基于LCL滤波的PWM整流器新型控制策略

针对LCL滤波器存在的谐振问题,提出一种基于固定开关频率控制的LCL滤波PWM整流器控制策略.利用系统延时和固定开关频率控制本身的阻尼,通过调节PI调节器的采样时间实现系统稳定,采用简化电容传感器设计,优化系统结构.仿真实验及结果分析表明,系统动态性能良好,网侧电流谐波明显减少,滤波器产生的谐振得到了有效抑制.     

基于PR控制的三相光伏发电并网逆变器研究

在光伏发电并网过程中,为了不影响电网的质量,必须保证光伏发电系统的输出电流与电网电压在频率、相位和幅值上保持高度一致。为了使光伏并网逆变器输出的并网电流满足相关的并网标准,选择合适的并网滤波器以及并网控制策略是关键。为了提高并网电流的质量,减少并网谐波电流对电网的污染,选择带LCL滤波器的三相全桥逆变电路。在并网控制策略上选择基于并网电流和电容电流的双环电流控制,将PR控制引入到双环控制系统中,从理论上分析了PR控制能实现对并网正弦参考电流的零稳态误差跟踪和抗电网电压干扰。将双环电流控制和SVPWM相结合,通过仿真实验证实了系统的稳定性。     

LCL滤波并网逆变器控制技术综述

并网逆变器是微电网与大电网的接口,控制进网电流质量是系统的关键.LCL滤波器具有良好抑制高频能力,但谐振频率处的谐振峰会导致系统的不稳定.针对LCL滤波器谐振电流控制技术,分析系统谐振的根源;结合典型电流抑制方案介绍控制器设计思想,分析设计方法的利弊.指出并网逆变器研究所面临的问题和未来的研究方向.     

基于CQPSO的LCL滤波器设计方法

针对光伏并网逆变系统中LCL滤波器参数设计的困难,提出采用混沌量子粒子群算法对滤波器参数进行寻优.利用混沌优化方法具有的随机性、有界性、遍历性等特性,来扩大算法的搜索范围和提高收敛速度.对LCL滤波器进行分析后,确定约束条件,结合算法来对其参数进行优化设计.对三相光伏并网逆变器进行仿真实验,将混沌量子粒子群算法与自适应遗传算法进行比较,结果表明该算法比自适应遗传算法有更好的滤波效果,谐波畸变率也更小.     

基于滤波器的有源阻尼控制的LCL型光伏并网逆变器

依据LCL型光伏并网逆变器离散域数学模型,从采样频率与LCL滤波器谐振频率之间的关系入手,讨论了小于、等于以及大于临界采样频率的不同频段内系统的稳定性.深入分析在不同的采样频率下,LCL型并网逆变系统产生不稳定的因素,并指出改造系统特性的方法.引入2种不同的数字滤波器分别与比例谐振(PR)控制器构成复合控制器,分别从系统幅值和相位两方面改造系统特性,使整个并网系统在不同的采样频率下保持稳定.仿真与实验结果验证了本文分析结论的正确性.     

光伏并网逆变器准比例谐振抑制策略

针对光伏并网逆变器采用准比例谐振控制策略时,忽略了LCL滤波器本身存在的谐振问题,采用无源阻尼和有源虚拟阻尼电阻并联两种方案,抑制LCL滤波器产生的谐波,提高并网电压和电流的稳定性.通过建立无源和有源的系统控制模型,构建开闭环传递函数,从而求出前馈系数.研究结果表明:有源阻尼电阻并联比无源阻尼电阻并联方案能更好抑制谐波,不额外增加功率损耗,能提高系统的动稳态性能,降低并网电流和电压的谐波含量.     

不平衡电网下风电并网变流器的滑模电流控制

为了增强对不平衡电网的适应能力,提出一种适用于LCL型并网变流器的滑模电流控制策略.建立了电流内环及电压外环的滑模控制方程,采用指数趋近率的设计方法改善滑模动态品质与系统抖振,根据扩展瞬时功率理论计算参考电流指令,在实现三相并网电流呈正弦波形变化的同时,消除了并网有功功率和扩展无功功率的2倍频波动.同时,搭建了基于RT-LAB软件的硬件在环实验控制平台,通过对比实验验证了所提滑模控制算法的正确性,及其在动态响应速度和抗参数扰动方面的优越性.     

IGBT并联型500 kW光伏并网逆变器设计

对500kW光伏并网逆变器进行工程化设计,其主电路采用IGBT管级并联的单级三相半桥逆变电路和LCL滤波器,控制系统采用基于电网电压定向的双闭环控制策略.三相半桥逆变电路每相采用4只额定电流为450A的IGBT管并联,对LCL滤波器和直流侧电容进行参数设计和元件选型,研制了控制系统实验装置.搭建了500kW单级式光伏并网逆变器仿真模型和小功率实验电路.仿真和实验测试结果验证了设计的正确性.     

光伏发电系统MPPT固定频率滑模控制

基于光伏电池的数学模型,采用Buck电路作为实现电路,以开关周期平均状态概念为基础,建立光伏发电系统的平均状态数学模型.基于滑模控制理论和光伏电池的工作特性,设计了光伏发电系统最大功率点跟踪固定频率滑模控制器,对控制器的固定频率滑模控制算法采用Lyapunov方法进行了存在性和稳定性分析.在理论分析基础上,对光伏发电系统及固定频率滑模控制器进行了数字仿真和实际物理系统实验.仿真和实验结果表明,所设计的固定频率滑模控制器抖振很小,能很好地实现光伏发电系统最大功率点跟踪,控制算法实用有效.     

城轨牵引永磁同步电机驱动系统效率优化控制

针对城轨牵引内置式永磁同步电机直接转矩控制(IPMSM-DTC)系统存在谐波电压电流,引起电机铁芯损耗和铜损,降低系统运行效率的问题,提出基于开关频率优化的效率优化控制策略,选择自适应滞环宽度,采用零矢量象限间交错分布的优化方法,利用功率器件开关频率,优化PWM脉冲序列中零矢量;开发基于STM32F103嵌入式微控制器的效率优化控制系统.实验结果表明:该方法可以抑制逆变器输出电压电流谐波,减小开关次数,降低开关电流,从而减少电机铁芯损耗和铜损,提高系统效率,并改善系统的动态性能.     

三相光伏发电系统瞬时电流控制及其孤岛检测技术

以三相光伏并网系统为对象,研究了一种逆变器瞬时电流控制策略以及基于功率解耦控制和新型锁相环的孤岛检测方法.基于逆变器参数的瞬时电流控制作为内环控制器可以实现准确快速的电流跟踪,有功无功电流解耦控制作为外环控制器用来稳定逆变器直流电压稳定以及实现并网功率输出.还设计了一种基于无功-频率关系的锁相环,将该锁相频率作为正反馈...     

储能型准Z源光伏发电系统级联模型预测控制

针对传统有限集模型预测控制(FCS-MPC)存在权重因子整定繁琐的问题,提出一种级联模型预测控制(SMPC)策略,实现了电池储能型准Z源逆变器(BES-qZSI)光伏并网系统的无权重因子模型预测控制.首先,建立了三相BES-qZSI光伏并网系统的离散化状态空间模型;其次,采用分层优化建立了级联的电抗器电流价值函数、并网电流价值函数和开关频率约束价值函数,通过对其逐级评估寻求最优开关状态,从而避免了传统FCS-MPC所需的综合价值函数及其权重因子,使得控制器设计大为简化.此外,将光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)与电抗器电流控制结合,将储能电池荷电状态(SOC)管理与其过流保护结合,进一步简化了控制结构,改善了控制性能.研究结果表明:SMPC策略控制的BES-qZSI光伏并网系统的控制器不仅设计简化,而且展现了良好的动、静态性能.     

单相光伏并网逆变器滞环电流跟踪控制的研究

研究了3 kW.单相光伏发电并网系统的逆变器滞环电流跟踪控制的控制方法.根据滞环电流跟踪控制的原理,利用MATLAB/SMUUNK,建立光伏发电并网系统的控制模型.通过调整系统参数对并网系统进行仿真,得到并网电流和电网电压波形,使得输出功率因数近似为1,并对波形总谐波畸变率进行了分析,使其满足设计要求.最后,对单相光伏并网逆变器的滞环电流跟踪控制系统进行相关实验测试,所测得的实验数据与仿真结果基本符合.     

永磁同步并网风力发电系统双模块控制研究

针对永磁同步并网风力发电系统,研究了一种双模块控制系统。MPPT控制模块在整流器和逆变器之间设置Buck变换器,使用优化后的最优梯度-爬山法策略控制Buck变换器占空比。并网逆变控制模块采用直流母线电压瞬时值外环及并网电流瞬时值内环的双环控制策略,通过外环电压PI控制得到指令电流,进而采用PI瞬时电流控制经逆变器和LCL型滤波器得到并网输出电流。仿真实验波形表明,MPPT控制模块能够快速、稳定地跟踪最大功率。逆变器输出符合并网要求,控制效果具有较好的稳定性和动态特性。     

滞环电流跟踪控制的开关频率

在功率变换器控制系统中,滞环电流跟踪控制方法通常以响应速度快和结构简单而著称,然而滞环控制的开关频率一般具有很大的不稳定性．笔者根据四象限交流器、有源无功补偿器和交流传动逆变器等电压型桥式主电路的共同特点,提取并建立其共有的半桥式单元电路模型;利用滞环比较原理,构成一个闭环电流控制的ＰＳＰＩＣＥ电路仿真模型,并给出了仿真波形;从滞环电流控制的物理过程出发,分析其开关频率的影响因素,推导出有关频率范围的计算公式．     

电流前馈控制的光伏并网和APF统一控制策略

针对光伏并网和有源电力滤波器统一控制策略中,光伏阵列受到太阳辐射等外界环境的突变,导致直流母线中的电压振荡问题,提出一种基于电流前馈控制的光伏并网和APF统一控制策略.该控制策略采用将光伏电流前馈作用于参考电流合成的方法,加速逆变器参考电流的计算速度,提高了注入电网的电流的动态响应,抑制直流母线电压振荡.该系统既实现光伏并网,也能执行APF相关功能,抑制负载的谐波电流,补偿负载无功功率.在不增加成本情况下,提高了系统的抗干扰能力,具有良好的运用前景.     

基于比例积分谐振调节的光伏并网逆变器电流控制方法

为解决电网电压畸变影响光伏逆变器电流控制性能的问题,提出一种基于比例积分谐振(PIR)调节器的电流控制方法.首先确定了光伏逆变器含有电流内环、直流电压外环的控制结构,PIR调节器用于对电流内环中电网电压畸变扰动的抑制与基波电流的跟踪.由于光伏逆变器的LCL滤波器与PIR调节器阶数较高,在设计控制参数时面临诸多问题,接着提出一种基于离散系统根轨迹法的PIR调节器参数设计方法,避免了连续域设计的调节器参数直接应用于数字控制器,从而引发调节器性能偏差甚至失稳.分析结果显示,在电网频率以及LCL滤波器参数变化时,设计参数依然可使系统具有较好的适应性.最后在Simulink上搭建仿真模型,验证了基于PIR调节的电流控制方法的可行性以及所设计调节器参数的正确性.     

基于准PR控制方法的三相光伏并网逆变器研究

光伏并网逆变器的控制方法是实现光伏系统顺利并网的关键.为了提高并网电流的质量,减少并网谐波对电网的干扰,选用LCL型三相光伏并网逆变电路.在并网控制方法上采用基于并网电流和电容电流的准比例谐振(QPR)双环控制方法,同时引入电网电压前馈补偿,并与SVPWM相结合.在MATLAB/Simulink下的仿真结果表明,该控制方法可以实现对基波正弦量的无静差跟踪,提高了系统的稳定性,对光伏并网发电系统的实际运行具有重要意义.     

基于自抗扰控制的单相光伏并网逆变控制器设计

传统的双环PI控制无法满足LCL并网逆变器电流谐波,输出电压扰动大;线性自抗扰技术可以通过线性扩张状态观测器和线性控制律对总扰动进行实时估计和补偿,大大提高并网逆变控制器的性能.为提高系统输出对电网电压扰动的抑制能力和系统的起动性能,引入电网电压前馈控制策略,提出基于自抗扰控制的电网电压前馈控制策略,采用MATLAB软件进行仿真.仿真结果表明,基于线性自抗扰控制下的单相光伏并网控制系统可实现对入网电流的无静差跟踪,提高了系统抑制电网电压扰动的能力,入网电流的总谐波失真小.     

级联三相光伏逆变器的虚拟磁链直接功率控制策略

针对三相线电压级联的拓扑应用于光伏并网问题,提出一种改进型虚拟磁链直接功率控制策略(VF-DPC)。通过模块化级联系统的等效模型,分析系统整体的等效开关状态,在网侧采用改进型虚拟磁链观测器抑制直流偏移,得到光伏并网系统功率,在直流侧通过光伏最大功率跟踪(MPPT)得到功率参考值。然后根据系统稳态矢量图进行建模,设计解耦功率控制器,并且为了输出多电平的同时固定开关频率,结合载波移相和空间矢量实现移相空间矢量调制(PSSVM)。以3个模块级联为例,通过Simulink仿真验证本文所提策略的有效性。研究结果表明:本文所提策略是有效的;省略网侧电压传感器,也能保证光伏无需升压装置灵活应用于三相线电压级联并网场合;级联三相光伏逆变器在输出五电平电压的同时,以单位功率因数并网,达到额定输出最大功率4 667 W,并网电流谐波总畸变率仅为2.01%,而且模块化级联系统更具有工程实现价值。