基于混合有源滤波器的准比例谐振控制策略

由于电力电子设备、软启动器及各个非线性负荷的大量使用导致电网中谐波问题日趋加重,针对并联型混合有源电力滤波器(HAPF)谐波抑制控制策略进行研究。在这个拓扑结构的基础上,首先建立其数学模型并设计准比例谐振控制器和比例积分控制器进行仿真。针对传统的比例积分控制方法补偿精度低,并且对交流信号不能实现无静差跟踪等效果不理想问题,提出了电流内环准比例谐振控制与混合有源电力滤波器直流侧电压外环比例积分控制器相结合的控制策略。在Matlab/Simulink中搭建模型,仿真结果显示,上述控制策略能够补偿由非线性负载带来的谐波电流,补偿后的电网电流总谐波失真(THD)降到3.68%,符合国家标准。

单相并网逆变器微分平坦-准比例谐振控制

针对单相并网逆变器并网时传统控制存在的动态响应能力不佳、鲁棒性能较差的问题,提出一种基于直接功率控制的新型控制策略——微分平坦-准比例谐振控制,在提高系统动态性和鲁棒性的同时能提高并网电流质量.根据单相逆变器拓扑结构,采用二阶广义积分器(second-order generalized-integrator,SOGI)构造虚拟量,建立dq坐标系下的数学模型,并根据微分平坦理论验证系统的平坦性;设计包括基于微分平坦理论的前馈控制和误差反馈补偿准比例谐振控制的电流内环控制器,以及功率外环微分平坦控制器;在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型.仿真结果表明:在给定有功功率与电网电压突变工况下,该控制策略具有优越性和有效性,可在提高系统动态性和鲁棒性的同时降低并网电流谐波含量.

基于准比例谐振积分与无差拍复合控制的光伏并网逆变控制方法研究

光伏并网逆变器的控制方法是实现光伏系统并网控制的关键。在对比分析比例谐振控制器的基础上,提出准比例谐振积分与无差拍复合控制相结合的方法,并应用于三相光伏并网逆变系统中。在两相静止坐标系下,准比例谐振控制器(QPR)完成对基波电流的无静差跟踪,基于重复原理的无差拍控制器(DBC)抑制电网低次谐波的干扰,积分环节降低直流分量的影响。在Matlab/Simulink下的仿真结果表明,该控制方法可以实现对基波正弦量的无静差跟踪,有效抑制谐波,具有较好的动态和稳态性能。

基于模糊准比例谐振积分控制的储能变流器并网研究

针对储能变流器并网运行过程中准比例谐振控制的局限性,提出准比例谐振积分控制与模糊控制相结合的复合控制方法,储能变流器系统在两相静止坐标系下,准比例谐振环节可以无差跟踪基波正弦电流信号,积分控制抑制低频直流分量的干扰,降低输出电流谐波,模糊控制可根据误差大小和变化率对准比例谐振积分控制器的比例系数和带宽系数实时调整,克服参数固定时参考信号突变引起的跟踪误差问题。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该控制策略可有效减少谐波,具备较好的动态和稳态性能。

单相并网逆变器准比例谐振控制器的设计

针对光伏并网逆变器的比例积分(PI)控制器存在稳态误差,抗电网干扰能力差的问题,提出了一种准比例谐振(PR)控制策略,利用其在谐振频率处增益无穷大的特点,消除稳态误差,提高抗干扰能力同时设计了准PR控制器的参数。仿真结果验证了所设计的准PR控制器能实现系统电流无误差跟踪,具备抗电网干扰能力。

基于准比例谐振控制器的MMC环流抑制策略

为解决模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)运行时子模块间分压不均引起的相间二倍频环流问题,设计了基于准比例谐振的环流抑制控制器。在稳态数学模型的基础上,计算得出相间环流主要由二倍频交流分量构成。依据准比例谐振控制器在坐标系下可对交流量进行无静差跟踪,且鲁棒性强的优点,来抑制相间二倍频环流。仿真结果表明:在准比例谐振环流抑制控制器投入运行后,相间二倍频环流从20 A减小至1 A,子模块电容电压波动范围由±50 V减小至±30 V,且相间子模块电压差减小。验证了准比例谐振环流抑制控制器的有效性。

基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器三相桥臂之间存在的数值较大的二次谐波电流即环流,不仅会影响换流器的稳定运行,同时增加了系统损耗。为抑制该环流,本文提出了一种基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制器。首先借助二阶广义积分器检测并提取环流中的负序二倍频分量,再利用克拉克变换将三相环流变换到两相静止坐标,再利用降阶准谐振控制器实现对环流的无静差跟踪,得到参考电压修正量。该控制器能够快速精确地从环流分离出负序二倍频分量,且数字化实现简单。最后,在PSCAD/EMTDC搭建11电平MMC-HVDC仿真模型,验证了比例降阶准谐振控制器的有效性。

基于比例积分谐振调节的光伏并网逆变器电流控制方法

为解决电网电压畸变影响光伏逆变器电流控制性能的问题,提出一种基于比例积分谐振(PIR)调节器的电流控制方法.首先确定了光伏逆变器含有电流内环、直流电压外环的控制结构,PIR调节器用于对电流内环中电网电压畸变扰动的抑制与基波电流的跟踪.由于光伏逆变器的LCL滤波器与PIR调节器阶数较高,在设计控制参数时面临诸多问题,接着提出一种基于离散系统根轨迹法的PIR调节器参数设计方法,避免了连续域设计的调节器参数直接应用于数字控制器,从而引发调节器性能偏差甚至失稳.分析结果显示,在电网频率以及LCL滤波器参数变化时,设计参数依然可使系统具有较好的适应性.最后在Simulink上搭建仿真模型,验证了基于PIR调节的电流控制方法的可行性以及所设计调节器参数的正确性.

基于准PIR的模块化多电平变流器的环流抑制策略

模块化多电平变换器在运行时出现环流问题。环流会对桥臂子模块电容电压产生一定的影响,使系统在运行过程中损耗增加。针对环流问题,提出了一种基于准比例积分谐振控制器(PIR)的抑制策略,利用了比例积分易于控制的优点,同时加入谐振控制减小二次谐波,在提高系统的稳定性的同时改善了系统的运行特性。对控制策略在PSCAD平台进行仿真,验证了策略的可行性。

无交流侧电压传感器的并网逆变器控制技术研究

传统的三相并网逆变器需要安装交流侧电压传感器,增加并网逆变器成本的同时影响了可靠性。本文研究了一种基于二阶广义积分器的电网电压观测器,并结合了基于电容电流反馈有源阻尼的准比例谐振控制算法,实现了并网电流的精准控制。仿真结果证明这种控制方法的有效性。

基于双阶广义积分的单相光伏并网逆变器灵活功率控制

针对单相光伏并网逆变器的特点,提出一种在静止坐标系下单相光伏并网逆变器的灵活功率控制方法。通过双阶广义积分算法得到与电网电压同相以及滞后电网电压90°的2个正交电网电压。在静止两相坐标系下通过比例准谐振控制实现对给定电流的快速跟踪。实验结果表明:该控制方法可实现有功功率和无功功率的解耦控制,系统具有良好的静态、动态性能。

无电压传感器的准直接功率并网变流器控制方法

针对传统基于虚拟电机磁链的无电压传感器方法电压波动较大问题,结合二阶广义积分原理与占空比信号提出一种电压观测器以代替电压传感器获取更加精准的网侧电压信息。依据瞬时功率理论,在两相静止坐标系下,采用基于PQ开环的准直接功率电压定向控制策略,实现了并网变流器的四象限工作状态运行,电流内环采用比例谐振控制器保证指令电流快速无差跟踪。对比分析网侧电压信号谐波畸变率,实验波形表明:所提方法不需要电压传感器与电流解耦控制环节,且谐波含量低,可获得较传统方法更准确的网侧电压信号,提高了系统运行的稳定性与可靠性。

基于准PR与PI复合控制的带直流前馈的LCL型单相光伏并网电流优化

随着光伏发电产业的飞速发展,逆变系统的控制作为其核心研究点显得尤其重要。传统的单相并网逆变器采用单一的比例积分(PI)控制器进行控制,但是它无法实现对电流的无静差跟踪,而且存在系统的稳态误差、抗干扰能力不足等劣势。在这种基础上,提出了基于准PR与PI复合控制的带直流前馈的光伏并网控制的研究方法,它实现了对电流的无静差跟踪,得到了良好的正弦电流波形,电流总谐波畸形率有所改善。最后通过在MATLAB/SIMULINK平台搭建仿真验证了本研究的有效性。

基于改进P-Q控制的光伏准Z源T型逆变器并网控制系统

针对传统两电平逆变器与三电平逆变器所需要的开关数量多、损耗大的问题,采用T型逆变器不仅可以克服传统多电平逆变器的缺点,还可提高系统的效率,将Z源网络用于T型逆变器提升了逆变器直流侧的电压水平。为此,将准Z源T型逆变器拓扑结构应用于P-Q并网控制系统中,其中P-Q控制器的电流控制环采用准比例谐振(quasi proportional resonant,qPR)控制策略,实现对电流的无静差跟踪,从而更好地控制并网系统有功与无功的输出。最后,通过MATLAB/Simulink软件仿真实验和实际硬件样机试验验证改进P-Q控制策略的光伏准Z源逆变器并网系统的可行性和有效性。相比于传统的双闭环控制策略,所提出的改进P-Q控制策略可以降低逆变器输出电流谐波,提高系统的经济性;相比于控制器电流环采用比例-积分(proportion integration,PI)控制,所采用的qPR控制能够更好实现对电流与功率的追踪,提高系统的稳定性。

基于微分平坦理论MMC-RPC的PIR控制策略

为综合治理牵引供电系统的负序、无功、谐波等电能质量问题,分析V/v变压器左右两侧供电臂上的功率关系,通过转移有功功率、补偿无功功率和分离谐波功率等方式综合治理电能质量问题。同时,在对铁路功率调节器(MMC-RPC)采用准比例谐振控制的基础上引入微分平坦控制理论(FBC)。运用微分平坦理论,在MMC-RPC供电臂上的动态数学模型中选取有功电流和无功电流作为系统输出量,使其满足微分平坦系统的条件。对微分平坦系统进行李雅普诺夫稳定性分析,采用比例积分和Quasi-R并联控制,设计出微分平坦控制器。在Matlab/Simulink中搭建仿真系统,模拟几种不同的运行工况进行仿真,并与其他控制方式进行对比,所得波形验证了该控制策略的有效性与优越性。

结合虚拟阻抗的分数阶PI-准比例谐振不平衡电压控制策略

针对三相三桥臂拓扑离网逆变器电压不平衡的问题,提出一种结合虚拟阻抗的分数阶比例积分(proportional integral,PI)-准比例谐振不平衡电压控制策略。在dq旋转坐标系下,设计分数阶PI对基波正序分量跟踪控制,准比例谐振对基波负序分量跟踪控制,从而实现电压正序和负序独立控制。由于分数阶PI与准谐振控制带宽不同,该复合电压控制器不需要电压正负序分离,降低了程序的复杂度,避免了分离带来的延时、精度下降等问题。考虑到线路阻抗上不平衡电压降落对公共母线电压的影响,设计负序虚拟阻抗以减小总负序阻抗,从而实现公共耦合点三相电压平衡。最后通过仿真和实验验证所提控制策略的有效性。

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。

单相光伏逆变器控制技术研究

为了解决准比例谐振(proportional-resonant,PR)控制器不能提供相角补偿的缺点,对准PR控制原理进行了分析,在准PR控制方法的基础上进行了改进,提出了准比例微分谐振(proportional-resonant differential,PRD)控制。在不改变原准PR控制特性的基础上弥补了准PR控制器不能补偿相角的缺点,通过分析比较得出:准PRD控制在稳定性和稳态误差2方面比传统比例微分积分控制和准PR响应效果优越。推导了准PRD控制参数的设计过程,仿真与实验结果表明,准PRD控制能有效减小动态响应时间,从而验证了准PRD控制方法的可行性及有效性。

网压不平衡下并网逆变器的控制方案研究

针对电网电压不平衡时光伏并网逆变器功率波动与并网谐波电流畸变率大的问题,提出一种静止坐标系下采用准比例谐振控制的LCL滤波器的三相并网逆变器不平衡控制方案。首先以有功功率无波动为控制目标,采用瞬时功率理论推导出并网给定的电流指令,给出了电网电压正负序的获取方法,然后利用LCL滤波器的高效滤波特性,在αβ静止坐标系下建立了基于QPR调节器的有源阻尼的并网模型,最后在MATLAB/SIMULINK平台上进行了仿真验证,结果表明在电网电压出现不平衡时,控制系统能够抑制输出有功功率的2倍频振荡,且并网电流谐波畸变率低,从而验证了控制策略的有效性。

新能源分布式发电系统并网与离网运行的柔性切换技术

研究了新能源分布式发电系统并网模式下的输出电流控制、离网模式不平衡与非线性负载下的输出电压控制、电网故障下离/并网运行的柔性切换技术,提出了一种实现离/并网柔性切换的控制策略,实验验证了所提方法的技术可行性。