基于一致性算法光伏逆变器和储能分组协调电压控制策略

针对低压配电网中光伏逆变器(PV)无功控制和储能(ESS)有功控制未充分协调的现状,提出基于一致性算法的光伏逆变器和储能分组协调电压控制策略。首先,根据不同调压设备的电压-成本灵敏度F^(U-C),提出先利用光伏逆变器无功调压再利用储能有功调压,再根据不同节点调压设备的F^(U-C)对调压设备进行分组,提出优先利用F^(U-C)数值较大的分组参与调压;然后,在光伏逆变器无功调压阶段,组内以无功利用率为一致性变量,在储能有功控制阶段,组内以荷电状态(SOC)变化量为一致性变量,组间通过协调控制共同实现关键节点电压收敛至设定值;最后,利用含分布式光伏和储能的IEEE 14节点低压配电网进行算例仿真,验证所提分组协调控制策略的有效性和正确性。

基于改进型Super-twisting的双馈感应发电机直接功率控制

为提高双馈感应发电机(DFIG)直接功率控制的鲁棒性和抗干扰能力,提出一种改进型超螺旋滑模(STSMC)的直接功率控制(DPC)。首先,建立参数摄动下的DFIG最大功率捕获模型和定子磁场定向的双馈感应发电机模型;然后,将非奇异快速终端滑模面(NFTSM)与一种改进型超螺旋(Super-twisting)优化算法结合,设计DFIG直接功率控制器(IST-NFTSMC)。其中所设计的非奇异滑模面能有效避免传统滑模控制(SMC)的奇异现象,且改进超螺旋控制律能有效削弱NFTSMC抖振,提高功率控制精度;最后,通过仿真和实验,与PI控制和传统SMC控制相比,该控制能削弱DFIG功率与电流抖振问题,加快其收敛速度,提高DFIG直接功率控制稳态精度。

含高比例光伏的配电网分组协调电压控制策略

电压越限成为限制光伏最大接入量的重要因素,为解决大规模光伏并网所导致电压越限问题,文章提出了含高比例光伏的配电网分组协调电压控制策略。首先,根据光伏接入节点对配电网电压灵敏度不同,提出了光伏逆变器分组协调控制思想;然后,光伏逆变器组内以容量利用比和功率因数为一致性变量进行电压控制,组间通过协调控制确保关键节点电压收敛至设定值1.05 p.u.;最后,通过算例仿真验证所提控制策略能有效地抑制配电网电压越限,避免不必要的有功削减,同时在负荷、光伏波动时具有较强的鲁棒性。

基于改进型SOGI-FLL的单相并网逆变器电压控制方法

针对常规基于二阶广义积分发生器的锁频环(second-order generalized integrator based frequency locked-loop,SOGI-FLL)在单相并网逆变器电压控制中对直流及谐波分量抑制能力不足,从而引起输出电压频率、相位振荡的问题,提出一种基于改进型SOGI-FLL的单相并网逆变器电压控制方法。该方法在常规SOGI-FLL控制的基础上,在电压信号输入端加入级联型谐振滤波环节来消除谐波分量;同时引入直流控制环节,借助输入电压误差估计值来消除直流分量,达到电网电压频率和相位快速跟踪效果,从而实现电压的自适应控制。使用MATLAB及RT-LAB硬件在环半实物平台,在频率突变、含直流分量及谐波分量的非理想电网环境中,对二阶广义积分器锁相环、双二阶广义积分器锁频环与改进型SOGI-FLL 3种控制方法进行仿真及实验。结果表明,所提改进型SOGI-FLL控制方法在消除直流及谐波干扰的同时,能在0.025 s内实现频率锁定,且频率偏差小于2%,可增强系统对非理想电网信号的适应能力,实现并网电压的快速跟踪,具有良好动态性能。

电网电压不平衡下改进光储VSG控制策略

针对电网电压不平衡下电流平衡及功率恒定问题,提出改进型光储虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略,该策略通过引入虚拟阻抗技术和双二阶广义积分器(double second order generalized integrator,DSOGI)实现正负序分量的有效分离,并基于瞬时功率理论优化电流和功率的协调控制,显著提高了系统在不平衡电网条件下的电流平衡性和功率稳定性。首先,构建基于电机瞬态模型的光伏储能VSG系统的数学模型,以深入理解和模拟VSG在实际电网中的动态行为。通过应用双二阶广义积分器技术,实现了正序与负序分量的有效分离,并基于瞬时功率理论和负序虚拟复阻抗技术,进一步实现电流和功率的协调控制,确保电流平衡及功率恒定。最后,利用MATLA/Simulink软件构建仿真模型,模拟光伏储能系统在不平衡电网状态下的运行情况,仿真结果表明所提控制策略显著提高了控制策略的精度和响应速度,可确保动态电网环境中的操作效率和可靠性。

不平衡负载下改进光储VSG控制算法

这里提出了一种基于改进虚拟同步发电机(VSG)控制算法的不平衡负载储能系统优化方法,旨在提高电网输出电压稳定性。首先,建立了基于电机瞬态模型的储能系统数学模型。然后,提出了一种分序控制方案,该方案采用双二阶广义积分器(DSOGI)分离出三相电压的正序和负序分量,通过负序虚拟复阻抗技术抵消负序电流在连线阻抗上造成的电压降,从而使2倍频分量消除,避免负载三相电压失衡。通过Matlab/Simulink软件搭建相应的仿真模型,模拟光伏储能系统带不平衡负载时的运行工况,发现该算法能够使稳态过程电压不平衡度从2.7%降为0.6%,暂态过程电压不平衡度峰值从3.2%降低到2.1%,验证所提方法能够有效地优化不平衡负载储能系统的运行性能,提高微电网的电压质量。

不平衡负载下基于VSG的自适应负序控制策略

逆变器带不平衡负载时,逆变器输出电压不平衡度过大,为此提出一种三相不平衡负载下基于虚拟同步发电机(VSG)的自适应负序控制策略。首先,建立逆变器数学模型,分析输出电压不平衡度过大原因。其次,正序VSG控制正序电压幅值和相角,自适应负序VSG抑制输出电压的负序分量。然后,通过建立VSG小信号模型进行稳定性分析,得出正序和负序VSG的转动惯量和阻尼的取值范围。最后,通过实验结果得出,电压不平衡度降为0.05%,暂态过程电压不平衡度峰值降低到1.8%,说明所提控制策略能有效抑制不平衡负载引起的三相电压不平衡。

基于改进型QPR的并网逆变器复合控制策略

针对准比例谐振(QPR)控制对高次谐波和直流抑制能力差等问题,提出了一种改进型QPR控制与直流前馈补偿的复合控制策略。该策略在QPR控制的基础上加入了高次谐波补偿,并在控制基波电流的电流外环上加入含积分控制器的直流分量补偿环节。在对并网电流所含3、5、7次谐波进行抑制的同时,降低了并网电流中所含直流分量。仿真结果表明,与QPR控制相比,所提控制策略直流含量从0.05降为0.01,总谐波畸变率下降了1.48%,具有较好的抑制效果。

弱电网下基于超螺旋滑模的LCL并网逆变器控制研究

针对LCL型滤波器的固有谐振、滤波器参数及弱电网下电网阻抗的波动会严重破坏并网系统稳定性的问题,提出了弱电网下基于超螺旋滑模的LCL并网逆变器控制策略。根据并网系统模型构建超螺旋滑模观测器,对滤波电容电压及逆变器侧输出电流进行估计,消除额外传感器需要,降低成本。采用具有非奇异快速终端滑模面控制(NFTSMC)的超螺旋滑模控制器来快速地跟踪参考给定电流及降低并网系统动稳态误差,且提高并网系统对外界干扰和参数不确定性的全局鲁棒性。仿真结果表明,当滤波参数摄动和电网阻抗变化时,系统表现出较强的鲁棒性,且并网电流的THD值保持在0.5%左右。

基于改进阻性下垂控制的分布式储能系统SOC均衡策略

低压微电网运行时,由于各分布式储能单元初始状态不一致和输出线路阻抗差异,采用传统阻性下垂控制易出现荷电状态(state of charge,SOC)不平衡问题,由此提出一种基于改进阻性下垂控制的储能系统SOC均衡策略。该策略首先引入动态虚拟复阻抗,消除各逆变器输出线路阻抗差异,实现阻性下垂控制功率解耦和有功功率精确均分。然后改进传统阻性下垂控制方程,通过各分布式储能单元的SOC变化自适应调整下垂系数,确保低压微电网各储能单元在充放电过程的SOC平衡,并对下垂控制过程中的电压与频率偏差进行补偿,进一步提升系统稳定性。最后,通过搭建仿真模型验证了所提策略的有效性。

弱电网下LCL型并网逆变器输出阻抗复合重塑策略

针对电网电压比例前馈和锁相环(PLL)影响下,电网阻抗宽范围变化时易导致并网逆变器失稳的问题,首先建立了考虑电网电压比例前馈和PLL影响的并网逆变器输出阻抗模型,借助阻抗稳定判据对系统稳定性进行了分析;然后提出一种基于电网电压前馈的复合阻抗重塑策略,通过在电网电压比例前馈环节串联低通滤波器以及加入消除PLL影响的电网电压前馈支路,重塑并网逆变器输出阻抗;最后通过仿真和实验验证所提阻抗重塑策略能够有效提升并网逆变器在电网阻抗宽范围变化情况下的稳定性,改善并网电流质量。

一种基于开关电容的十三电平逆变器

针对现有多电平逆变器拓扑体积大、成本高和结构复杂的问题,文中提出一种基于开关电容的十三电平逆变器。所提拓扑由1个直流输入电源、3个电容器及14个开关器件组成,可实现6倍升压的十三电平输出,在具有较低成本和较小体积的同时减少了系统输出谐波的含量,且无需H桥即可实现逆变即可降低开关管的电压应力。所提逆变器无需任何辅助方法就能实现电容电压自平衡,简化控制的复杂度。文中通过与其他传统多电平逆变器的对比分析,验证了所提拓扑的优越性。仿真和样机平台的实验结果证明所提逆变器在稳态和动态情况下均具有良好的性能。

可拓展的十九电平开关电容逆变器

为改善逆变器输出电能质量、提高输出电压增益,提出一种可拓展的十九电平开关电容逆变器。通过特定谐波消除(SHE)调制策略控制直流电源和电容器的串并联转换,实现9倍电压增益的十九电平阶梯波,使系统具有较低的总谐波畸变率(THD=2.06%),改善了电能质量,且电容器电压无需外接电路就能实现自平衡,简化了系统的控制。此外,分别在拓扑前级和后级增加若干数量的拓展模块,即可进一步实现更高增益和更多电平数的输出。通过与其他开关电容多电平逆变器(SCMI)相比,所提拓扑在参数方面有一定优势。最后在仿真和实验平台上验证了所提结构的优越性和合理性。

基于改进蚁群动态规划的光储微网容量优化配置

为降低并网光储微网的综合发电成本,并提高优化容量配置性能,该文研究基于改进蚁群动态规划算法的光储微网容量优化配置方法。针对传统启发式算法容易陷入局部最优以及早熟收敛的问题,首先将蚁群算法与动态规划算法结合,简化计算过程;进而,将迭代次数有关的衰减参数引入调节因子中,提高其全局搜索能力;最后,将Boltzmann选择机制引进蚁群搜索过程,并在蚁群信息素更新过程中采用偏转角度因子与拐点参数进行修正,从而大幅提高算法的优化性能。通过对海宁某小区实际数据进行仿真分析,验证了该算法的实用性和优越性。

基于改进非奇异快速终端滑模反演控制的风力发电系统最大功率跟踪

针对永磁直驱风力发电机系统的最大功率跟踪存在非线性、系统参数不确定及外部扰动问题,提出一种基于有限时间干扰观测器的非奇异快速终端滑模反演控制策略。针对转速跟踪问题,将系统参数不确定与外部扰动定义为集总扰动,用观测器快速精确估计之后补偿。采用反演控制法处理非线性系统,结合动态面控制设计虚拟控制律,同时设计滑模控制律,提高系统收敛速度与跟踪精度。通过李雅普诺夫理论与仿真实验证明该系统的稳定性与有效性。

基于多谐振前馈与电流估计的光伏并网逆变器控制策略研究

针对弱电网环境下电网阻抗较大以及传感器等元件造成延迟引发的并网电流品质差的问题,采用了一种多谐振前馈与电流估计法,相结合的控制策略。利用多谐振前馈控制提取低次谐波,使得正反馈通道只在主要背景谐波处有反馈作用,同时引入电流估计法,在不改变对LCL固有谐振频率抑制效果的前提下,降低系统成本。仿真结果表明,并网电流的总谐波畸变率降低2.56%,增强了系统对含有低次谐波弱电网的适应能力,验证了此控制策略的正确性和有效性。

基于复系数滤波器的逆变器全局导纳重塑策略

在低短路比(SCR)的弱电网下,含电网电压前馈(GVF)和锁相环(PLL)的并网逆变器系统难以适应更宽范围的电网阻抗变化,导致系统鲁棒性较差。为此,从导纳的角度分析GVF和PLL对逆变器侧总输出导纳特性的影响。根据导纳在不同频段内的特性,提出一种基于复系数滤波器(CCF)的并网逆变器全局导纳重塑策略,通过在GVF和PLL回路中加入CCF从全局上重塑逆变器侧总输出导纳特性,以基于阻抗的稳定性准则为指导合理设计CCF的自适应调节参数,使得系统在不同电网阻抗条件下均具有较高的相位裕度,提高了系统在弱电网下的鲁棒性。实验结果表明,所提策略比传统控制策略在弱电网下的鲁棒性更高,电流质量更佳。

针对双馈风电机执行器故障的新型趋近律滑模容错控制方法

为了解决双馈风电机发电系统运行时执行器增益-偏置故障问题,提出一种新型趋近律二阶非奇异快速终端滑模容错控制方法。通过结合PID滑动面与非线性非奇异终端滑模面,以及采用新型自适应趋近律,将滑模面函数与控制增益相关联,设计二阶非奇异快速终端滑模容错控制器。利用李雅普诺夫(Lyapunov)函数来证明控制器的稳定性,仿真与试验结果表明,该控制方法与传统PID及传统滑模控制相比,削弱了抖振,响应速度提高了49.8%,减小了系统稳态误差,具有较好的容错性。

基于遗传算法优化的永磁同步电机模糊PI控制

针对传统模糊PI控制调节精度不高、调节周期较长的问题,提出一种基于优化模糊PI的永磁同步电机(PMSM)控制方法,利用遗传算法对模糊控制器进行优化,降低控制性能和精度不足的不利因素影响,达到模糊规则的合理优化。利用MATLAB/Simulink软件对优化模糊PI的PMSM矢量控制系统进行模型搭建,并与传统模糊PI控制系统进行了比较,仿真结果表明,优化模糊PI控制系统较传统模糊PI控制系统反应速度更快,振动幅度更小,鲁棒性更好,系统的动态响应特性更好。

基于改进型加权电流控制的LCL型并网逆变器控制策略

针对传统加权平均电流(weighted average current,WAC)控制策略未考虑数字控制延时使系统出现相位滞后而导致系统带宽减小、鲁棒性差的问题,提出了基于准比例谐振控制和超前补偿器结合的WAC控制策略。首先,引入电容电流反馈,抑制反向谐振峰;其次,在逆变桥传递函数处串联超前补偿器,提高系统的相位裕度;最后,应用准比例谐振控制器作为电流调节器,提高基频增益、降低系统的静态误差。经仿真验证,所提控制策略对弱电网具有良好的适应能力,并网电流谐波畸变率从1.84%降低到0.26%,增强了系统的鲁棒性、改善了并网电流的质量。