异构逆变器并联系统改进Gershgorin圆稳定性判据及其多维谐振特性分析

以新能源为主体的新型电力系统正逐步呈现出异构逆变器并联系统特征,即以跟网型与构网型两类逆变器共存的形式呈现。为了全面准确地分析异构逆变器并联系统的稳定性问题,充分计及逆变器间、逆变器与电网间的交互影响,该文建立多逆变器的交互导纳矩阵模型。同时,提出一种基于Gershgorin圆定理的多机稳定性判据,通过引入距离向量函数简化分析过程。然后,基于改进的稳定性判据提出一种参数灵敏度计算方法,并量化分析了系统关键作用因子对异构系统稳定性的影响程度。最后,通过时域仿真算例与实验,验证了理论分析的有效性和稳定性判据的有效性。

基于虚拟阻抗的逆变器并联控制参数优化设计

提出一种改进的虚拟阻抗设计方法,通过优化电压前馈环参数将逆变器等效输出阻抗调节为纯阻性,设计自适应虚拟阻抗,解决传统下垂控制方法中逆变器等效输出阻抗不同的问题。添加电压有效值环,防止虚拟阻抗引起母线电压跌落。提出的改进方案提高逆变器并联控制的功率均分精度、环流抑制能力和动态特性,并通过仿真试验进行正确性和有效性验证。

基于阻抗重塑的多并网逆变器并联系统谐振抑制方法研究

多并网逆变器并联系统存在并联谐振问题,且会受到电网阻抗和并联逆变器台数影响导致并联谐振频率点偏移,给该并联系统的控制及稳定运行带来一定的难度。建立了多并网逆变器并联系统的阻抗模型,并根据阻抗重塑原理,采用基于虚拟阻抗的全局谐振抑制方法,通过在公共连接点并联额外的电力电子装置,实时检测公共连接点处谐波电压,采用基于变换器侧电流反馈控制策略,产生一定大小且和谐振频率相关的虚拟阻抗,实现对电网阻抗的重塑以抑制并联系统的谐振。该方法在不改变各个逆变器原有控制策略的情况下,既可以抑制并联谐振,又可以提高整个系统的稳定性。最后,通过仿真验证所研究全局谐振抑制方法的正确性与可行性。

基于自适应虚拟阻抗的逆变器并联控制策略

低压微网中,各并联逆变器之间的连接线路因长度、损耗等不同导致各逆变器并联线路阻抗存在明显差异,在常规下垂控制下,各并联逆变器间有功功率存在无法均分的问题。针对上述问题,提出了一种基于虚拟阻抗的自适应控制策略。首先,以逆变器功率传输特性与阻性下垂控制方程为基础,分析并联逆变器在线路呈阻性时有功功率分配不均的原因;其次,在传统定值虚拟阻抗基础上,通过引入并联逆变器的输出功率差构造虚拟阻抗,自适应地补偿线路阻抗差异,在不获取本地线路阻抗参数的情况下实现功率均分;最后,在MATLAB/Simulink仿真平台上建立逆变器并联系统的仿真模型,进行验证和分析。结果表明,所提方法能有效实现逆变器间有功和无功功率的均匀分配,且适用于本地负载不同的情形。基于自适应虚拟阻抗的控制策略改善了并联逆变器间功率的均分水平,可为低压微网中并联逆变器功率控制的优化设计提供参考。

基于端口电压积分与变下垂系数的逆变器并联下垂控制策略

孤岛微电网中逆变器采用传统下垂方法并联时,由于逆变器输出阻抗和线路阻抗差异,可能存在无功功率不均分和输出电压偏移过大的问题。该文分析了并联系统功率分配机理和输出电压外特性,提出了一种基于端口输出电压积分与变下垂系数结合的下垂控制方法。通过电压电流双环控制器参数设计,实现有功功率和无功功率的解耦,使逆变器适用P-ω/Q-V下垂控制策略;通过无功功率均值与实时无功功率误差调整下垂系数实现无功功率的均分,通过端口输出电压积分抑制输出电压偏移过大。仿真和实验结果表明,该文所提控制方法提高了无功功率均分精度,同时将逆变器输出电压相对于额定电压的偏移维持在±5%范围内。

中点钳位型三电平逆变器并联系统的零序环流抑制策略

针对中点钳位型(NPC)三电平逆变器并联系统内普遍存在的零序环流问题,该文首先分析模块间环流的通路,建立零序环流的电路和数学模型。根据等效模型阐述零序环流各成分的产生机制,并对零序环流进行定量分析。定义零序环流的三类具体成分:通态零序环流、开关零序环流及混合零序环流。对于不同类别的零序环流,提出共享直流侧中线和改进型LCL滤波器的硬件措施及准比例积分谐振(PIR)控制器的软件措施去抑制对应环流成分的高频、低频分量;另外,针对改进型LCL滤波器中交流滤波电容中点和直流侧电容中点连接电缆上有较大高频电流的缺陷,提出载波移相控制下模块共用滤波电容的优化方案,在保证环流抑制效果的同时将奇数次开关频率的高频纹波转移到共用电容上,实现奇数纹波分量的自动抵消,使连接电缆上的电流减小近50%;最后,仿真与实验结果验证了所提环流抑制策略的可行性。

光伏并网多逆变器并联建模及谐振分析

针对光伏并网发电系统中多逆变器并联谐振问题,首先,建立包括电流控制、电压前馈和脉宽调制(pulse width modulation,PWM)谐波特性的单台逆变器小信号电路模型,并扩展成多逆变器并联小信号模型,提出基于2台逆变器和同类激励源合并的多逆变器并联系统小信号模型简化等效方法,分析多逆变器的基本谐振特性,并得出谐振与各逆变器控制和载波同步性有关的结论。最后,通过相关的实验研究,验证了所提出的多逆变器简化等效模型和理论分析的正确性。

基于改进下垂控制的孤岛微网逆变器并联技术研究

逆变器并联系统在等效输出阻抗呈阻性条件下无法适用传统下垂控制方法,在对逆变器并联系统功率分配精度影响因素,以及传统下垂控制方法分析的基础上,提出了一种改进下垂控制方法。该方法首先利用虚拟复阻抗解决系统等效输出阻抗呈阻性条件下下垂控制的适用性问题,然后针对由此产生的电压跌落和频率偏差问题,提出了一种结合积分补偿器的功率二次函数项变下垂系数改进控制方法,并引入电压和频率微分调节器改善系统动态调节性能。最后通过仿真验证了该改进下垂控制方法在孤岛微网条件下的有效性和可靠性。

基于自适应电流预测模型的LCL型三电平逆变器并联零序环流抑制策略

提出了一种基于自适应电流预测模型的零序环流抑制策略,该策略适用于共直流母线的并联运行的三电平逆变器。首先构建了零序环流等效模型,分析证明了并联系统的中点电位差和共模电压差为零序环流激励源;随后提出了一种基于预测模型的零共模电压控制方法,兼顾了中点电位平衡的控制效果并改善了并网电流质量,同时对并联系统之间的零序环流进行了有效抑制;其次设计了一种自适应电流预测模型,提高了在参数失配下并网电流的跟踪性能,减少了误差;最后通过MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

新能源场站全工况下多逆变器并联驱动MGP的UPF控制

针对逆变器并联驱动同步电机对(MGP)的id=0矢量控制,在MGP出力较大时,难以保证新能源通过MGP并网的有功传输效率的问题,结合同步电机在单位功率因数(UPF)状态下的特点,提出多逆变器并联驱动MGP的UPF控制策略。通过计算逆变器输出全为有功状态下的同步电动机定子d、q轴电流,来保证新能源通过MGP并网的有功传输效率;再利用磁链ψ与同步电动机定子d轴电流具备的负反馈特性来简化计算,并通过电流分配系数ki,使其适用于多台逆变器容量相等或不等、出力相同或不同的全工况应用场景,吻合工程实际。理论研究和仿真分析均表明,id=0矢量控制模式难以保证新能源通过MGP并网的有功传输效率,而多逆变器并联驱动MGP的仿真结果表明,所提控制策略可以保证新能源场站全工况下MGP的有功传输效率。

微电网逆变器并联系统功率均分

下垂控制是微电网中的主要控制策略.在低压微电网逆变器并联控制中,传统的下垂控制因逆变器的线路阻抗不匹配,导致输出功率分配不均、系统环流增大、稳定性降低.基于均值耦合补偿思想提出自适应虚拟阻抗,提高了无功功率均分程度;引入补偿环节,解决虚拟阻抗加入导致的母线电压跌落问题,提高系统的有效性和鲁棒性;在Simiulink平台搭建仿真模型.仿真结果显示:增加自适应虚拟阻抗后,无功功率均分效果良好;加入电压补偿环节,逆变器的输出电压由306 V抬升至309.7 V,验证了该控制策略的可行性.

光伏发电系统逆变器并联运行谐波环流的抑制研究

基于能源危机和一次能源存在环境污染、面临枯竭等问题,新能源的开发极其重要,在现存的新能源序列当中,太阳能资源备受青睐,为了解决目前能源存在的问题,提高太阳能资源的利用率,太阳能光伏发电由此诞生。在实际光伏发电中,以逆变器并联为核心,尽管其会更好地保证系统的稳定性,但其在受非线性负载加入等冲击下极易产生谐波环流,为更好消除此环流,本文设计改进了逆变器输出端LCL滤波器和在传统下垂控制中重新引入新的下垂量,同比例调整两个环节。最后在MATLAB/SMULNK中搭建仿真系统,通过实验结果分析可得,所提策略会使逆变器并联系统的稳定性和滤波效果更加优越,能更好地满足电网的要求。

基于虚拟阻抗的船舶轴带逆变器并联控制

分析了采用下垂控制方法时并联运行的逆变器不能实现功率均分的原因,对此提出一种新的改进策略,通过设计自适应的虚拟阻抗来实现逆变器合并阻抗达到匹配,并使逆变器的合并阻抗满足功率均分和抑制环流的重要条件,并采用小信号模型分析法进行稳定性分析和参数优化。利用MATLAB/Simulink对所提方法进行了仿真验证,表明方法在理论上的正确性,具有一定的工程可行性。

一种微电网多逆变器并联运行控制策略

在微电网多逆变器并联系统中,由于逆变器的输出阻抗以及与公共连接点的线路阻抗存在差异,应用传统下垂控制法会导致逆变器间的环流较大及功率均分精度较低。在分析多逆变器并联系统中传统下垂控制法及逆变器输出阻抗对系统性能的影响基础上,通过引入感性虚拟阻抗,提出一种适合微网多逆变器并联的电压电流双环下垂控制策略。虚拟阻抗的引入使输出阻抗仅由滤波电感值决定,减少了逆变器输出电阻的影响;考虑线路阻抗的影响,提出一种新型改进下垂控制算法,通过对下垂系数进行修正,减弱了线路阻抗差异对并联均流的影响,提高了多逆变器并联性能。仿真与实验结果表明了该控制策略的正确性和有效性。

阻性逆变器并联环流分析及鲁棒下垂多环控制

对于独立微电网中的并联逆变器,其等效输出阻抗和线路阻抗差异对功率分配和环流抑制存在较大影响。从逆变器并联的功率传输特性出发,分析现有下垂控制对阻性逆变器并联功率分配的影响,并在分析阻性逆变器环流特性的基础上,提出一种鲁棒下垂多环控制方法,其由功率外环和电压电流内环构成。功率外环采用鲁棒下垂控制器,减小阻抗差异对功率精确分配的影响;通过引入含阻性分量和感性分量的虚拟复阻抗,将逆变器的等效输出阻抗设计呈阻性;采用准谐振PR控制实现在较宽频带内逆变器输出电压的零稳态误差控制,进而减少逆变器间输出电压偏差并抑制环流。采用输出电压前馈和电容电流比例控制提高系统暂态响应和电流抗扰动能力。深入对比分析控制方式和控制参数对等效输出阻抗的影响,并择优选取控制参数。仿真和实验结果验证了所提提方法的正确性和有效性。

一种快速无功支撑的阻容性逆变器并联控制方法

在低压微电网多逆变器并联系统中,负荷突变会导致微电网电压波动,逆变器具备快速无功支撑能力是维持电压稳定的必要途径。该文通过将阻容性虚拟复阻抗引入到逆变器输出电流反馈中,提出一种快速无功支撑的阻容性逆变器(RC型逆变器)及其并联功率分配方法。该逆变器将其等效输出阻抗设计成阻容性,可实现微电网在公共连接点处的无功功率快速支撑,从而保持系统电压稳定,并可抑制逆变器输出阻抗和电网阻抗间的谐振,进一步降低电压畸变。在对阻容性逆变器进行等效建模基础上,通过设计阻容性虚拟复阻抗,给出该类逆变器并联的多环功率精确分配方法,包括功率下垂控制外环,虚拟阻抗中间环及输出电压控制内环。分析虚拟复阻抗参数对并联环流的影响,并选取合适的控制参数。仿真和实验验证了控制方法的有效性。

微网逆变器并联运行的改进下垂控制策略

逆变器并联系统采用有功-电压频率(P-f)和无功-电压幅值(Q-U)下垂控制方法实现功率均分时,由于采用固定下垂参数,输出电压精度与功率均分效果之间存在矛盾;同时负荷发生剧烈突变时易造成输出电流振荡,从而影响系统的稳定运行。此外,为获得稳定准确的系统功率输出,功率计算环节须引入低通滤波器,低通滤波器的延迟特性将会对系统的动态性能产生影响。为此,提出了一种改进的逆变器自适应下垂控制方法,该方法在传统控制方法基础上分别引入功率与下垂系数的一次函数项和功率与时间的微分项,既实现了下垂系数随功率变化的自适应调节,又及时反映出功率的变化趋势,有效提高了系统的稳定运行性能和动态响应能力。实验结果验证了所提方法的有效性。

多逆变器并联的均流控制策略

采用多逆变器并联系统是提高电机驱动功率的一种有效方法,但其存在环流和不均流问题。针对这些问题,建立了多逆变器并联系统的数学模型,提出了不均流度概念,建立了环流和不均流度的数学表达式,对引起环流和不均流现象的原因进行了分析,证明了环流产生的原因是并联逆变器输出电压不一致造成的。在上述分析的基础上,提出一种基于主从控制器的硬件电路结构,解决了并联系统存在的环流问题,并通过脉冲延时补偿解决了逆变器输出电流的不均流问题。实验结果验证了所提出方法的正确性。

基于分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略

针对低电压微电网中带非线性负荷的多逆变器并联系统,提出了一种分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略。对每个逆变器的输出电流采用带通滤波器进行分频,得到各次谐波电流;通过将各次虚拟电阻分别引入到逆变器输出的各次谐波电流反馈环中,得到各次指令谐波电压,从而对电压控制环进行修正。该方法既可减小逆变器在各次谐波频率下的等效输出电阻,也能分担各次谐波功率,有效地改善了各并联逆变器输出电压质量。通过改进阻性逆变器的功率下垂控制策略,提高了多逆变器并联的功率均分精度和动态响应速度。仿真和实验结果验证了该控制策略的有效性。

一种三阶广义积分交叉对消电流反馈控制的多逆变器并联控制策略

在微电网多逆变器并联系统中,通过引入虚拟阻抗来改变逆变器的下垂外特性是常用的方法。针对虚拟阻抗的实现,提出一种三阶广义积分交叉对消电流反馈控制方法,可避免对输出电流求导,减少运算量,系统动态响应速度显著提高。所提方法由交叉对消反馈网络和多级基于三阶广义积分器的正交发生器环节两部分构成,分别实现带通效果和滤波功能,能较好地抑制输出电流中的直流分量和谐波分量,改善输出电压波形,减小其畸变率。分析该方法对系统阻抗幅频特性的影响可知,该方法仅影响系统基波频率处附近的输出阻抗,谐波处几乎不受影响,避免了虚拟阻抗引入带来的谐波放大问题。仿真与实验结果证明了所提方法的正确性与有效性。