基于加Hanning窗递推DFT算法的测频方法

常用递推离散傅里叶变换(DFT)方式动态计算频谱,根据相位计算结果实时计算电网变化的频率,动态调整测量控制装置的采样频率实现同步采样。但由于截断信号会产生频谱泄漏,使得相位和频率计算结果有一定误差,采用该方法跟踪频率,实时计算电网变化的频率速度较慢。为提高频率跟踪计算速度,对加Hanning窗递推DFT算法计算频率进行了研究,利用2次加Hanning窗递推DFT求出工频基波相位经过1个工频周期后的相位变化量,再利用该变化量求出对应频率的变化量。采用加窗递推DFT有效减小了频谱泄漏的影响,提高了相位差的计算精度和速度,从而可以提高频率的计算精度和速度。该方法简单,易于实现,计算量较小,频率跟踪速度快。     

基于基相量循环移位的基波相位和频率高精度快速检测方法

基于基相量循环移位性质,指出采样序列由DFT新算法得到的基波幅角就是信号基波初相角,从而较简捷地获得了所要检测的含谐波电参量的基波分量的初相角,提高了基波相位的跟踪能力.基于等角度间隔采样原理,提出以前述所获得的基波初相角为反馈,构成相位跟踪闭环控制,以自适应调整采样间隔,实现了对被测信号频率的自动跟踪,并达到了减少频谱泄漏,提高基波检测精度的目的.DFT新算法具有递推特性,减少了计算量,实时性较好.上述结果用于有源电力滤波器中,可以精确检测出谐波及无功电流.仿真结果表明,所提出方法的正确性和有效性.     

基于改进DFT信号重构的基波正序有功和无功电流检测

为了满足复杂工况下基波正序有功、无功电流精确检测的需要,提出一种基于参考相位的改进型DFT算法,实现αβ轴系下基波电压、电流及其正交量的重构。结合瞬时对称分量变换和瞬时无功功率理论进一步提取基波正序有功、无功电流。考虑电网频率波动问题,利用等角度间隔采样原理在线跟踪电网频率变化。相比于常规的dq法,该方法省略了锁相环和低通滤波器,可准确、实时地求出基波正序电流的有功和无功分量。最后通过仿真和实验验证了该方法的正确性和可行性。     

基于改进DFT变换的高精度实时电网频率跟踪算法

采用DFT进行电力系统谐波分析时由于很难做到同步采样和整周期截断,由此造成的频谱泄漏严重影响谐波分析的效果。提出了一种适于高精度实时电力谐波分析的自适应调整采样频率的电网频率跟踪算法。该算法先采用加窗DFT得到精确的电网频率,然后采用加窗的递推DFT,动态调整采样频率,以实时跟踪电网频率。MATLAB仿真结果证实了此算法的有效性。     

基于强跟踪滤波器的单相电压基波相位实时提取

分布式发电系统并网时,需要实时检测电网电压的基波频率和瞬时相位。该文提出基于强跟踪滤波器的单相电压基波相位实时提取方法:首先添加电网电压基波频率和直流偏移作为状态变量,建立含有直流偏移和谐波分量的单相电网电压信号的非线性状态空间描述;其次,考虑到扩展卡尔曼滤波在系统达到平稳状态时无法快速跟踪系统参数突变,采用强跟踪滤波器递推估计各状态变量,并利用状态变量估计值实时计算单相电压信号的基波频率、幅值和相位。实验结果表明,所提相位实时提取方法能够在消除电网电压直流偏移影响的同时快速跟踪电网参数突变。     

谐波畸变下一种快速单相锁相环技术

锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)作为逆变器并网运行的核心技术之一,为了应对电网在谐波畸变的情况下而形成的非理想电压,提高单相并网逆变器锁相环的工作性能,本文提出了一种基于前置滑动平均滤波器(Moving Average Filer,MAF)的单相锁相环。该单相锁相环采用二阶广义积分(Second Order Generalized Integrator,SOGI)算法作为单相锁相环的正交信号发生器(Orthogonal Signal Generation,OSG),并在其引入一个简易的锁频环(Frequency-Locked Loop,FLL)以自适应电网频率;最后在同步旋转坐标系下捕获电网电压的频率和相位信息,实现无静差同步跟踪。仿真结果表明,本文所提出的单相锁相环结构在谐波畸变的电网环境下,能准确快速地跟踪电网基波电压相位,验证了该方法的可行性。     

电网基波无静差正交正弦波观测技术

快速准确地获取电网相位、频率等信息,对并网逆变器控制具有重要意义。在单相并网系统中,由于缺少与电网电压相互正交的正弦量,无法直接构建基于同步旋转坐标系的同步锁相环来获取电网相位信息。对此,提出一种无静差的正交正弦波观测器技术,可以无静差地提取电网基波和与电网基波相互正交的正弦量,并以此构建单相同步锁相环,实验验证了该方法的有效性。     

考虑电网电压基波锁相环控制的单级式光伏逆变器柔性并网方法

针对目前光伏并网逆变器存在基波电压定向偏差、直流电压崩溃以及逆变器并网对电网产生冲击的问题,提出一种基于电网电压基波锁相环技术的三环控制方法,应用于单级式光伏并网逆变器,提高逆变器输出性能,并实现柔性并网。该方法首先基于电网电压基波的锁相环技术,实现对电网电压基波分量定向,定向效果取决于锁相环的设计性能;其次采用三环控制结构避免直流电压崩溃问题,减小输出电流总谐波因数;最后采用合理的并网控制逻辑,实现光伏逆变器柔性并网。实验验证了该方法的可行性,可提高系统动态响应实时性与稳态跟踪精度,实现系统高可靠运行。     

谐波畸变电网下的单相同步旋转坐标系锁相环

锁相环技术是并网变流器的核心技术之一。针对传统单相同步旋转坐标系锁相环在畸变电网下锁相精度差的问题,提出一种基于离散傅里叶变换(DFT)的高精度锁相环技术。基于DFT的锁相技术的核心问题是如何准确获取电网频率,将DFT和单相同步旋转坐标系锁相环相结合,利用DFT的优异选择性滤波性能和相角变换性质,从畸变电网信号中准确提取基波和生成虚拟正交信号,在同步旋转坐标系提取电网频率,实现DFT的频率自适应,最终无静差、高精度跟踪电网相位。仿真和实验结果表明,所提出的锁相环对电网电压的畸变谐波、直流偏置误差和电网频率脉动等有很好的适应性,在各种电网条件下,均能准确地跟踪电网电压相位,验证了该锁相方法的有效性和优越性。     

基于解耦的双同步坐标系的三相锁相环设计

快速准确地跟踪电网电压是并网变换器稳定运行的保障。针对传统锁相环在电网电压畸变或不平衡下,不能实时并精确检测出基波正序分量幅值和相位的问题,提出了一种基于解耦的双同步坐标系(DDSRF)的三相锁相环设计方法,该方法通过引入解耦的双同步坐标系分离出基波正序分量,实现了基波正序分量的精确检测。仿真结果表明该三相锁相环能够在电网不平衡和畸变时快速准确地检测出电网电压基波正序分量的幅值和相位。     

基于滑窗DFT算法的并网逆变器多目标协调控制方法

由于传统并网逆变器协调控制方法中没有检测畸变电流,导致控制过程中计算时间增加,控制效果不理想。针对这些问题,提出一种基于滑窗离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transformation, DFT)算法的并网逆变器多目标协调控制方法。利用自适应抽样算法自动调整采样时间,引入滑窗DFT思想构建有源滤波器,通过滤波器对并网逆变器中的畸变电流进行检测。对并网逆变器中功率和坐标两者之间的关系进行分析,采用比例积分(Proportional Integral, PI)并联重复的复合型控制器对输出电流进行实时跟踪控制。同时根据线性叠加原理,获取并网逆变器的等效被控对象模型,简化补偿控制器设计,最终实现并网逆变器多目标协调控制。经实验测试证明,所提方法能够将计算效率提升14.6%,控制后的波畸变率下降幅度达到15.8%,功率因数增长幅度达到14.9%。     

基于小型风力系统的单相电压型逆变器控制研究

提出了一种基于小型风力发电系统的单相电压型并网逆变器d-q控制算法。该方法将常应用于三相逆变器中的d-q算法应用于单相电压型并网逆变器。一般来说,应用d-q算法至少需要独立的两相。该文依据正交虚拟电路的概念建立逆变器的第二相,获得独立且正交的两相。理论上,逆变器的输出电压可以达到无穷大的开环增益,从而消除了逆变器在输出电流基波频率时的稳态误差。该文在Matlab-Smulink中对该系统的控制器进行了设计,并取得了较好的稳态及动态性能。     

基于SVPWM补偿优化的三电平NPC并网逆变器容错控制

为保证并网系统中三电平中点箝位（neutral point clamped,NPC）型并网逆变器单相桥臂短路或断路故障后持续运行,提出一种基于空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）的优化补偿型低共模电压容错控制策略。首先,通过分析故障后八开关三相逆变器（eight switch three phase inverters,ESTPI）拓扑开关状态对应的共模电压大小,确定参考电压矢量合成规则;然后通过一个基波周期内中点电流情况分析中点电位波动机理,进而对空间矢量合成进行调节补偿,并设计低通滤波器和滞环控制器进一步对补偿进行优化调整,保证并网电流质量的同时有效抑制了直流母线中点电位偏移。仿真结果表明,该容错控制策略能够实现三电平NPC并网逆变器单相桥臂故障后并网系统的稳定可靠运行,每个基波周期有三分之一时间的共模电压得到改善,优化补偿后的并网电流质量显著提高,且在并网电流突变时具备良好的控制特性。     

直流电压含二次纹波条件下并网逆变器输出谐波抑制

单相并网逆变器及电网电压不对称情况下的三相并网逆变器,直流母线电压均含有明显的二倍工频纹波分量。受该纹波分量影响,逆变器交流侧输出含有明显的三次谐波,影响逆变器输出电能质量。针对上述问题,利用双重傅里叶变换和开关函数法对并网逆变器的输出谐波特性进行了分析,在此基础上提出了抑制单相和三相逆变器输出三次谐波的改进脉宽调制方法。该方法根据直流母线电压修正调制波,无需提取直流母线电压纹波分量信息,算法复杂度低,易于实现。通过开关函数法详细证明了新型调制方法的可行性,给出了基于该调制方法的单相及三相光伏逆变器的控制策略。仿真验证了所提调制方法可显著降低直流母线电压含二次纹波条件下并网逆变器的输出三次谐波成分。     

一种适用于小功率可再生能源的单相高频双Buck全桥并网逆变器

提出一种适合小功率可再生能源并网发电应用的单相高频双Buck全桥并网逆变器。基于全碳化硅(Si C)功率器件,逆变器工作频率可达100k Hz,有效减小了电感体积,同时使并网电流纹波降低。进一步分析逆变器的控制策略:采用电压电流双环控制,在电流环利用一种三极点三零点(3P3Z)控制器使得受控并网电流快速跟踪电压环产生的电流给定,并采用一种简单线性化算法快速产生控制占空比信号,实现高频变换;电压环采用双极点双零点(2P2Z)控制器,在产生电流内环给定幅值的同时,控制输入侧直流母线电压稳定在电压给定值,使得逆变器能够向电网传输能量的同时维持母线电压恒定;逆变器采用一种二阶广义积分软件锁相环(SOGISPLL)产生与电网电压相位相同的相位信号。最后,通过实验样机对逆变器理论分析的有效性进行了验证。     

LCL滤波并网逆变器的多速率采样数字控制

针对在带LCL滤波器的并网逆变器控制设计中所用传感器多和开关频率高等问题,提出了一种基于多速率输出采样MROS(multi-rate output sampling)和无差拍控制的数字控制方法,并用状态预测算法得到滤波器状态值,再用带积分环节的无差拍控制和最优控制技术计算控制输入.此方法所用的预测算法能准确预测出滤波器...     

基于重复PI控制的光伏并网逆变器的研究

针对单纯PI控制的缺点,对光伏并网系统中逆变器的控制进行了改进,提出重复控制和PI控制相结合的电流跟踪控制策略。重复控制可以抑制网侧和负载侧对并网输出电流的周期性扰动,降低并网电流的总谐波畸变系数;PI控制则利用偏差调节原理,使逆变器输出并网电流实时跟踪参考正弦给定信号。此外,加入预测算法以便消除逆变器开关器件和输出滤波网络的延迟影响,使并网电流与电网电压相位趋于一致。实验结果表明,新的控制策略可有效改善并网电流波形,同时可保证逆变器输出电流与电网电压同频同相。     

单相并网LCL型逆变器的改进设计方案

随着越来越多的分布式能源接入电网,并网逆变器获得了更多的应用。并网逆变器能够成功实现并网运行的前提是其直流母线电压高于最小要求限值,这限制了并网逆变器的应用。为降低并网逆变器的应用门槛,提出一种单相并网LCL型逆变器的改进设计方案。该设计方案通过将LCL型滤波器设计成一个有一定升压增益的模块,降低了前端逆变桥的输出电压要求,进而能够降低并网逆变器的直流母线电压限制,扩大了单相并网逆变器在低功率场合下的应用。首先分析传统LCL型单相并网逆变器直流母线电压受限制的原因,然后基于一种改进LCL型滤波器设计思路,利用其电压增益功能,给出一种详细的单相并网LCL型逆变器的改进设计方案,最后通过仿真和实验验证了提出的设计方案的有效性。     

光伏并网逆变器的电能质量分析

准确、实时地检测电网电压及并网电流对光伏并网逆变器的可靠运行具有重要的指导意义。着重分析了Z源光伏并网逆变器的电能质量分析系统的软件实现方法,通过对电网电压及并网电流的数据采样和处理,得到有效值、有功功率、无功功率等电力参数,并采用快速傅里叶变换(FFT)算法实现并网电流THD的计算。实验结果证明了理论分析和软件设计方案的正确性。     

增强并网逆变器对弱电网适应能力的控制策略

弱电网中,并网逆变器与感性电网阻抗之间产生交互耦合从而引发谐振现象,采用电压比例前馈控制虽然可以抑制谐振,但其额外引入的正反馈回路也会降低并网逆变器的相角裕度。针对这种局限性,建立LCL逆变器并联系统的数学模型及诺顿等效电路,再利用阻抗法分析电压前馈控制对系统稳定性的影响,并提出了一种新型的基于相位超前补偿的电压前馈控制策略,既保留了传统电压前馈控制的优点,又增大了并网逆变器输出阻抗的相角裕度,使系统对电网阻抗具有较强的鲁棒性。最后,通过仿真验证了新型控制策略的可行性。