改善孤岛微电网电压波形质量的方法

针对孤岛微电网公共交流母线电压对称性和波形质量易受不平衡非线性负载影响的问题,采用组合式三相逆变器作为各分布式电源的拓扑电路,并设计了提高逆变器输出电压质量的控制策略。首先,分析了不平衡非线性负载下影响微电网电压质量的原因,得出逆变器的参考电压的平衡性和系统等效阻抗的降低是提高电压质量的2大要素。然后,设计了平衡的参考电压控制使逆变器各相产生对称的参考电压;提出了自调整频率下的比例谐振电压控制器及其离散化下的系数自调整策略,同时增加输出电流前馈控制。这些方法在提高系统开环增益的同时可有效减小逆变器各次频率处的输出阻抗,改善因逆变器输出阻抗压降带来的不平衡和电压波形质量问题。最后通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。

基于级联双管反激拓扑的HVDC供电电路研究

高压直流(HVDC)输电系统常采用高压变换器进行高电位就近控制取电。然而模块内的高母线电压及其大范围波动对取电电源的高可靠性设计形成挑战。针对该问题,基于串联双管反激拓扑电路提出了一种高压模块取电系统。该系统以多输入、单输出形式的直流变压器为变压载体,并利用在同步控制信号下的各级联单元的自均压特征实现了输入各串联电路的动态自均压控制,主动降低了各模块中半导体开关的电压应力;另外,该方法具有漏感能量回馈效率高、开关管最大电压应力钳位到输入电压优点。最后,借助系统仿真与半实物仿真平台实验验证了所提自供电电路系统的可行性以及理论分析的正确性。

用于单相分布式发电系统孤岛检测的新型电流扰动方法

当分布式发电系统提供的功率与本地负载所需功率匹配,且负载角和扰动角度相等时,即使发生孤岛现象,公共耦合点电压也一直处于非检测区内,从而导致主动频率偏移法无法识别孤岛效应的问题。针对上述问题,本文提出了一种新颖的2N电压周期电流扰动方法,即第2N电压周期采用主动频率偏移方法,第2N+1电压周期的电流与电压同步。根据公共耦合点相邻周期间的电压频率差是否正负连续交替变化来识别孤岛现象。仿真和实验结果证明该方法很大程度上解决了非检测区的问题,而且适用于多台逆变器的并网运行情况。

基于周期交替电流扰动的孤岛检测方法

对于分布式电源并网系统,当电网断电时可以使用主动频率偏移法检测孤岛效应。但是,若在非检测区内电流扰动角与负载角相匹配,则主动频率偏移法将出现无法识别孤岛效应的问题。针对上述问题,文中提出了一种新颖的基于周期交替电流扰动的孤岛检测方法。在保证扰动电流与公共耦合点电压同步前提下,前一个周期扰动电流频率向上偏移,当前周期扰动电流频率向下偏移。根据公共耦合点电压频率是否周期高低交替变化来识别孤岛现象。经过仿真和实验验证,该方法不但可以准确识别孤岛效应,而且解决了主动频率偏移法存在的非检测区问题。

基于有限冲击响应滤波器线性相移控制的单相系统数字锁相环

利用有限冲击响应数字滤波器具有线性相移的特性,针对单相并网系统提出了基于有限冲击响应数字滤波器构造αβ静止坐标系下的电压矢量方法。参照三相并网系统基于αβ静止坐标系到dq同步旋转坐标系的数字锁相环原理,采用同步采样技术确保滤波器恒定系数的方法,实现了基于虚拟两相直角坐标系的数字锁相环控制。利用PSIM软件对电网电压幅值和频率的波动、3次谐波注入等参数变化的影响做了仿真研究。在此基础上,搭建了基于DSP TMS320C32为控制核心的模拟装置,实验结果验证了该方法是可行的,并且具有较好的动静态性能。

基于虚拟同步发电机双机并联系统的参数自调节优化控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)双机并联系统在采用固定的转动惯量及阻尼系数时无法兼顾有功功率振荡和频率波动的问题,该文提出一种参数自调节优化控制策略。首先,建立VSG双机并联系统的小信号模型,分析转动惯量及阻尼系数对输出有功特性的影响;其次,在满足系统动稳态性能的转动惯量及阻尼系数限定取值范围内,根据转子角速度变化率及其偏差量引入了改变转动惯量及阻尼系数的参数自调节优化控制;最后,通过仿真结果验证了所提控制策略的有效性。该策略在保证系统稳定运行的同时,既可抑制VSG并入交流母线过程中的有功振荡,亦可提高频率的支撑能力。

不平衡负载下基于改进下垂控制策略的组合式三相逆变器控制

低压微电网中,负载不平衡易引起逆变器三相输出电压的不对称。为改善系统输出电压的对称性,以组合式三相逆变器为研究对象,设计了系统的整体控制策略。针对传统有功-频率(P-f)下垂控制存在的系统频率越限问题,采用了sigmoid P-f下垂控制;并在此基础上,针对三相负载不平衡引起的电压不平衡问题,提出了改进sigmoid P-f/改进无功-电压(Q-U)下垂控制策略,该策略通过调整sigmoid P-f下垂曲线频率设定点及Q-U下垂曲线空载电压点来实时调节三相参考电压的幅值和频率,保证三相输出电压的对称性。仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。

混合式自调整模糊控制在DC/DC变换器中的应用

提出一种采用自调整因子混合式模糊PID控制方法 ,通过经典PID和混合式自调整模糊控制的比较 ,并通过实验结果证明 ,该方法不仅能够提高直流变换器系统的鲁棒性 ,还可以提高系统的动静态性能。

基于模糊控制的最大功率点跟踪方法研究

设计了一种基于模糊控制的光伏阵列最大功率跟踪(MPPT)方法。以光伏阵列输出功率和输出电压之间满足dPPV/dUPV=0达到最大功率点为基础,设计了模糊控制的方法。利用仿真和实验,对比了扰动观察法和所设计的模糊控制法的性能,验证了该方法具有MPPT速度快以及稳态功率波动小的优点。

具有限定功率运行的永磁直驱风力发电并网控制设计

当风力发电或光伏电站这些间歇式可再生能源因外界环境影响而出力过高时,会使得配网系统潮流发生变化,并网处电压会超出运行的安全限值范围。为使系统处于可控范围,可对这些能源进行实时容量限制。对直驱式永磁同步风力发电系统的控制策略进行了研究,分析了风机输出功率曲线,设计了最大风能跟踪和限定功率运行输出的控制方法和系统后级逆变并网控制方法,使得风力发电系统具有最大功率跟踪或限定功率运行、并网有功/无功功率独立控制等功能。最后建立了风力发电并网系统仿真模型,仿真结果对所设计控制策略进行了验证。

基于PSIM软件的光伏电池特性的仿真建模研究

针对光伏电池研究了基于物理机制的数学模型,分析了串联电阻和并联电阻对光伏电池特性的影响。利用光伏电池特性数学表达式,提出了基于PSIM软件的仿真模型,给出了光照强度和温度变化时光伏电池特性曲线。仿真结果与实验测试数据的对比结果表明,仿真模型正确且可行,可以应用到光伏发电系统中实现动态仿真。

一种新颖的光伏电池最大功率点跟踪方法

针对扰动观察法跟踪光伏电池最大功率点时,存在跟踪速度较慢和功率振荡等问题,在此提出一种新颖的最大功率点跟踪(MPPT)方法。对外界环境进行实时判断,若判断外界环境变化较大,以较短定时时间间隔连续进行变步长跟踪搜索,确保快速达到最大功率点;若判断外界环境变化较小,维持较长定时时间的最优定占空比控制,有效避免了持续扰动引起的功率损失。搭建了以TMS320LF2407A DSP为核心的硬件平台,通过仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性。

基于自适应虚拟谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波均流策略

孤岛微电网中非线性负载带来了大量谐波,若各并联逆变器连接至公共交流母线的馈线阻抗与其额定容量失配,将使得谐波电流不能在各逆变器间均匀分配。固定虚拟谐波阻抗方法可以有效地提高谐波电流分配精度,但会影响公共交流母线电压质量。因此,提出了一种自动调节虚拟谐波阻抗实现谐波均流的控制策略。各逆变器根据其谐波电流的有效值构造实时变化的虚拟谐波阻抗,建立起谐波电流与虚拟谐波阻抗的自调整关系,重塑系统在谐波域的输出阻抗以匹配馈线阻抗,动态调整谐波电流分配,有效地提高了谐波均流精度,且兼顾了公共交流母线的电压质量,无需检测线路阻抗信息。仿真和实验结果验证了所提策略的可行性。

一种新颖的两级式光伏并网控制方法

光伏屋顶发电系统通常采用两级式Boost+逆变器的拓扑结构,为提高系统运行效率,提出了一种新型控制方法。实时判断光伏输出电压与电网瞬时电压绝对值大小的关系,当光伏输出电压高于电网瞬时电压绝对值时,Boost变换器停止工作;而当光伏输出电压低于电网瞬时电压绝对值时,Boost变换器执行直流母线稳压功能,后级逆变器控制实现最大功率点跟踪(MPPT)及单位功率因数逆变并网要求。通过仿真和实验验证了这种方法具有前级开关管动作次数少,能够有效地提高系统效率并同时确保系统并网电能质量等优点。

并网逆变器的改进无差拍控制策略

在分析无差拍控制工作原理的基础上,给出基于无差拍电流控制的推导过程。针对无差拍控制对系统参数敏感的局限性,提出一种逆变器交流侧滤波电感在线计算方法。该方法可消除电感参数变化对系统造成的逆变输出电流不稳定和相位偏移的影响。通过仿真分析和实验结果验证了该方法的可行性与正确性。

交流微电网中考虑电压质量的DG之间谐波功率均分控制策略

在多节点微电网系统中,并联分布式电源(DG)在传统的对等控制下难以精确均分谐波功率且会对母线电压质量带来不利的影响。为此,基于两级式分层控制,提出了一种考虑电压质量的DG之间谐波功率均分控制策略。通过各DG之间的低带宽通信实现输出谐波功率信息的共享,根据获得的谐波功率信息动态重塑系统在谐波域的等效阻抗,能在提高谐波功率均分精度的同时兼顾母线电压质量。从谐波环流偏差、电压质量方面,将所提控制策略与已有的自适应虚拟谐波阻抗法进行对比分析。仿真和实验结果表明所提控制策略能够在均分谐波功率的同时,减小母线电压幅值跌落和总谐波畸变率,提高母线电压质量。

一种特定次谐波阻抗的孤岛检测方法研究

分析了公共耦合点(PCC)处的谐波阻抗测量原理,讨论了注入电流谐波次数的选取方法,研究了计算特定次谐波电压和电流幅值的Goertzel算法,在此基础上设计了基于Goertzel算法计算注入特定次谐波阻抗的孤岛检测方法,通过控制单相并网逆变器的电流,向电网注入特定次谐波电流,检测PCC处谐波阻抗大小来判断孤岛现象是否发生。仿真和实验表明所提孤岛检测方法实用性好、检测盲区小,可应用于分布式电源孤岛检测。

提高串联锂电池SOC在线估计快速性的简化二阶模型

锂离子电池最常用的等效电路模型为二阶RC等效电路模型。基于该模型的参数辨识存在所需辨识参数多、运算量大的缺点,同时荷电状态(state of charge,SOC)估计中状态方程存在复杂的指数运算等问题,这些都使得难以对多个串联电池进行SOC的在线估计。因此,提出了一种简化二阶电池模型。该模型忽略电池内部极化反应,只关注其外特性,使得参数辨识个数减少。该简化模型也使得状态空间方程中需要估计的状态变量个数减少,避免了复杂的指数运算,降低了计算复杂度和整体的运算量,有利于多个串联锂电池SOC的实时在线估计。通过对单体锂电池和串联锂电池进行参数辨识和SOC估计测试,验证了所提的简化模型在保证参数辨识及SOC估计精度的同时,大大提升了系统运算速度,进而提高了SOC估计的快速性。

基于虚拟电容的并联逆变器无功环流抑制策略

微电网离网运行模式下,采用下垂控制的多台逆变器并联运行时,由于各逆变器系统等效阻抗与容量不匹配,使得并联逆变器间产生较大的环流。采用虚拟电容法使系统等效阻抗呈容性,可有效解决有功功率与无功功率的耦合和常规虚拟阻抗法引起的电压跌落问题,并设计了合理的虚拟电容的取值,同时分析了LC和LCL滤波器对系统高频环流的影响,仿真和实验验证了所提控制策略的可行性。

单相户用式光伏并网系统无功补偿技术研究

具有本地负载无功补偿功能的户用式光伏并网系统对改善配电网系统供电质量具有重要意义。提出了基于函数变换和低通滤波器相结合的有功电流分量和无功电流分量的提取技术,通过相应的电流分量闭环控制来实现有功能量的传递和单相系统本地负载无功功率补偿。该方法能够快速有效地进行无功补偿,实现系统的单位功率因数并网运行。仿真和实验结果验证了所设计的控制方法的有效性与合理性。