基于滑模控制的Z源逆变器在单相光伏系统中的应用

将Z源逆变器应用到单级单相光伏并网系统中。该逆变器集成了最大功率跟踪(maximum-power-point-tracking,MPPT)、升/降直流侧电压和并网发电三个功能。根据系统要求以及Z源网络在直流侧表现出的非最小相位的特性,该文提出使用两个具有积分补偿的固定频率滑模控制器以保证系统的鲁棒性,以此消除非最小相位特性给系统带来的不良影响,保证Z源电容电压不产生超调和振荡,从而并网电流不发生畸变。该文利用小信号法分析了该闭环系统的稳定性。仿真和实验结果均验证文中提出的逆变器和控制方法的正确性和有效性。     

新型滑模控制的Boost光伏逆变器

提出了一种由双向Boost变换器组成的新型光伏逆变器。该拓扑结构简单紧凑,开关频率低,通过调节占空比,可在一个功率级内产生幅值高于输入直流电压的交流电压,适用于AC模块。详细分析了所提逆变器的拓扑结构和工作原理,利用状态空间平均法建立了系统数学模型,并详细阐述了滑模控制原理。采用滑模控制方法,对控制系统进行了仿真研究和样机实验,其结果验证了该变换器的优点及SPWM控制方法的有效性。     

光伏并网逆变器滑模变结构控制研究综述

文章对光伏并网逆变器的滑模变结构控制策略进行了分类;同时对并网逆变器离网工作模式下的滑模变结构控制研究现状,单相逆变器并网工作模式下的滑模变结构控制研究现状,三相逆变器并网工作模式下电流滑模变结构控制研究现状,三相逆变器并网工作模式下的直接功率滑模变结构控制研究现状分别进行了分析。总结了光伏并网逆变器滑模变结构控制策略的滑模面设计、控制律求解、系统抖振以及到达滑模面过程中的稳定性等关键技术的研究方法和思路,并对光伏并网逆变器滑模变结构控制的未来研究方向提出了一些建议。     

基于无源性的光伏并网逆变器非线性电流控制策略

鉴于光伏并网逆变器的数学模型呈现非线性特性,采用无源控制（Passivity-Based Control,PBC）理论得出的算法对逆变器进行控制,可使并网逆变器具备优良的动、静态特性。论文首先建立了并网逆变器欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange,EL）数学模型,证明了逆变器是严格无源的。基于逆变器的无源性,控制...     

直流储能型准Z源光伏并网逆变器

针对光伏并网发电系统因输入波动所引发的功率不平衡问题,提出一种具有连续电流输入的储能型准Z源逆变器解决方案。详细推导了小信号激励下该逆变器的数学模型,采用母线电压控制和网侧电流控制的并网策略,构建了一套储能电池功率与电流双闭环控制的充放电管理方法,以实现对光伏电池输出功率波动的抑制。与此同时,在MATLAB/Simulink环境下搭建了直流储能型准Z源光伏并网系统的全套仿真模型及相关工况仿真研究,系统良好的静、动态仿真结果显示,所提出的设计方案与控制方法能够有效解决并网型光伏系统的功率不平衡问题。     

离散滑模控制的Buck-Boost光伏逆变器仿真研究

为了获得比较理想的正弦输出电压,优化逆变器的性能,基于Buck-Boost光伏逆变器,采用了离散滑模变结构的控制策略。Buck-Boost光伏逆变器可以获得比直流输入电源高或低的交流输出电压,详细分析了所提逆变器的拓扑结构和工作原理,利用状态空间平均法建立了系统数学模型,并详细阐述了离散滑模控制原理。利用Matlab/Simulink工具对控制系统进行了仿真研究,仿真结果表明采用离散滑模控制的Buck-Boost光伏逆变器对系统扰动和负载变化具有很强的鲁棒性,系统具有良好的动态响应。     

2种改进的滑模并网逆变器控制策略

为改善光伏并网逆变器控制系统的动态性能,根据并网逆变器数学模型,提出利用指数滑模变结构控制律和平方根滑模控制律,设计基于改进滑模变结构的单相电流环光伏并网逆变器控制系统.推导了滑模变结构控制在并网逆变器应用的滑模面存在性,并利用李亚普诺夫定理证明了系统稳定性.针对所选滑模控制律存在的非线性可能引起系统抖振的问题,采用单位控制连续化方法,使改进后的控制算法在切换面附近具有高增益特性,使系统具有抵抗干扰和参数摄动的能力.最后对2种控制方法进行了比较,证明改进的指数滑模变结构有更精准的跟随特性.     

增强型Z源逆变器的直流链电压直接控制策略

增强型Z源逆变器与传统Z源逆变器相比不仅具有很强的升压能力,而且很大程度减小Z源网络电容、开关器件电压应力.但Z源逆变器现有控制策略是通过测量电容电压构建闭环间接控制直流链峰值电压,而Z源网络电容电压并不能准确反映直流链电压的动态特性.为了提高增强型Z源逆变器的直流链电压动态响应速度和控制精度,借助于数学建模,提出一种直流链电压直接控制的闭环控制策略,通过直接测量直流链峰值电压来提高系统的控制精度,采用电感内环、直流链峰值电压外环的双闭环控制提高了系统的动态响应速度,有效地抑制非最小相位特性对系统地影响.仿真和实验结果证明控制器对输入和负载扰动具有很好抑制能力.     

基于Quasi-Z源逆变器的光伏并网系统模型预测控制

为了克服传统并网逆变器不能兼具升降压变换的功能以及死区引起的输出波形畸变等问题,设计一种基于Quasi-Z源逆变器的光伏并网系统。提出一种改进的有限集模型预测控制策略来控制并网Quasi-Z源逆变器的直流升压电压和交流输出电流,更好的调节输出波形的质量、提升系统的动态性能和稳定性。在所设计的系统中,依据测得的Quasi-Z源逆变器的电容电压和交流负载电流的值,再对电容器电压和输出交流的数值进行预测。在确定qZSI可能产生的每一个电压矢量之后,将其用以跟踪电容电压和输出电流参考值。从而在单级逆变器中实现光伏发电的最大功率点跟踪和单位功率因数并网,在光照强度阶跃变化时,仿真结果表明系统具有优良的动态响应性能。结果验证了所采用的系统结构和算法的有效性和可行性。     

三相Boost光伏逆变器的滑模变结构控制

为了获得比较理想的正弦输出电压,优化逆变器的性能,基于三相Boost光伏逆变器,采用了滑模变结构的控制策略。Boost光伏逆变器可以获得比直流输入电源高或低的交流输出电压,分析了逆变器的拓扑结构和工作原理,利用状态空间平均法建立了系统数学模型,并阐述了滑模变结构控制原理。利用Matlab/Simulink工具对控制系统进行了仿真研究,仿真结果验证了该变换器的优点和滑模变结构控制策略的有效性。     

应用于光伏系统的准Z源逆变器直通控制策略

准Z源逆变器传统的简单升压算法直通占空比恒定,在环境变化的情况下,不能平衡直流母线电压,无法跟踪光伏阵列最大功率点,造成能量损失。针对传统简单升压算法的不足,提出了一种基于电容电压的新型直通控制策略。该策略通过建立光伏准Z源并网系统的小信号模型,建立系统的传递函数,然后基于传递函数设计控制器,实现MPPT跟踪及并网运行。运用PSIM仿真软件对算法进行了仿真验证,仿真结果表明,设计的控制策略能很好地稳定直流母线电压,实现光伏电池板最大功率运行。     

一种新型光伏并网逆变器控制策略

分析了导抗变换器的特性，详细推导了整个系统各点电压、电流，提出一种新颖的三角波-三角波调制方法，该控制策略克服了采用传统正弦波-三角波调制方法带来的并网电流谐波含量高、功率因数低的弊端。将导抗变换器和光伏并网逆变系统有机结合在一起，利用导抗变换器的电压源-电流源变换特性，将光伏电池阵列的直流电压变换为正弦包络线的高频电流，经过高频变压器隔离和电流等级变换，得到的高频电流再经过高频整流桥及工频逆变器逆变后并入电网，实现了电流源并网。相对传统的电流源型并网发电系统，采用该方法不仅省去了串联电感，而且用高频变压器取代了工频变压器，有利于实现装置小型化和降低成本。另外，利用电网电压过零信号控制工频逆变器，保证了并网电流和电网电压同步，进一步提高系统功率因数，实现正弦电流并网。通过实验证明了该控制策略的可行性，该方法非常适合分散式家用光伏并网发电系统。     

电流源光伏逆变器与电压源光伏逆变器的比较研究

对比研究了单级式电流源逆变器与传统的两级式Boost升压电路电压源逆变器光伏并网系统.通过对两种系统在交直流输出特性、功率损耗方面的理论分析和电路试验对比分析,阐述了两者的优缺点,并得出一些新的分析结果.这为相关学术研究提供了进一步讨论的数据,为光伏并网逆变器的选择提供理论和试验依据.     

不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略

不平衡电网电压下,光伏并网逆变器的输出功率和输出电流都将产生波动,给电力系统的稳定运行造成不利影响。根据光伏并网系统的数学模型,提出了光伏并网逆变器基于滑模控制的直接电压/功率控制策略。该控制策略可在电网电压不平衡时有效抑制并网逆变器输出有功功率和无功功率的波动。根据光伏并网逆变器输出功率和正、负序电流的关系,提出了以消除负序电流为控制目标的改进控制策略。此外,为提高系统的运行性能,提出了功率电流协调控制策略。最后,对所提出的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

单相光伏并网逆变器的反步滑模控制策略

为了克服光伏并网逆变系统受外界干扰和系统参数的不确定性等多种因素的干扰,以逆变器的输出滤波电容电压及其导数为状态变量,将反步法和滑模控制相结合,提出了基于反步滑模控制的光伏并网逆变器控制策略。推导了具有参数不确定和外界干扰情况下的逆变器的反馈控制律。为了获取光伏阵列的全局最大功率点(maximum power point,MPP),提出了一种基于改进粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法,将占空比分为两部分进行初始化,建立了光伏阵列运行功率与占空比之间的线性关系。仿真和试验结果验证了所提控制策略的有效性。     

光伏并网Z源逆变器无差拍解耦控制策略

提出了基于Z源的光伏并网系统无差拍解耦控制方法,避免了传统比例—积分控制性能易受电网电压不平衡及系统非线性的影响。该控制策略将无差拍控制方法与解耦控制方法相结合,并采用双时采样方法,减小了运算及采样时间带来的控制延时,具有动态性能好、精度高、稳定性好的优点。采用改进的空间矢量方法实现了Z源逆变器的桥臂直通,进而实现升压,使系统按单位功率因数运行,并网电流谐波畸变率低。仿真及实验均验证了该控制策略的有效性和可行性。     

Split源光伏并网逆变器控制策略研究

用于存储可再生能源的并网电源转换系统需满足低成本,高效率和复杂度等要求.使用传统的并网逆变器时,通常需要在前级加入一个升压变换电路,从而造成了两级结构.单级并网逆变器只用一级能量变换就可实现DC-AC并网逆变功能,因此在体积、成本、质量和复杂度等方面均优于两级结构.基于上述分析,研究了Split源逆变器(SSI),作为...     

基于Quasi-Z源逆变器的光伏并网系统

将具有连续电流输入的电压型Quasi-Z源逆变器(QZSI)应用于光伏系统。分析了该新型逆变器拓扑结构的工作原理,并提出基于Quasi-Z源逆变器的单级功率变换的光伏并网系统。将d-q旋转坐标系下有功和无功电流解耦的控制思想应用于文中所提光伏并网系统实现并网功率的控制,并研究了该系统PWM信号产生的策略。Matlab/Simulink仿真证明了该控制策略的合理性和可行性。     

直流微电网储能系统的无源-滑模复合控制方法研究

针对多能互补的直流微电网光储系统中的光伏电池的随机性、不确定性问题,通过无源控制(Passivity Based Control,PBC)方法与滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)结合构成PBC-SMC控制的复合控制器,在此基础上设计储能变换器,提出电流内环采用PBC控制方案使得系统满足能量耗散定律自动收敛,为补偿电流精度电压外环采用SMC控制的双闭环控制方案.通过光照突变、负载突变以及二者同时突变的情况下仿真对比了PBC控制器和PBC-SMC控制器的性能,验证PBC-SMC复合控制的有效性,确保光伏—储能直流微电网系统具有优良的稳态性能和动态性能,提升了微网持续供电能力.     

一种光伏并网逆变器的混合控制策略研究

光伏并网逆变器模型是一个非线性强耦合的系统,光伏电池输出电压受外界光照强度、环境温度等因素的影响。针对以上特点,提出了采用自抗扰控制(ADRC)技术和无源控制(PBC)理论相结合的光伏并网逆变器双闭环混合控制策略。电压外环采用自抗扰技术来保持直流侧电压的稳定并与采用PI控制进行了比较;电流内环采用无源控制理论对并网侧电流进行dq轴解耦,实现对有功电流和无功电流的分别控制并可使系统具有优良的静、动性能。Matlab/Simulink仿真和实验结果表明,所设计的系统具有良好的鲁棒性和动态性能,所设计的逆变器控制策略是可行的。