不对称电网电压下基于正负序分量检测风电换流器控制策略

提出了不对称电网的概念,阐述了电网电压不平衡产生的原因和典型的故障类型,给出了滤波器法和1/4周期延时法2种正负序分量检测方法。在正负序分量检测的基础上,讨论了针对不对称电网的改进的双闭环控制方案,通过建立正负序d、q坐标轴下的电流、电压和功率的方程,使得改进以后的双闭环系统可以使PWM换流器工作在不对称电网中,并保持输入电流正弦以及输出直流电压恒定。使用Matlab/Simulink工具进行了仿真验证,结果表明：基于正负序分量检 测的双闭环控制策略能够在对称和不对称电网下都有良好的表现,因此可以实现故障电网下的不间断运行。     

不平衡电压条件下VSG-SST控制策略

当低压配电网电压不平衡时，产生的负序分量将引起传统VSG控制中SST输出级发生电流不平衡和功率振荡现象，为此该文提出基于改进VSG的T型三电平输出级联合控制策略，以提高输出级电能质量。首先，对不平衡电压下VSG电流不平衡及功率振荡进行机理分析；其次，基于VSG控制算法和瞬时功率理论设计新型电流基准发生器，与正负序电流调节器实现级联控制，以此保障SST输出电流平衡及有功/无功功率恒定，实现不同运行工况的可靠切换；最后，对正负序分量分离方法和中点电位平衡算法进行分析研究，并对控制策略进行仿真验证。结果表明，所提联合控制策略有效可行，能保障电压三相不平衡工况下SST输出级并网电流功率质量。     

直驱型风力发电变流器低压穿越控制策略研究

研究了直驱型风力发电变流器系统低压穿越控制策略。首先提出了一种对三相电量进行快速准确的正负序分离软件锁相环。在此基础上,为消除直流电压的二次谐波,采用正、负序双电流内环控制不对称运行控制策略。正负序分离软件锁相环采用了正负序级联延时信号消除法,能够实现对三相电压电流基波正负序分量在同步旋转坐标下的快速提取,并且通过选择不同的参数,可以滤除任何次数谐波的干扰。该方法无需采用滤波器,从而同时具备了稳态精确性和动态快速性。现场实验结果表明,该软件锁相环为三相并网型风力发电变流器在电网发生跌落及谐波畸变时提供了良好运行控制提供保障,正负序双电流内环不对称运行的控制策略保证了在电网电压不对称跌落时的正负序分离控制,消除了直流电压的二次谐波。     

用于三相级联STATCOM的电压前馈空间矢量调制策略

针对H桥级联型STATCOM的直流电压平衡控制的问题,提出了一种适用于三相级联型STATCOM的基于直流电压前馈的空间矢量调制策略。该调制方法在输出电压矢量合成中根据各单元直流电压和输出电流的方向调整开关矢量组合。既能实现高质量的波形输出,又能自动抑制级联单元的直流电压不平衡,降低了控制器的算法复杂度;最后通过仿真验证了该策略的可行性。     

基于直流功率控制的三相并网逆变器外环电压控制方法研究

将传统的三相光伏并网逆变器外环直流电压控制策略中PI调节器的输出变量归纳为两种,即交流相电流参考值和有功功率参考值,对应为内环交流电流控制与功率控制。并基于直流电容能量守恒,提出一种新型外环控制方法——直流功率控制。该方法将直流电压给定值平方与实际采样值平方之差作为PI调节器的输入变量,PI调节器的输出变量即为给定功率。通过理论分析描述传统方法和该文方法的差异,并通过实验研究验证该方法在电网电压波动条件下的优势。     

基于双二阶广义积分锁频环的光伏并网发电系统仿真研究

电网不对称故障时,光伏发电系统中的负序分量和谐波分量会影响并网逆变器中的锁相环及控制算法。文章提出一种具有自适应滤波的双二阶广义积分锁频环技术,用于电网电压和并网电流正负序分量的提取以及电网电压同步信号的检测,并将该技术引入到正负序双电流环控制策略,通过优化不平衡控制策略中锁相环的方法,提升光伏并网逆变器整个控制系统应对电网不对称故障的能力。通过Matlab/Simulink软件平台搭建基于DSOGI-FLL锁频环的光伏并网发电系统模型并进行了仿真研究,结果表明,文章控制策略在电网不对称故障时有助于消除有功功率的2倍频波动以及抑制并网电流中的谐波分量。     

一种基于数字孪生的虚拟同步机与静止同步补偿器优化协调控制策略研究

当电网发生严重不平衡电压跌落时,虚拟同步机通常配置静止同步补偿器应对电压支撑不足、电流越限等问题。在实际应用中同步机和补偿器之间的协调控制严重依赖实时通信。因此,文章提出了一种基于数字孪生技术的虚拟同步机和静止同步补偿器的优化协调控制策略。首先,建立基于正负序电流控制结构,支撑新能源场站并网点的电压。其次,提出了改进的多目标协调控制策略,实现电压支撑、电流限制和有功功率输出等多个控制目标。再次,建立基于数字孪生的虚拟同步机与静止同步补偿器协调控制模型,应对现实中协调控制通信延时问题。最后,通过使用MATLAB仿真平台,验证了该方法的有效性。     

三相不平衡负载下静止同步补偿器控制策略研究

低压配电网中不平衡负载会导致设备不正常运行、降低电能质量。对此,提出了一种新型控制策略,该策略通过瞬时对称分量法和信号延迟对消法(DSC)计算出负载电流、配电静止同步补偿器(DSTATCOM)输出电流的正序、负序分量,然后分别在正、负序同步旋转坐标控制正、负序分量,对正序分量的控制使DSTATCOM补偿负载无功电流,对负序分量的控制使DSTATCOM补偿不平衡负载导致的负序电流。搭建了DSTATCOM试验平台,试验结果表明,该策略在不平衡负载下,使得DSTATCOM能有效补偿负载无功电流和负序电流,实现了电网单位功率因数,电网电流平衡度达到了国标要求,总谐波失真(THD)小于5%。研究成果可为不平衡负载情况下的DSTATCOM控制提供参考。     

Research on control strategy of energy storage converter based on super capacitor

为了对储能逆变器在不平衡与非线性负载时的输出电压的谐波进行抑制,本文针对双级式逆变器拓扑建立数学模型,基于模型分析了直流电容中点电压波动对逆变器输出的影响,以及不平衡输出电流和谐波电流对直流电容中点电压影响的机理,进而提出了该拓扑逆变器在不平衡和非线性负载情况下抑制交流输出电压不平衡和零序谐波的抑制策略。最后建立了MATLAB仿真模型对该控制策略进行了理论验证,并在80 kW样机上进行了实验验证,仿真和实验结果都表明了该控制策略的有效性。     

不对称电网电压下光伏并网逆变器控制策略研究

光伏并网逆变器直接功率控制系统的两相静止坐标系模型无需旋转变换就可以实现无锁相环运行。但系统相关变量为交流量,采用比例积分(PI)控制不能实现无静差调节。并且在不对称电网电压的情况下,不能同时实现系统输出功率和网测电流质量的控制。针对上述问题提出一种协调自抗扰直接功率控制的设计方法,无需对网侧电流的正负序分量和电网电压负序分量进行提取,能够简化系统控制结构,提高鲁棒性。其中,为了避免电网频率变化影响,电网电压的正序分量分离采用自适应陷波滤波器技术。为了网侧电流和瞬时功率的协调控制,在自抗扰直接功率控制策略基础上,功率给定值采用加权的方法来获得。最后借助Matlab/Simulink对该文所提出的策略进行仿真,验证所提控制算法的有效性和可行性。     

新能源智能微网中的三相固态变压器整流级均压均功率新方法

固态变压器可以实现电压电流实时控制,功率双向流动,对分布式能源有很强的兼容性,它包含整流级、双有源桥(DAB)直流变换级和逆变级。整流级采用的模块级联方式,具有输出电压和功率不平衡的问题。文章提出了一种简单的直接在整流级通过调制波矢量重构来实现均压和均功率的方法,该方法是在级联H桥整流器双闭环控制以及直流母线电压平衡控制的基础上,通过矢量关系对调制比进行重新构造,既可调节直流电压平衡,又能够使得各H桥按需分配有功功率、等量分配无功功率。MATLAB/simulink仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

含不平衡负载的微电网中三相微源逆变器的VSG控制策略

在离网模式下,微电网中虚拟同步发电机的输出电压易受不平衡负载影响。针对此问题,文章基于一阶全通滤波器(All-Pass Filter,APF)的电压电流正、负序分离方法,利用正序功率和正序电流建立了改进VSG控制模型,改善了VSG输出电压参考。采用比例积分(Proportional Integral,PI)+准比例谐振(Quasi Proportional Resonant,QPR)电压调节器对VSG输出负序电压分量进行控制,论证了PI+QPR调节器抑制负序电压分量的优良性能。最后,仿真结果验证了该控制策略的有效性,该方法有效地改善了三相微源逆变器输出电压的对称性。     

不平衡电网下双馈电机转子电流改进控制策略研究

对基于正负序同步旋转坐标系的双馈电机控制方程进行适当推导,得到一种传统励磁策略+辅助负序励磁策略的转子电流控制方案。在不平衡电网下,以控制平衡的定子电流为目标,通过PSIM仿真和风场实验验证方案的可行性。     

提高含光伏发电系统的配电网供电电压质量的研究

针对配电网中突出存在的电压暂降与电压不平衡的电压质量问题,以光伏发电系统(photovoltaicgeneration system,PVGS)最大程度提高并网点(point of common coupling,PCC)供电质量为目标,提出配电网不同工况与PVGS不同出力下,有功功率、无功功率优化分配的补偿方案,重点讨论PVGS容量、有功出力、系统容量、线路阻抗、最大电流限制因素对并网点电压的影响,对比分析采用不同电压质量补偿方案,PVGS对配电网电压的改善效果。最后通过仿真和实验,采用正负序dq同步旋转坐标下的有功无功解耦独立控制算法验证所提方法的有效性。     

采用STATCOM改善笼型机风电场机组动态转矩的机理分析与控制策略研究

分析电压不平衡下发电机电磁转矩产生脉动的机理;建立公共连接点(PCC)负序电压与STATCOM容量、故障点负序电压和故障点到PCC等效阻抗之间数学关系式,揭示STATCOM减小发电机转矩脉动的机理;提出电压不平衡情况下笼型机风电场STATCOM正负序电压协调控制策略,在维持直流侧电压恒定的同时降低笼型发电机电磁转矩脉动,其补偿容量的分配原则是:优先补偿负序电压以减小PCC的电压不平衡度,剩余的STATCOM电流容量补偿正序电压以控制PCC电压稳定。最后,在PSCAD/EMTDC环境下建立系统仿真模型,仿真结果验证STATCOM改善笼型风电机组动态转矩机理分析和STATCOM正负序电压协调控制策略的正确性和有效性。     

双馈风力发电机网侧变流器新型拓扑控制研究

文章对大功率双馈风力发电机网侧变流器并网时,电压不平衡问题提出一种有效网侧控制拓扑结构,该结构采用3个单相变流器代替原有的三相变流器,通过补偿电压达到限制故障电流同时稳定直流电压的目的。本方法减小了变流器容量,增强了可控性和适应性,同时还可在电压跌落或波动情况下保持同步到电网。最后在MATLAB/SIMULINK环境下,验证了文章所提控制方案的有效性。     

不平衡电网电压下光伏逆变器控制方法的改进研究

针对电网电压不平衡条件下光伏并网逆变器的控制性能变差的问题,在基于传统双d-q同步旋转坐标系的PI调节器基础上引入具有动态跟踪频率变动的降阶谐振环节,形成新型比例积分一阶谐振(proportionalintegrator and reduced order resonance,PIROR)电流控制器。该控制器不需对不平衡下的正负序电流进行分解,对输出电流可无差控制。加入具有跟踪频率变动的一阶谐振环节可保证同步控制负序电流的精确度,同时谐振系统结构相对简单,易于工程实现。仿真结果表明,在电网不平衡扰动下,该控制方案可提高光伏逆变器在不平衡电网电压下运行的动态性能和运行的可靠性。     

虚拟同步发电机并离网无缝切换控制策略研究

针对常规逆变装置并网时电压相位幅值不同步,以及逆变装置内环控制结构瞬时变化给电网带来冲击和不稳定问题,文章提出一种多运行模式下统一电压电流双环控制结构、基于虚拟同步发电机(VSG)算法的逆变器并离网无缝切换策略。该策略包括孤岛模式并网的预同步控制策略、离网控制策略、有功功率和无功功率的并网冲击抑制、根据负荷变化在线实时整定并网预同步相角差、及时调整输出电压相位的算法。在逆变器带阻性、阻感性负载时对所提并离网切换策略进行了仿真验证,证明了算法的可靠性,有效实现了对于电网、负荷以及直流侧储能的无冲击平滑并网。     

谐波电网下并网逆变器多次采样的改进功率控制

为提高并网逆变器在谐波电网电压下的适应能力,改善系统输出电能质量,文章提出了多次采样的改进功率控制策略。该策略在传统直接功率控制基础上,引入谐振控制器,通过选择电流或功率反馈信号,实现了三相并网电流正弦性和输出有功功率、无功功率平稳无波动。同时,在改进功率控制基础上引入多次采样策略,解决了由脉宽调制(PWM)并网逆变器DSP数字控制过程中的延时,而导致谐振控制器实际谐振频率与设定频率偏离的问题,改善两种控制目标下的谐波抑制效果。在Simulink中搭建并网逆变器系统模型进行仿真,验证了所提出策略的有效性。     

不平衡电压下交、直流混合微电网直流纹波抑制策略北大核心CSCD

交、直流混合微电网中,由于交流子网不平衡,使直流子网存在2倍频的直流纹波,文章提出一种直流电压纹波抑制策略。首先,在换流器控制层面,使用负序分量补偿控制,抑制交流子网不平衡对直流侧造成的2倍频脉动;其次,在交、直流混合微电网直流侧,使用基于准比例谐振控制器(Quasi Proportional Resonant Controller,QPR)改进的直流有源滤波器(Active Power Filter,DC-APF)来精准地跟踪直流侧2倍频脉动,以直流电压稳定为控制目标,交、直流协同控制;最后,Matlab/Simulink仿真结果表明,所提控制策略的直流电压纹波含量比传统控制方法低4倍左右,可以有效地抑制交、直流混合微电网直流侧母线电压二次纹波和有功功率波动。