三相LCL型并网逆变器双电流环控制器设计

并网逆变器在当前电网中具有举足轻重的地位。本文针对三相LCL型并网逆变器进行了研究,建立了其数学模型,给出了其双电流环控制器的设计方法,并针对于常规双电流环控制稳定裕量低的弊端,提出了一种改进型双电流环控制策略。最后,进行了仿真验证,分析表明,在较为理想的模型下,两种双电流环控制策略均具备较为优秀的控制效果,但在非理想模型下,所提改进型控制策略具备更大的稳定裕量,更适合在实际数字控制系统中应用。

弱电网下锁相环对三相LCL型并网逆变器小扰动建模影响及稳定性分析

在弱电网中,由于锁相环（phase locked loop,PLL）的PI控制器的动态性能,三相LCL型并网逆变器在小扰动情况下控制dq坐标系和系统dq坐标系不再重合,给系统建模与稳定性分析带来困难。为此,提出一种基于导纳模型的三相LCL型并网逆变器小扰动建模方法。首先,通过旋转矩阵,将系统dq坐标系下参数变换到控制dq坐标系,建立双dq坐标系之间的交互关系,解决了考虑PLL影响的三相LCL型并网逆变器建模难题。其次,深入研究并网逆变器的输出导纳特性。然后,分析PLL、电网阻抗和LCL滤波器参数在系统dq坐标系下对系统稳定性的影响。随着PLL带宽和电网阻抗的增大,系统由稳定变为不稳定。当系统处于稳态时,有源阻尼系数越大,系统的相角裕度越大,表明系统稳定性提高。逆变器侧电感的变化,对系统稳定性的影响很小。滤波电容和网侧电感的增大,导致系统的相角裕度减小,系统稳定性降低。最后,仿真和实验验证了理论分析的正确性。

基于电网电压前馈的三相LCL并网逆变器电流控制方法研究

随着分布式发电系统的不断发展,并网逆变器作为系统能量交换接口,地位越来越重要。在非理想电网条件下(电网含谐波及电网电压不平衡),并网逆变器采用传统并网控制方法难以输出高质量的并网电流。针对上述问题,本文以三相LCL并网逆变器为例,研究了一种基于电网电压前馈的控制策略。在传统PI控制的基础上,将电网电压前馈信号叠加到并网逆变器的调制波中,从而消除电网电压谐波和不平衡分量对并网电流的影响。论文首先推导出三相LCL并网逆变器在dq坐标系下控制数学模型,在此基础上分析了电网电压对并网电流质量的影响,并给出了基于电网电压前馈的三相LCL并网逆变器控制方法,最后搭建三相LCL并网逆变器实验平台,实验验证了电网电压前馈控制的并网电流谐波和不平衡抑制能力。

弱电网下考虑锁相环影响的三相并网系统相角补偿控制方法

在多可再生能源发电主导的弱电网中,锁相环的带宽较大时,其引入负阻尼的频率范围也较大,导致系统的稳定性降低。减小锁相环的带宽可以提高系统的稳定性,但会对系统的动态性产生不利的影响。为此,提出一种考虑锁相环影响的三相并网系统相角补偿控制方法。该方法通过公共耦合点电压前馈来改变并网逆变器的输出导纳,维持了并网逆变器的输出导纳在系统截止频率处幅值基本不变,并增大系统的相角裕度,解决因锁相环带宽较大引起的系统不稳定问题,并保证了系统的动态响应速度。实验结果验证所提方法的有效性。

集中补偿型LCL-APF的有源阻尼控制方法研究

针对电网中采用无源网络进行滤波后仍然存在的谐波及无功问题,采用LCL-APF系统在变配电所侧对电网中的谐波及无功分量进行集中补偿。该LCL-APF系统采用直接功率控制的策略,省去了复杂的谐波检测及计算环节,改善了网侧电流的失真情况,将电网电流的谐波畸变率从26.86%降到了3.78%。通过机理建模及波特图分析,在功率控制环内加入有源阻尼环节,有效抑制了三相LCL系统引起的谐振问题,提升了LCL-APF系统的动态性能。仿真结果证明了该控制方法的正确性与可行性。

改进BP神经网络的并网逆变器分数阶比例-积分-微分控制策略

传统比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation,PID)控制技术在电网产生扰动时无法兼顾快速性和鲁棒性,易造成系统不稳定失衡,向电网注入大量的谐波。对此现象,提出了一种改进反向传播(back propagation,BP)神经网络的分数阶PID控制器来提高电网的鲁棒性和对响应的快速性。该算法采用分数阶PID控制器跟踪电流外环的参考电流,并针对分数阶PID控制器的5个参数采用BP神经网络实时在线整定,消除了人为调参所带来的不确定性。对于BP神经网络在整定参数过程中无法整定得到最优解,引入变化的惯性因子和学习速率,提高了BP神经网络的求解效率。仿真结果验证表明,所提控制算法对并网电流能够实现快速跟踪,鲁棒性好。