基于负序补偿微源逆变器带不平衡负载研究

三相四线制微源逆变器在不平衡系统中具有独特优势,因此可作为微电网中变流器拓扑。为了改善微电网系统离网运行工况下带不平衡负载时的供电质量,提出一种改进负序控制方法。基于对称分量法和叠加原理对三相微源逆变器在不平衡负载下产生三相输出电压不对称的机理进行系统分析,得到了输出电压正序、负序、零序分量不同的补偿特性。设计了一个简单可行的同步正/负序参考系控制器,有效地补偿了不平衡负载引起的微源逆变器输出电压畸变,保证了微源逆变器在不平衡负载下能维持三相平衡输出电压。最后通过仿真和实验验证了理论分析和所提控制方法的正确性。     

含不平衡负载的微电网并网逆变器控制研究

针对带LCL滤波的并网电压源型逆变器提出了一种多环控制器。该控制器由内环预测电流控制器、外环电压矢量控制器及电压指令补偿器三部分组成。将该控制器应用于微电网中微型电源的逆变器中,可以有效调节负载端电压,尤其是当系统中含不平衡和非线性负载时,均可以实现零静态误差。最后,给出了分布式电源单独运行和联网运行时的带平衡、不平衡及非线性负载时的仿真分析     

孤岛微电网的电压不平衡控制策略研究

随着微网规模的日益扩大,微网中负载的不对称,导致了微网电压出现不平衡。为此提出了在αβ坐标系下的低压微网电压不平衡补偿方法。该方法包括改进的下垂控制,可使微源逆变器根据本地配置的实际情况改善功率分配;电压不平衡补偿环节,协调控制分布式发电单元的有功和无功功率以自动补偿微电网电压不平衡;并加入虚拟阻抗环来灵活地控制逆变型微源的等效输出阻抗特性;而电压电流环则采用准比例谐振控制实现电流、电压的无静差控制。最后通过仿真结果证明了所提控制策略的有效性。     

基于组合三相逆变器的孤岛微电网电压平衡控制策略

针对微电网孤岛运行时,微电网三相功率不平衡以及输出阻抗不同,导致三相电压不平衡的问题,本文提出了基于组合三相逆变器的孤岛微电网电压平衡控制策略.一方面,以组合式三相逆变器作为分布式电源的接口电路,从而实现对各桥的独立控制;另一方面,通过调整P～f和Q～U下垂曲线对传统下垂控制进行改进,得到三相平衡参考电压.此外,本文通...     

三相逆变器在不平衡负载下的2种调制策略对比

在不平衡负载条件下,对比分析了2种调制策略对三相逆变器静、动态特性的影响:采用正、负序同步旋转坐标系下的电压正、负序值调制策略;采用延迟信号撤销法(DSC)分离出正、负序同步坐标系下的电压正、负序分量值调制策略.前者存在PI调节器无法完全消除电压正弦参考信号与电压反馈信号的静差问题;后者存在DSP处理DSC分离电压正、负序分量时有1/4电网基波周期的延时取整处理问题.基于Matlab/Simulink 对2种策略进行仿真并在380 kW的三相逆变器样机上做了实验,结果证实:无论是在空载还是稳态时,采用正、负序分量值控制策略具有更好的稳压精度和较小的总谐波畸变率;处理DSC延迟问题时做的取整简化处理对系统静、动态特性影响不大.     

不平衡及非线性负载下的三相逆变器控制方法

围绕孤立微电网中不平衡及非线性负载下三相逆变器的控制问题,提出一种包含基波电压跟踪、谐波电压抑制、有源阻尼和输出电流限制功能的逆变器控制方法。针对逆变器运行系统建立了传递函数模型,并分析主要硬件回路及控制系统参数对系统稳定性的影响。通过仿真和实验,验证系统传递函数模型的准确性,结果表明：所提出的逆变器控制方法能够在不平衡和非线性负载条件下保证逆变器端电压质量,实现不平衡过载时的限流运行,并具有较好的动态响应特性。     

基于负序电压矢量的微电网电压不平衡抑制

孤岛模式运行的三相微电网系统带不平衡负载运行时,不平衡负载不仅会导致负序电流的无序分配,而且将引起微电网母线电压的不平衡,进而会降低系统稳定性和可靠性。针对此种情况,提出一种负序电压空间矢量抑制方法。该方法将不平衡电压矢量分解成正序电压矢量和负序电压矢量,通过控制器的作用将负序电压空间矢量抵消成零,再经过电压电流双闭环将正序电压空间矢量补偿到参考值。最后通过仿真与实验验证了此方法可以简单有效地解决微网逆变器带不平衡负载时引起的电压不平衡问题。     

基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略

当前微电网并联逆变器下垂控制机制一般设定为独立式,控制的范围较难扩展,导致控制补偿差增加。为此,提出对基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略的设计与实践。先进行下垂控制特性提取,采用交互的方式,扩大控制的范围,设计交互控制机制。在此基础上,构建虚拟阻抗自适应微电网并联逆变器下垂控制模型,采用补偿核验的方式确保下垂控制效果。针对选定的5个测试逆变器,经过2个周期的测定得出的控制补偿差被较好地控制在1.05以下,说明此次在虚拟阻抗自适应原理的辅助下,所设计的微电网并联逆变器下垂控制方法更为高效,具有实际的应用价值。     

不平衡负载时三相逆变器控制方法研究

负载不平衡时传统电压电流双环PI控制器无法实现三相逆变器输出电压平衡,对此提出了一种改进的电压电流双环PI控制器,利用信号延迟对消技术,将输出不平衡电压分解为正序分量和负序分量,在同步正、负序旋转坐标系中,正、负序电压变为直流量。分别在正、负序旋转坐标系中对各个量进行控制,使负序分量无静差跟踪零参考电压,有效地提高了三相逆变器带不平衡负载的能力,降低了输出电压的不平衡度,提高了电能质量。给出了在负载不平衡时输出电压的正、负序分离方法,分析了整个系统的控制框图,实验结果证明了改进算法的有效性和可行性。     

基于虚拟同步发电机的微电网逆变器

本文根据微电网对逆变器性能的要求,借鉴同步发电机的经典数学模型,设计了一种适用于微电网的逆变器控制模型(虚拟同步发电机)。该逆变器具有功率、电压、频率调节的功能,能够根据电网自身以及负荷的变化合理调整输出以满足系统的稳定性要求。在MATLAB/Simulink环境下搭建了该系统的仿真模型,仿真结果验证了该方法的正确性和合理性。     

孤岛微电网中制氢负荷谐波功率分配策略

制氢与微电网相结合是实现新能源高效消纳的重要途经之一。实际微电网的负荷优先级和电压质量要求存在差异,而制氢负荷接入会引入谐波功率,通过互联变换器(ILC)与高优先级直流子网相连,会出现直流母线多倍频脉动,其本质是谐波功率分配问题。目前已有功率分配策略大多致力于均分,忽略了高优先级子网的电压质量需求。为此,建立优先驱动的ILC功率协调控制模型,优化目标是使子网的总直流电压/交流频率偏差最小;建立制氢负荷模型,推导得到谐波视在功率的简化公式;基于谐波功率、子网优先级系数和谐波阻抗重塑理论,提出谐波功率在ILC和交流子网之间的自适应控制策略。通过硬件在环实验验证了所提策略的有效性。     

基于自适应旋转惯量的虚拟同步发电机控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)中存在暂态过程长、电能质量差的缺点,提出了一种基于自适应旋转惯量的VSG控制策略。首先,介绍了传统VSG控制存在的问题;然后,在传统VSG控制基础上提出了新型的VSG控制策略,并分析了这种新型VSG并网有功和无功的调节方案。所提VSG控制策略能够根据负载扰动引起的频率变化量实时动态调节旋转惯量,避免了频率迅速上升和跌落,从而改善了频率响应特性。最后,MATLAB/Simulink软件仿真和硬件实验的结果验证了所提VSG控制方法的有效性和可行性。相比于传统VSG方法,所提VSG控制方法的稳定性更好、响应速度更快、超调更小、谐波更低。     

带容错逆变器的孤岛微网系统及其稳定性研究

提出了一种应用于孤岛微网的容错逆变器及其控制方法,并对带容错逆变器的孤岛微网系统的稳定性进行小信号建模分析。当容错逆变器某一相桥臂中的功率开关器件故障时,用直流侧电源来替代故障桥臂,使系统在故障发生后依然能够稳定运行。在逆变器的电压-电流控制环中加入虚拟阻抗,以抵消两个微源之间的环流。建立了带容错逆变器孤岛微网系统的小信号状态空间模型,利用特征值分析法对系统状态矩阵的特征根进行分析,研究了逆变器的容错拓扑结构、滤波电容以及虚拟阻抗对系统稳定性的影响。在仿真平台上搭建了带容错逆变器的孤岛微网的仿真模型,仿真结果验证了所提容错逆变器拓扑结构及其控制策略的正确性与有效性,系统在故障状态下仍能保持稳定。     

基于FOGI的微网不平衡负载补偿策略研究

针对孤岛微网中不平衡负荷导致逆变器输出不平衡电流的问题,提出了基于四阶广义积分器(FOGI)的基波正序电流分离的电流补偿策略。该策略利用四阶广义积分器构成基于基波正序分量分离的不平衡电流补偿控制结构,实现线路上不平衡电流的补偿。对FOGI与二阶广义积分器(SOGI)的补偿效果进行比较,结果证明FOGI具有比SOGI更强的补偿能力,能够充分地补偿线路上的不平衡电流。仿真结果也表明,所提控制策略具有更强的不平衡补偿能力和谐波抑制能力。     

带自适应估计器的微电网逆变器跟踪控制

针对电压型微电网逆变器接入本地非线性负载产生输出电压波形畸变问题,提出一种基于自适应估计器的微电网逆变器跟踪控制策略。在该控制策略中,构造一个自适应估计器,用它来估算出因各种扰动产生的微电网逆变器电压降,并进行前馈补偿,求出逆变器的电压控制矢量。为了实现对微电网电压的实时跟踪,引入虚拟阻抗概念,将谐波压降、滤波器电感和电阻参数变化以及各种外部扰动等产生的压降等效成虚拟阻抗上产生的压降。以此为基础,估算出相关的等效虚拟阻抗,并修改自适应估计器中的参数,提高逆变器输出电压波形质量。在各种负载条件下进行了仿真和实验,取得了良好的控制效果。     

含电动汽车换电站的微电网孤岛运行优化

由于风电、光伏等可再生能源具有间歇性,独立运行的微电网会经常出现功率缺额或过剩,给系统运行带来不利影响。对微电网内重要单元,如电池储能电站、电动汽车换电站、可中断负荷等分别进行了分析并建模,结合系统功率平衡、备用需求等约束,建立微电网独立运行优化模型,利用CPLEX软件求解该混合整数规划问题。算例中对以电动汽车换电站和电池储能电站作为储能单元的微电网分别进行讨论,结果表明,相比传统电池储能电站,电动汽车换电站作为储能装置,通过协调优化,可以提高微电网的可再生能源接纳能力,提高微电网可靠性,并更具经济性。     

基于多指标非线性控制方法的微网逆变器控制设计

为了提高微网逆变器的动静态性能,对于多输入多输出的逆变器非线性系统,引入多指标非线性控制方法进行微网逆变器控制设计。根据微网逆变器双环控制的要求,选取微源输出电压及其微分量的线性组合为输出函数,从理论上证明满足状态反馈部分精确线性化的能控性条件和对合条件,推导出多指标非线性控制律。该控制律能实现在统一的非线性控制设计框架下对微源输出电压及其微分量进行同时约束,消除微源输出电压的稳态误差,加快逆变器的响应速度,使系统的动静态性能得到很好的协调,实现逆变器的高性能控制。相比于传统的双环控制,该设计方法能够使控制量解耦;充分考虑了系统的非线性,保证了在大信号扰动下系统具有良好的性能;实现了统一的电压、电流环设计,能够满足不同控制策略需求。仿真实验验证了该控制方法的有效性与优越性。     

计及微电网黑启动的虚拟同步发电机调频策略

针对虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制策略应用到微电网调频过程中存在次振荡周期的问题,提出一种双阈值-全程自适应频率控制策略。该控制策略综合了自适应模型与负转动惯量的特性,建立了新的转动惯量函数模型,弱化了阻尼项的影响,在消除频率暂态过程次振荡周期的同时,简化了控制结构。为解决现有单一控制策略难以适用于微电网黑启动问题,在不影响微电网启动速度的前提下引入零起升压环节,将该控制策略的应用范围扩大到微电网黑启动过程。仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

低压微网逆变器自适应谐波下垂控制策略

在多个分布式电源逆变器并联于同一公共连接点(PCC)的典型低压微网中,针对各并联逆变器在无通信线情况下难以协调抑制PCC处谐波电压的问题,提出了低压微网逆变器自适应谐波下垂控制策略。将基波鲁棒性下垂控制的思想引入谐波控制,建立和分析了鲁棒性谐波下垂控制的控制框图,并根据鲁棒性下垂控制应用至谐波控制额定工况的特殊性,对其进行简化设计;在此基础上,设计了基于PCC处谐波电压检测的下垂系数自适应调节策略和多准比例谐振(PR)电流跟踪方案。通过PSCAD仿真软件构造了2台逆变器并联运行工况对所提策略进行验证,仿真结果表明,自适应谐波下垂控制策略能将PCC处的谐波电压抑制在设定范围内,并且能按逆变器容量分配谐波功率。搭建了2台逆变器并网运行的实验平台,进一步验证了所提策略的有效性,结果表明所提控制策略能使多台并联逆变器在无通信线和负载电流传感器的情况下,独立、自治地参与微网电能质量治理,并按各自容量抑制PCC处的谐波电压。     

孤岛微电网分布式P-V协调控制策略

为提升有功功率分配精度和降低线路损耗,研究了一种孤岛微电网分布式有功-电压(P-V)协调控制策略.重点提出了考虑线损系数及节点电压优化量的有功分配因子设计方法,并研究了基于有功分配因子一致原则的功率分配方法.采用分布式稀疏通信网络进行信息交互,利用一致性算法得到二级控制所需的有功分配因子平均估计值和系统平均电压估计值,...