电压正序/负序分量的测量方案,建立基于并联无源阻尼的并网控制模型;对系统稳定性进行分析,并对系统稳态误差控制进行探讨;最后在电网电压畸变/不平衡情况下对系统控制方案进行实验测试.实验结果验证了提出方法的有效性.     

不平衡电网电压下光伏并网逆变器功率/电流质量协调控制策略

不平衡电网电压下系统输出功率和电流质量是光伏并网逆变器重要的性能指标。首先分析不平衡电网电压下光伏并网逆变器电流谐波产生的机理和系统输出功率波动的原因,并进行量化分析。然后提出一种静止坐标系控制策略,采用瞬时功率直接计算电流参考指令,无需锁相环和电压/电流正负序分离计算,简化了控制结构。利用加权思想实现光伏并网逆变器功率/电流质量的协调控制,提高了系统运行性能。最后进行不平衡电网电压下的仿真和实验研究,结果验证了提出方法的可行性和有效性。     

不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略

为提高并网逆变器对电网的适应能力,提出了不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略。建立了同步旋转坐标系下的并网逆变器数学模型;以输出有功和无功功率平稳或输出电流三相平衡且波形正弦为控制目标,在传统直接功率控制基础上引入矢量比例积分(vector proportional integrator,VPI)谐振控制器以抑制功率或者电流的波动;分析了VPI谐振调节器的参数设计规律及不同控制目标下所提策略的控制性能。实验结果验证了所提策略的有效性。     

基于复功率的电网电压不平衡条件下并网逆变器控制策略

针对电网电压不平衡条件下并网逆变器故障穿越问题,提出一种基于复功率静止坐标系并网逆变器控制策略,与传统旋转坐标系控制策略不同,本文提出的方法通过合并有功、无功功率脉动分量控制6个变量。利用两个调节系数将控制目标组合后实现具有限流功能的协调控制,不仅保证了电网电压不平衡情况下并网逆变器输出有功、无功功率连续调节,同时并网电流峰值维持在额定电流范围内,提高了系统可靠性。最后通过实验验证了提出方案的有效性。     

基于PSCAD的电网电压不平衡情况下光伏并网逆变器控制策略的研究

为了实现光伏并网逆变器在电网电压不平衡情况下能够输出平衡的三相电流,建立了电网电压三相不平衡情况下光伏并网逆变器的数学模型,分析了采用传统同步旋转dq坐标系下PI控制策略的缺点,在研究同步旋转正负序坐标系下双dq-PI控制的基础上,给出了一种改进的dq-PI控制策略。在PSCAD环境下,对传统PI控制策略和改进的dq-PI控制策略进行了对比验证,仿真结果表明光伏并网逆变器采用改进的dq-PI控制策略能够得到三相平衡的输出电流。     

不平衡及谐波电网下并网逆变器的谐振滑模控制技术

为提高不平衡及谐波电网下并网逆变器的运行性能,通过建立不平衡及谐波电网下并网逆变器的数学模型,以输出电流正弦或输出有功/无功功率平稳为控制目标,提出不平衡及谐波电网下并网逆变器基于谐振滑模的直接功率控制策略。为避免不平衡及谐波电网电压对相位检测精度的影响,所提谐振滑模控制策略在静止坐标系中实现。此外对所提控制策略的稳定性和收敛性进行深入分析。最后通过构建并网逆变器实验系统,对所提控制策略的正确性和可行性进行实验验证。     

不平衡电网下风电并网逆变器直接正负序功率控制

为了提高风电并网逆变器在不平衡电网中的运行能力,提出了一种直接功率控制方案,该方案将系统有功和无功功率指令分解成正序和负序部分,分别独立控制。在两相静止坐标系下推导出并网逆变器采用瞬时有功和无功功率正负序分量作为状态变量,并揭示瞬时功率正序分量数学模型、负序成分状态方程存在交叉耦合项,导致系统功率精确解耦控制需要按照正序部分和负序部分进行单独闭环控制;依据电网电压正负序分量幅值将有功和无功功率指令分别按3种不同控制目标进行分解修正和功率闭环控制,产生参考电压矢量。采用无扇区空间电压矢量调制算法生成逆变器驱动控制信号。方案在整个实现过程中没有锁相环及坐标旋转变换等环节,增强并网逆变器电网跟随能力并减少控制算法所需硬件计算资源。     

电网电压不平衡下燃料电池并网逆变器功率控制

基于参考指令变更的三相并网逆变器功率控制方法,通过调节影响功率波动的参考指令内的谐波分量可以实现逆变器电流质量和功率波动间协调控制,但不能实现三相电压不平衡下负序交流分量的无静差调整。针对此问题,提出了三相电压不平衡下燃料电池三相并网逆变器功率控制方法,构建了燃料电池三相并网逆变器电路拓扑结构。在此基础上采用无锁相环直接功率控制方法,采用全通滤波器对并网逆变器电路中的电压和电流基波分量进行90°相移,消除2倍频的负序交流分量,实现并网逆变器有功功率和无功功率的有效控制。仿真结果证明,所提方法控制的并网逆变器进网电流谐波含量为0.33%,输出电流正弦度较高,电网电压不平衡状态下仍能坚持对电流进行控制。该方法功率控制效果好,具有较强的安全性。     

并网电压源逆变器的电网电压调制直接功率控制

针对并网电压源逆变器(VSI)提出了一种电网电压调制(GVM)直接功率控制(DPC)策略。通过定义GVM的控制输入,可在不使用锁相环的情况下得到一个简单的、耦合状态的多输入多输出系统(MIMO)。在此基础上,依据设定的状态反馈线性化控制法则实现了有功和无功的解耦控制并获得了两个独立的二阶系统,从而不仅能够提高瞬时有功功率和无功功率的收敛速度,还能够获得良好的稳态性能。最后将系统转化为线性MIMO。所提出的方法通过使用MATLAB/Simulink和PLECS模块进行了验证。仿真结果表明,该方法不仅具有良好的有功和无功功率跟踪性能,而且电网三相电流的纹波也比滑模DPC控制方法的大为减小。     

基于电压定向直接功率控制的光伏并网逆变器

将基于电压定向直接功率控制用于光伏并网逆变器的控制策略,引入电网电压和瞬时功率的估算概念,并将并网逆变器输出的瞬时有功功率和无功功率作为被控量进行功率的直接闭环控制。系统无需检测输入变压器二次侧的电网电压,省去了电网电压传感器,从而不仅克服了电流控制方案的不足问题,还降低了成本,而且系统具有鲁棒性好、控制结构简单等优点。分析了电压定向直接功率控制的原理,设计了并网逆变器的具体参数,并给出了仿真和实验结果。     

电网不平衡时电流限制的风电并网变流器功率/电流灵活控制

在不平衡电网电压下,针对并网变流器输出功率波动、电流畸变以及过电流的问题,提出一种考虑限流的功率/电流灵活控制方案。首先分析了瞬时功率控制及电流平衡控制在同时兼顾功率及电流方面的局限性,并通过计算这两种控制策略下的并网电流值,设计了峰值电流控制方案。同时,基于瞬时功率控制及电流平衡控制下电流参考值间的本质联系,根据引入的权重系数来调节并网电流中的低次谐波含量,进而实现了并网功率及电流灵活控制。该控制方案无需检测谐波分量,控制结构简单,易于实现。仿真结果验证了控制方案不仅可以保证电流在安全的运行范围内,还能实现功率及电流的灵活控制。     

电网不平衡下基于滑模变结构的三相电压型PWM整流器恒频控制

基于滑模变结构的控制算法只需在 坐标系下完成控制目标无需进行复杂的d-q坐标系变化,且实现了恒频控制。当电网电压不平衡时,通过设置三个控制目标来对系统进行控制,即消除负序电流、消除有功功率波动、消除无功功率波动。为了提高控制精度,通过采用T/4延时法只提取正序电流分量和负序电压分量,无需提取负序电流分量,针对设置的三个控制目标进行不同的功率项补偿,进而达到控制目标的要求。理论推导和仿真实验结果证明了该控制策略的正确性和有效性。     

兼顾功率波动抑制的并网逆变器不平衡控制策略

为提升不平衡电网下并网逆变器的运行性能,本文提出一种αβ静止坐标系下的兼顾电流谐波与功率波动抑制的控制策略。首先,深入分析不平衡电网条件下αβ坐标系中的功率、电流关系,指出控制并网功率恒定与降低并网电流谐波含量之间的矛盾;基于此,针对并网功率引入加权分配因子,将其分为恒定项与波动项,利用扰动观察法实时改变功率加权因子,在保证各相电流总谐波畸变率(Total Harmonics Distortion,THD)满足并网标准的前提下,尽可能抑制并网功率波动。然后,为实现前述控制策略下电流指令的高性能跟踪控制,在静止坐标系中设计了并联比例环节的改进型重复控制器。最后,利用PSCAD仿真软件验证了本文所设计控制策略的正确性。     

不平衡电压条件下双馈感应发电机混合直接功率控制策略

提出了一种适用于不平衡电压条件下双馈感应发电机的混合直接功率控制(H-DPC)策略。首先,在静止坐标系下构建定子有功功率和无功功率的调制电压,可在无锁相环的条件下实现功率无差跟踪控制。然后,将拓展有功功率和无功功率引入控制系统,并结合常规有功功率和无功功率,构造混合功率反馈量,在不平衡电压条件下实现恒定的有功功率和无功功率以及三相平衡的定子电流运行控制目标。该方法无需对电压、电流进行相序分离与提取,简化了控制系统的实施。最后,硬件在环实验结果验证了所提H-DPC策略的有效性。     

Z源逆变器直流链电压滑模控制研究

提出一种Z源逆变器直流链电压的滑模控制方法。首先指出直通占空比至Z源网络电容电压和直通占空比至直流链电压的传递函数均含有右半平面零点,但基于控制电容电压的间接控制比控制直流链电压峰值的直接控制更为优越;在此基础上,设计了以电感电流误差、电容电压误差和电容电压误差的积分为状态变量的直流链电压滑模控制器,推导了控制律和使系统满足存在条件和稳定条件的滑模系数范围。所设计的滑模控制器比PI控制器具有更快的动态响应,而且工作状态在较大范围变化时可保证系统稳定,鲁棒性强。通过仿真和实验证明了直流链电压滑模控制器的有效性。     

电网电压不平衡下MMC的无源控制策略

提出了电网电压不平衡条件下模块化多电平换流器(MMC)的无源控制方法,其能很好地解决电网电压不平衡条件下MMC存在的交流侧三相电流不对称、有功功率出现二次脉动、无功功率出现二次脉动的问题。根据MMC的拓扑结构,建立MMC在电网电压不平衡条件下的数学模型,分析MMC在电网电压不平衡条件下的内部特性,并在此基础上设计电网电压不平衡条件下的环流控制策略。基于存储函数的无源控制理论,针对上述3个不同的控制目标,制定相应的非线性无源控制策略。     

逆变器侧电流反馈的LCL型三相光伏并网逆变器解耦控制

为了实现LCL型三相光伏并网逆变器dq轴的解耦控制,同时提高系统的动态响应速度,在同步旋转坐标系下,提出一种适用于逆变器侧电流反馈的前馈解耦控制策略。并在电压外环中引入光伏阵列功率前馈、电流内环中引入电网电压前馈。视各耦合项为扰动,采用闭环传递函数的求解方法以获取实现解耦控制的前馈系数,同时分析了滤波器参数在发生变化时其对dq轴解耦效果的影响。通过Matlab建立系统仿真模型,仿真结果表明:所提解耦控制策略使LCL型三相光伏并网逆变器不仅实现了dq轴的解耦控制,而且在保证强鲁棒性及高入网电流质量条件下具有良好的动、静态性能。     

电网电压不平衡及谐波状态下的并网逆变器控制策略

为了提高并网逆变器在电网电压不平衡及谐波状态下的适应能力,使其能够输出高质量的并网电流,需对传统并网逆变器控制策略进行改进。以αβ坐标系下LCL型并网逆变器模型为研究对象,提出一种基于准比例谐振(QPR)和电网电压前馈的控制策略。首先,分析了并网电流与其给定值和电网电压之间的关系,得出稳态误差及扰动分量产生的原因。然后,通过QPR控制策略来实现并网电流的无静差控制,引入电网电压前馈控制来抑制电网扰动对并网电流的直接影响。同时,为了提高传统锁相环在电网电压非理想情况下锁相精度及谐波抑制能力,对传统锁相环做进一步改进,以提高锁相环抗扰能力。最后,在Matlab/Simulink中进行仿真验证,仿真结果表明该控制策略能够在电网电压不平衡及谐波状态下得到高质量的并网电流,使逆变器能高效稳定运行,验证了该控制方法的有效性和正确性。     

一种新颖的单相光伏并网发电系统控制策略

针对两级式单相光伏并网发电系统,提出一种新颖的系统控制策略。在传统的双环控制策略基础上加入功率跟踪环节,提高逆变器输出电流对前级功率输入变化时的响应速度;采用BP神经网络自整定PI控制器实现电流闭环的跟踪控制,提高系统动态性能,改善功率突变时逆变器的电流波形,提高系统运行效率。利用MATLAB/simulink对提出的控制策略进行仿真研究,结果表明该系统能可靠稳定地向电网传输电能。最后在2 k W实验样机上进行实验验证,结果证明控制策略和仿真结果的正确性。