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.     

基于复合控制器的双级矩阵变换器闭环控制

由于存在着稳定性和快速性之间的矛盾,PI控制器对于谐波的抑制能力有限,难以保证双级矩阵变换器(TSMC)在谐波扰动下的输出性能,为此,提出一种基于复合控制器的TSMC闭环控制策略,将重复控制技术与PI控制相结合构成复合控制器,利用重复控制器对PI控制器输出的控制量进行修正,弥补PI控制器对交流谐波控制的不足。为了降低复合控制策略的复杂度,在分析TSMC空间矢量调制策略的基础上,提出由控制量直接获取开关占空比的简化算法。仿真结果表明,在输入电压不平衡畸变且输出负载不平衡情况下,采用复合控制器可以使TSMC输出电压总谐波畸变率小于1%,在负载突增时系统调节时间小于1个基波周期,说明复合控制系统具有良好的动态和静态性能。     

三相并网逆变器的混杂自动机模型分析

针对三相并网逆变器中电流谐波大和发生扰动后系统动态响应时间较长的问题,提出一种基于混杂自动机模型的控制器设计方法,并在此基础上提出了基于有限时间稳定的稳定性分析方法.首先,针对给定的三相逆变器,建立基于开关函数的状态方程;然后,在此基础上根据三相逆变器的工作模态,从适当增加工频周期的切换区间和减小电流谐波的角度建立混杂自动机模型,并将1个工频周期按三相母线电压大小划分为12个区间,从而得到相应的控制规则;最后,根据有限时间稳定的方法对改进后的基于混杂自动机模型的控制器进行稳定性分析.仿真结果与实验结果验证了所提出的自动机模型及其控制器能够有效降低并网电流的谐波畸变率,使其低于0.56%,并且能够有效增强系统的抗干扰能力.     

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.     

基于线性自抗扰与重复控制的虚拟同步发电机并网逆变器控制策略

在强耦合、高精度控制等场合下,传统电压电流双闭环控制基于VSG的逆变器并网时会存在动态响应速度慢、抗干扰能力差的问题,由此提出基于VSG的新型电压电流双闭环控制策略,将线性自抗扰控制与重复控制相结合作为电压外环控制,电流内环仍采用PI控制,其中线性自抗扰控制抗干扰能力强,且加快了基于VSG的逆变器并网动态响应速度,重复控制提高双闭环控制跟踪精度。首先详细分析基于VSG的逆变器并网系统数学模型;其次进行线性自抗扰控制与重复控制的设计;最后在MATLAB/Simulink平台下搭建仿真模型,仿真结果表明：在功率扰动与三相短路故障工况下,所提控制策略加快了基于VSG的逆变器并网动态响应速度,且抗干扰能力强,跟踪精度高,验证了所提策略的有效性和可行性。     

单相LCL型并网逆变器新型递归神经网络控制

以单相LCL型并网逆变器为研究对象,针对传统比例识分(PI)矢量控制方法存在解耦不准确,且参数固定难以在时变的、非线性的系统参数变化下保证控制性能最优的不足,提出了一种递归神经网络(RNN)控制方法。该控制方法无需对系统解耦,而是基于完整的系统方程,使用单个神经网络控制器取代2个电流回路PI控制器。RNN控制采取了一种改进的列文伯格-马夸尔特(LM)训练算法,该算法相较于传统LM算法,减小了存储和运算难度,提高了训练效率和收敛速度。结果表明：该控制策略下逆变器并网电流总谐波畸变率(THD)由3.5%下降至2.6%,逆变器具有更高质量的稳态输出电流和更快速的动态响应性能,验证了RNN控制策略的可行性。     

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。     

基于PI-QPR控制的双向变流器并网研究

针对双向变流器在并网馈能过程中采用比例积分控制存在稳定性误差和系统扰动等问题,在传统的PI双闭环控制策略的基础上,设计了一种新型的双闭环复合控制方法,即在两相静止坐标系下将准比例谐振控制应用于电流内环控制,电压外环采用PI的控制策略;通过MATLAB/Simulink仿真,结果表明:采用该复合控制策略可以实现无静差控制,降低了双向变流器并网电流的谐波含量,系统具备良好的动态性能和鲁棒性能。     

LCL并网逆变器二自由度PID单电流有源阻尼方法

提出了一种LCL并网逆变器二自由度比例积分微分(two degrees-of-freedom PID control,2DOF-PID)单电流反馈有源阻尼控制策略,其由比例积分(PI)环节和不完全微分环节两部分构成.比例积分环节控制并网电流高质量接入电网;不完全微分环节增强LCL逆变器的阻尼系数,有效抑制系统与电网形成的谐振尖峰,提高系统可靠性与稳定性,并改善系统的动态响应速度.该方法不用增加电压和电流传感器,系统成本低.建立了2DOF-PID控制系统的传递函数,分析了系统的稳定裕度与动态特性,选取了合适的控制参数,构建了系统仿真模型和实验平台.仿真与实验结果表明:2DOF-PID控制的LCL并网逆变器的满载并网电流畸变率仅为2.2%,远低于国家标准(GB/T 30427-2013)的要求;当系统从半载跳变到满载时,系统超调量低于9%,响应速度比其他方法更快.     

新型三相三线制并联有源滤波器的模糊滑模控制方法

为了提高有源滤波器参考电流跟踪控制的精度,改善系统对非线性负载扰动的鲁棒性和适应性,采用一种新型的模糊滑模控制方法,设计了一种模糊滑模控制器,用于三相三线制并联有源滤波器的参考电流跟踪控制.谐波电流检测采用p-q谐波电流检测方法,能快速、准确地检测出负载电流中的谐波分量.直流侧电压采用PI控制方法实现稳定控制.Simulink仿真结果显示,与传统的滞环比较控制方法相比,所设计的新型模糊滑模控制方法能够有效地降低跟踪误差,提高有源滤波器的谐波补偿效果.     

三相并网矩阵变换器系统的稳定性分析及其改善

当矩阵变换器用于并网联接系统或者是分频输电系统时,电网对输入谐波要求高,因此矩阵变换器系统的输出端引入T型滤波器取代典型的电感滤波器,并针对T型滤波器带来的不稳定性,提出了基于桥臂输出电流闭环与电压电流双前馈相结合的间接控制策略. 建立该矩阵变换器系统的数学模型,分析传输函数,并对其特征值进行分析,从而研究上述控制策略对系统稳定性的改善作用.     

基于PSO优化的LCL型三相VSR改进无源控制策略

以LCL滤波器的三相电压源脉冲宽度调制整流器为载体,通过建立具有耗散的端口受控哈密顿模型,构建基于互联和阻尼分配无源控制算法的无源控制策略,利用粒子群算法对控制参数进行离线优化,并对控制系统进行仿真试验。结果表明,优化后的控制系统抗扰动能力及暂态性能均有明显提高,具有较好的稳定性和鲁棒性,利用无源控制策略能有效降低其网侧电流的谐波含量和抑制谐振现象,使脉冲宽度调制整流器的整体性能得到有效提升。     

一种低延迟三电平APF的方案设计及仿真研究

为实现谐波检测低延时与补偿电流跟踪控制的高实时性,以此提升三电平有源电力滤波器(active power filter,APF)的动态响应性能与稳态滤波精度。设计一种低延迟三电平APF系统方案:用移动窗积分算法降低ip-iq检测中常用二阶巴特沃斯(butterworth)低通的延迟时间;提出运用基于等距结点牛顿后差插值的瞬态重复校正预测控制方案,实现传统电压空间矢量脉调(space vector pulse width modulation,SVPWM)与无差拍算法的复合控制策略,消除传统SVPWM控制拍数的延迟。Matlab对系统方案仿真对比:三电平APF系统采用低延迟方案时启动阶段响应快且稳,负载突变后过渡响应快,稳态总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)为1.36%,具备明显优势。研究表明:低延迟三电平APF系统方案通过降低谐波检测延迟与电流跟踪控制延迟,提高了APF系统的滤波性能。     

基于DSP控制的单相光伏并网逆变系统设计

基于TMS320F2812芯片,阐述了一种单相光伏并网逆变系统的设计与实现方法.分析并设计了系统主电路,介绍了最大功率跟踪算法、电网跟踪控制以及电网电压锁相环的设计方法,并使用Matlab进行仿真,最后构建了实验室样机.实验结果表明并网电流波形良好,逆变器输出基本与电网电压同频同相,该方案可行.     

最大相电流不控的空间矢量脉宽调制方法

为减少电网谐波污染、提高电力整流装置的功率因数, 基于固定开关频率的控制方法, 设计了一种最大相电流不控的空间电压矢量脉宽调制方式, 即以逆变器在不同开关模式做适当的切换获得准圆形旋转磁场。对其控制原理进行了阐释, 使用Matlab设计相应的模块, 实现了算法并进行控制仿真。仿真结果表明, 采用该调制方式
提高了系统直流电压利用率, 可极大地降低开关损耗, 具有很好的动态品质以及较小的总谐波畸变率。     

考虑谐波电流的并网逆变器阻抗模型研究

分布式发电系统挂载了大量的并网逆变器,逆变器侧和电网侧的谐波存在交互作用,会影响系统的稳定性.本文推导了单相双闭环LCL并网逆变器的阻抗模型,分析了考虑非线性因素下的阻抗模型.为提高系统阻抗模型的准确性,在研究系统低频特性的基础上,提出直接将并网逆变器谐波电流引入到并网系统阻抗模型中,建立谐波阻抗模型.利用提出的谐波阻抗模型对多逆变器并网系统进行建模和谐波交互分析.以电路模型为基准,对采用谐波阻抗模型进行谐波分析的结果做了比较.仿真结果验证:谐波阻抗模型具有较高的准确性.     

基于DSP风力发电逆变电源的研究

介绍了基于DSP风力发电逆变电源的控制系统。采用dsPIC33FJ128MC710A为控制核心,运用空间矢量脉宽调制(SVPWM)和软件PI调节技术得到较为理想的电压电流输出波形。采用电压外环电流内环双闭环控制系统,提高了系统的输出的精度和稳定性,改善了系统动态响应特性。实验表明,该系统输出稳定,波形畸变得到了较好地控制。     

有源功率因数校正电路的研究与实现

电力电子换流装置的正常工作依赖市网供电,然而其内部存在的AC-DC模块却很容易使输入电流发生畸变,针对导致的谐波污染和用电安全问题,在分析了升压型有源功率因数校正电路工作原理的基础上,提出了一种以NCP1654芯片为核心的有源功率因数校正电路的设计方法,并先后完成样机电路设计、主要元器件参数的计算与选择、仿真分析、样机测试;仿真与样机测试结果显示,该有源功率因数校正电路控制简单,功率因数高,电流波形失真小,可以实现谐波的消除和输入电流相位的校正,提高了系统的电能效率与功率品质,保证了电网和电气设备的经济安全运行,达到了国内技术监督局和国际电工委员会要求的电网谐波标准。