基于储能PCS并联的微网谐振抑制及稳定控制

微网系统中的储能电力电子接口变换器通常呈并联结构,且通过LCL滤波器连接到公共母线。LCL滤波器自身具有谐振问题,特别是在储能PCS并联系统中,频域分析结果中存在额外的正向谐振尖峰和反向谐振尖峰。此处在分析微网中带有LCL滤波器的储能并联逆变器系统谐振特性的基础上,采用基于双二阶滤波器的主动阻尼方法,在不引入额外的传感器和控制闭环的情况下,对并联系统中多对不稳定极点同时进行调整。该方法通过在控制系统中添加两对零极点,改变根轨迹的走向,使得多对不稳定极点均移动到z平面单位圆之内,因此系统稳定性得以保证。基于dSPACE1103搭建的实时硬件在环实验平台验证了理论分析结果。

弱电网下光伏并网逆变器谐振抑制方法综述

“双碳”目标背景下电力系统形成“高比例可再生能源”和“高比例电力电子设备”的“双高”趋势,以致电网呈现弱电网特性。弱电网下电网阻抗实时变化,导致光伏并网逆变器谐振频率偏移、逆变器集群多谐振峰等稳定性问题。针对光伏并网逆变器在弱电网下最新的谐振抑制方法尚未得到系统地归纳总结,从弱电网下逆变器单元谐振抑制方法和逆变器集群谐振抑制方法两方面综述“双高”电力系统下光伏并网逆变器谐振抑制热点控制方法,为光伏并网逆变器的稳定性提升指明发展方向。

永磁同步电机矢量控制系统扩展频域模型及其在谐振抑制中的应用

原矢量控制系统频域模型在直接用于高速、带载系统运行性能分析时存在较大的误差,对其构建理论及过程进行了重新分析。在指出误差产生根源的基础上,通过在系统数学模型中引入反电势和负载的作用,并削弱直轴电流对系统误差的影响,从而提出可以直接用于永磁同步电机矢量控制系统性能分析的扩展频域模型。此外,还研究了扩展频域模型在系统谐振抑制中的应用技术,给出了基于解析方法的系统谐振抑制前后的带宽以及谐振点与反谐振点的计算结果。通过验证,进一步利用超前校正网络技术,对抑制后的带宽进行恢复和扩展。研究表明:该扩展模型不仅性能分析误差小,而且可以用解析法直接获取系统的频率响应特性,克服了原模型在获取高速、带载条件下系统频率响应特性时依赖扫频试验方法的局限性。

基于IP控制与负载加速度反馈的伺服系统机械谐振抑制方法

当伺服系统带宽覆盖传动装置的固有频率时,容易在系统中引发机械谐振,严重影响系统的动态性能与控制精度.针对这一问题,提出了IP控制结合负载侧加速度状态反馈的伺服系统谐振抑制策略.通过在转速环采用IP控制,有效降低了系统的超调,并且在电流环引入加速度反馈,增加了系统极点配置的自由度.在此基础上,根据相同阻尼系数的极点配置方法,以最优阻尼比为设计目标,讨论了系统控制器关键参数与状态反馈增益的取值范围.最终,对所提控制方法的有效性进行了仿真验证.

计及背景谐波的LCL型并网逆变器谐振抑制策略

电网在运行时电压不可避免地含有一些附加的背景谐波成分,背景谐波的存在会使当电力电子装置与电网并网运行时,可能引起并网电流的波形畸变,同时会对电网的安全性、稳定性以及运行效率带来不良影响。针对此问题,先构建三相LCL型并网逆变器系统的阻抗数学模型,并深入探究电网电压波动对并网电流的具体影响机理;然后设计了一种电网电压全前馈抑制方法,用以减轻电网中背景谐波电压对并网电流造成的不利影响;最后进行了仿真验证,在加入策略后并网电流谐波含量从7.03%降到了1.46%。表明采用的电网电压全前馈抑制方法可有效地减小逆变器因电网背景谐波而产生的输出电流的影响,可有效抑制并网系统可能出现的谐振问题。

强流脉冲下智能建筑弱电线缆谐振抑制方法

当智能建筑弱电线缆发生谐振时,谐振过程中会出现较大的传输性能损耗,如信号衰减、干扰增加等,导致对弱电线缆谐振抑制难度加大。为此,提出强流脉冲环境智能建筑弱电线缆谐振抑制仿真。采用分布参数模型分析智能建筑弱电线缆谐振,计算弱电线缆损耗。构建强流脉冲电磁场与弱电线缆耦合模型,通过电荷散射场项得到电磁场对线缆传输时的电容状态。通过宽频域相位补偿方法,计算相位补偿,实现谐振抑制。通过实验证明,所提方法能够较好的抑制智能建筑弱电线缆谐振,波形总畸变率也是保持在0.05%以下,提高电能质量,保证设备正常工作和运行稳定。

多逆变器共直流母线系统谐振抑制方法研究

采用公共直流母线技术可以提高电能利用率和供电可靠性。但是,当直流母线上存在较大的纹波时,可能会导致线路寄生参数组成的网络发生谐振,不仅会影响直流母线的电能质量,严重时还会危及直流母线上连接的电气设备的安全运行。首先对直流母线的纹波分布规律及谐振机理进行分析。然后,提出基于直流有源滤波器(DC active power filter, DC-APF)的直流母线谐振抑制策略。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建多逆变器共直流母线系统仿真模型,验证理论分析和所提方法的正确性。

弱电网下多逆变器并网系统全局谐振抑制

弱电网条件下,各逆变器之间以及逆变器与电网之间会形成交互耦合,从而影响到系统的稳定运行。针对该问题,提出了一种弱电网下多逆变器并网系统的全局谐振抑制策略。首先,基于并网电流反馈,提出改进的有源阻尼策略形成虚拟阻抗,来增加逆变器自身阻尼,从而抑制多逆变器并联谐振;其次,通过结合电网阻抗测量的改进电网电压前馈策略,抑制电网背景谐波电压通过电网阻抗产生的谐波谐振,从而提高多逆变器并网系统的稳定性。仿真和实验结果均验证了所提谐振抑制策略的有效性和可行性。

LCL型逆变器的电容电压反馈谐振抑制方法

LCL型并网逆变器被广泛应用于光伏、风力等分布式发电系统。由于LCL型滤波器的频率特性曲线在固有谐振频率处存在谐振尖峰,会导致系统失稳。基于电容电压反馈的有源阻尼方法,反馈量为微分环节,物理上不能完全实现,对于谐振抑制有着不利的影响。为此构造了一个比例-惯性环节作为反馈量,并利用奈奎斯特稳定判据研究了系统稳定的参数取值范围。该方法能够直接控制并网侧电流,抑制谐振尖峰。通过仿真和实验验证了该方法的有效性。

基于虚拟电阻的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法

现有的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法以锁相控制为主,等效环路会受到负阻特性的影响,出现并网失稳的问题,影响谐振抑制效果。为此设计了基于虚拟电阻的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法。首先,放大并网逆变器连接的电网阻抗,分析了光伏并网产生的谐振特征;然后,基于虚拟电阻进行光伏并网逆变器谐振频率响应的分析,通过调整谐振抑制参数,避免了光伏发电系统谐振频率偏移的问题;最后,在网侧阻抗终止了环流形态,从而进一步实现了对逆变器谐振的有效抑制。试验结果表明,该方法的谐振电流较低,增益谐振裕度在2~3 dB区间变化,表明该方法的谐振抑制效果较佳,能够应用于实际生活场景中。

LCL型并网逆变器谐振抑制策略

本文对LCL型并网逆变器的基本工作原理进行了简要阐述,并分析了谐振现象的成因,研究了LCL滤波器的设计和特点。对比了被动阻尼和主动阻尼两种主要的谐振抑制方法,详细探讨了它们的工作原理、优缺点以及在实际应用中的表现。对主动阻尼策略的控制策略和算法进行了深入分析,并通过高性能和高效率应用场景的实例展示了其优势,以期能够为未来的研究和应用提供宝贵的参考。

储能系统中谐振抑制与暂态功率支撑策略研究

随着国家能源政策的支持和科技的不断进步,可再生能源在电网中所占比例显著增加,储能技术成为促进新能源消纳的关键技术之一。在储能系统中LCL型滤波器存在谐振问题以及电网故障状态下的暂态功率补偿问题。由于LCL滤波器的固有谐振特性,其在实际应用中易受开关噪声和低频滤波影响,引起系统稳定性下降、电能质量降低、设备损耗增加以及维护成本上升等问题。分析了有源阻尼和无源阻尼控制算法,并提出V/F控制模式下的虚拟阻抗控制策略,通过消耗高频谐波能量来有效抑制谐振。

混合多端直流输电系统直流侧阻抗建模及谐振抑制

混合多端直流(hybrid multi-terminal HVDC,H-MTDC)输电系统直流场设备的自然等效电阻较小,在控制系统无法提供足够大阻尼的情况下易导致系统直流侧的谐振振荡。首先推导了换相换流站(line commuted converter,LCC)和模块化多电平换流站(modular multilevel converter,MMC)直流侧输出阻抗,在MATLAB中建立了H-MTDC系统的阻抗模型并给出了基于环路增益的稳定判据。其次,通过计算环路增益对各控制参数的频域灵敏度定量地分析了参数变化对环路增益曲线的影响,明确了影响系统谐振特性的主导因素,并结合稳定判据制定了参数调整方案。再次,通过反馈换流站输出的直流电流,将LCC站原定直流电流控制器改进为电流阻尼控制器并设计了控制器参数。最后,通过PSCAD/EMTDC时域仿真验证了所提谐振抑制策略的有效性。

基于阻抗灵敏度分析的柔直并网系统中高频谐振抑制策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在中高频下可能呈现负阻尼特性,是诱发柔直并网系统发生中高频谐振的主要原因。现有谐振抑制措施无法精确定位影响MMC阻抗特性的关键因素,导致适用场景较为单一。为此,提出一种基于Sobol阻抗灵敏度分析的中高频谐振抑制策略,该方法能够定量判别不同控制参数及运行工况下影响MMC阻抗特性的主导因素,实现柔直并网系统的谐振溯源。首先,基于谐波线性化方法建立了柔直并网系统交流侧阻抗精确模型;其次,利用Sobol算法对MMC的阻抗灵敏度进行计算,获得影响其阻抗特性的关键影响因素。然后,考虑多影响因素的参数联合调整稳定域,提出适用于柔直并网系统的中高频振荡抑制策略。最后,在PSCAD中搭建了柔直并网系统的仿真模型,对比验证了阻抗灵敏度计算方法的正确性和所提谐振抑制策略的有效性。

弱电网下三相电压源型逆变器并网谐振抑制及畸变电网情况下并网电流改善控制策略研究

三相电压源型并网逆变器因滤波器与电网阻抗易构成欠阻尼特性而造成系统谐振,以及网侧电压含谐波导致并网电流畸变进而影响并网电流质量。针对滤波器带来的谐振问题,分析了谐振机理并提出了电容电流前馈有源阻尼控制策略对谐振进行抑制;针对网侧电压含谐波的工况,提出了一种基于VSG电压电流双环等效模型的虚拟阻抗重塑方法来改善并网电流波形,给出了谐波阻抗选取的依据,并通过根轨迹分析了系统的稳定性。最后通过仿真证明了所提控制策略的正确性和有效性。

压电微纳定位平台自适应陷波滤波在线谐振抑制

压电驱动柔性微纳米定位平台通常呈现低阻尼谐振模态,高速运动时易激发机械谐振,从而严重影响控制系统稳定性、控制带宽和轨迹跟踪精度。为消除当前谐振控制器对平台动力学建模精度的依赖性,该文设计了一种自适应陷波滤波器来实现压电微纳定位平台的在线实时抑制谐振。首先,搭建了压电驱动柔性微纳定位平台系统并建立其机电耦合动力学模型;其次,利用快速傅里叶变换方法在线分析了闭环系统误差信号,设计平台频率特性提取算法,实现了对陷波滤波器参数的在线自适应整定;最后,利用所设计的自适应陷波滤波器对阶跃信号和三角波信号进行轨迹跟踪实验。实验结果表明,自适应陷波滤波器可以很好地实现谐振的在线抑制,能够有效提升平台的稳定性和轨迹跟踪精度。

基于匹配追踪的伺服系统谐振抑制研究

针对于自适应陷波器(ANF)的谐振频率估计法收敛速度慢、初始值敏感和搜索精度不高的限制,提出一种基于匹配追踪(MP)算法的谐振频率提取方案。首先,建立双惯量伺服系统的动力学方程,采用三参数陷波器,设计陷波频率、陷波深度和陷波宽度的整定过程;然后,设置频率和相位为分解参数,构建以正弦波谐振模型为字典的过完备原子库,通过MP算法对速度误差信号和字典中的原子逐一匹配,内积最大的原子频率即是谐振频率;最后,通过谐振频率对陷波器3个参数进行整定,完成对谐振的在线抑制。仿真实验表明,与基于ANF的谐振频率估计法相比,所提方案无论在谐振频率的收敛速度还是辨识精度上都有很大的优势,并且陷波效果也验证了所提方案的优越性。

LCL型光伏并网逆变器的谐振抑制技术分析

阐述LCL型光伏并网逆变器的谐振抑制技术特点,分析新型电力系统中的谐振技术应用,考虑电网阻抗下的并网电流变化波形,逆变器单元的自适应能力。

LCL型逆变器谐振抑制及双闭环解耦控制器设计

针对三相光伏并网变流器系统,首先在d,q坐标系下建立其数学模型,采用双电流环实现其高性能并网。LCL型滤波器在其固有频率点处的欠阻尼,甚至无阻尼状态会导致滤波器谐振尖峰的产生,易使得整个系统不稳定而控制失效。为此这里利用反馈电容电流的方法,给系统等效地增加一定的阻尼,达到抑制谐振的效果;其次针对传统仅凭经验估算公式设置控制器参数在实际系统运行时表现出较大偏差的问题,采用基于期望系统开环对数幅频特性的方法来有效辨识控制器参数;最后,通过仿真验证了所提控制策略不仅可以减小逆变器直流环电压纹波,而且使得其输出并网电流兼具良好的动态性能和稳态性能。

光伏并网发电系统谐振抑制技术研究

随着经济的快速发展,我国能源消耗也在不断增多,而光伏发电技术的发展则刚好满足人们对能源消耗的需求,但在光伏发电技术发展过程中还存在许多问题亟待解决。基于此文章主要分析了光伏并网系统的谐振问题以及相关滤波器的结构模型。本文从系统构成出发,分析了引起谐振的原因,并介绍了目前常用的几种抑制谐振的方法,对比了各种方法的适用范围和优缺点。最后,介绍了集群谐振抑制控制系统及今后光伏并网系统的谐振问题,为进一步提高光伏并网系统的整体性能提供了新的思路。