不平衡负载下四桥臂逆变器双重准比例复数积分控制策略

逆变器输出特性易受负载影响,负载不平衡时会导致逆变器三相输出电压不平衡。为了解决电压不平衡问题,提出了一种双重准比例复数积分(Dual quasi-proportional complex integral, DQPCI)控制器。此控制器不仅可将交流稳态误差控制在较小范围内,还可有效抑制电压不平衡分量。首先,基于αβ0静止坐标系下四桥臂逆变器的数学模型,分析了逆变器的控制原理及DQPCI控制器的控制特点。其次,根据准比例谐振控制器、准比例复数积分控制器及DQPCI控制器的数学模型及电路模型,对比分析了三者之间的异同点及工作性能。此外,采用伯德图分析了控制器各参数及负载对系统性能影响,并在空载条件下进行了参数设计及校验。最后利用PSCAD进行仿真,结果验证了所提出控制策略的正确性和有效性。

逆变器系统中准PCI控制器及其物理模型分析

逆变器系统中理想比例复数积分(PCI)控制器在谐振频率处增益为无穷大,且在其他频率处没有增益,由此可以消除稳态误差,但是无限大的增益将会引起稳定性问题。提出一种基于αβ静止坐标系可消除交流稳态误差的准PCI(QPCI)控制器,此控制器可利用αβ静止坐标轴之间的耦合产生相互谐振实现对正弦信号的跟踪,同时在谐振频率处引入通频带宽ωc,既消除稳态误差又保证系统稳定性。此外还从物理模型重构的角度揭示准PCI控制器运行原理,以及参数对其性能的影响。通过对LCL型三相并网逆变器进行仿真和实验,对比PCI和准PCI的性能,验证了准PCI的正确性和优越性。

微电网孤岛运行模式下谐波电流抑制研究

微电网中采用下垂控制的逆变器对外呈现为近似电压源的特性,并经由线路阻抗连接到公共母线处。如果交流母线电压存在谐波分量,在线路阻抗较小的情况下将产生较大的谐波电流,进而降低母线电能质量,影响微电网安全有效运行,因此需对谐波电流进行相应控制。该文针对低压微电网中逆变器并联孤岛运行系统,提出采用准比例复数积分调节器进行谐波电流抑制的方法,该方法无需坐标变换,可直接针对特定次谐波电流进行控制,并且该复数调节器为一阶系统,较易于工程实现。最后通过仿真和实验对该方法进行验证。

三相并网逆变器基于a,b,c坐标系的QPCI控制策略

三相并网逆变器电流控制中,准比例复数积分(QPCI)控制在消除稳态误差和保障系统稳定性方面具有较好的优势。传统观念认为QPCI控制只能在静止a,0坐标系下实现,而无法在三相a,b,c坐标系下实现。为解决这一问题,在此提出一种基于三相a,b,c坐标系下的QPCI控制策略。在a,0坐标系QPCI控制结构图的基础上,推导出QPCI控制器在静止坐标系a,b,c下的数学模型,再结合三相系统特点,构建出三相a,b,c坐标系下QPCI控制结构图,减少坐标变换运算,使得控制结构简单、易于实现。对提出的新策略进行了详细理论分析和仿真研究,并建立了 LC型三相并网逆变器实验平台研究,实验结果验证了提出方法的可行性和有效性。

非线性负载下单相逆变电源电压波形控制策略

微电网中存在大量非线性负载,会对公共交流母线电压造成谐波污染,因此需对各分布式电源采取有效的电压波形控制技术。本文设计了具有频率带宽的准比例复数积分(QPCI)控制器,并在此基础上提出在基波、3次谐波和5次谐波处通过多个QPCI控制进行特定次交流信号的无差跟踪,同时引入负载电流前馈控制,降低逆变器谐波电流在电感上的谐波压降,进一步提高该分布式电源逆变器输出电压的电能质量。分别对比例积分(PI)控制器,多个QPCI控制器及引入中低频段的负载电流前馈的电压控制技术进行实验对比,结果表明,所提出的控制策略具有交变信号零稳态误差跟踪性能和抗干扰性能,并可以有效抑制谐波电流,改善逆变器的输出电压质量。