基于改进型加权电流控制的LCL型并网逆变器控制策略

针对传统加权平均电流(weighted average current,WAC)控制策略未考虑数字控制延时使系统出现相位滞后而导致系统带宽减小、鲁棒性差的问题,提出了基于准比例谐振控制和超前补偿器结合的WAC控制策略。首先,引入电容电流反馈,抑制反向谐振峰;其次,在逆变桥传递函数处串联超前补偿器,提高系统的相位裕度;最后,应用准比例谐振控制器作为电流调节器,提高基频增益、降低系统的静态误差。经仿真验证,所提控制策略对弱电网具有良好的适应能力,并网电流谐波畸变率从1.84%降低到0.26%,增强了系统的鲁棒性、改善了并网电流的质量。

LCL并网逆变器改进加权电流控制方法及其鲁棒性分析

加权电流控制方法可以使LCL并网逆变器控制系统降阶,从而提高控制系统的稳定性与带宽。但该方法不能抑制并网逆变器输出电流谐振峰,同时当滤波器电感参数偏移时,还可能造成不稳定现象。本文针对该问题,在不增加额外传感器的前提下,推演出附加不同电流反馈的改进加权电流控制方法,并进行对比择优,从而得出谐振抑制效果理想且稳态误差较小的改进方法;该方法在保持加权电流降阶特性的前提下,抑制了输出电流谐振峰,提高了整个控制算法的鲁棒性。仿真结果验证了理论分析的正确性。

基于加权电流控制的多功能分布式电源电能质量控制

可再生能源微电网存在着大量的分布式电源等电力电子装置和非线性负载,其相互影响使得谐波振荡等电能质量问题日趋严重.另外,本地负荷谐波容易和分布式电源输出滤波器发生复杂的相互作用,若设计和实施不当容易放大谐波.为了克服以上问题同时降低谐波补偿的成本,提出了一种基于加权电流无差拍控制的新型分布式电源电能质量控制方法.首先,构建了虚拟输出滤波器系统的数学模型,将LCL滤波器的三阶系统降低为加权平均电流相应的一阶虚拟电感滤波器.其次,为了满足谐波补偿对高带宽控制器的要求,以及电流快速跟踪响应的需求,提出了加权平均电流的无差拍控制器算法,通过该方法增加有源阻尼,以抑制滤波器振荡.通过揭示加权平均电流和并网点电流的内在关系,引入了一个谐波补偿项,该方法存在本地非线性负荷的情况下,不需额外增加电流传感器和谐波电流提取环节,即可有效补偿本地负载谐波,降低并网电流的THD至5%以下,显著改善并网点电能质量.最后本文通过多个场景的Matlab/Simulink仿真验证结果,当负载跳变或参考给定电流突变时,并网电流超调小并且快速跟踪响应,另外验证了当电网电压发生畸变时,并网电流不会受谐波电压的影响,以上仿真实验证实了该方法的适应性和有效性.

基于数字控制延时的LCL型并网逆变器强鲁棒性加权平均电流控制策略

加权平均电流(WAC)控制因其对LCL型并网逆变器固有的降阶特性而备受关注,通过对逆变器控制系统的环路增益进行零极点对消,达到将三阶系统降为一阶系统的目的。但是,传统WAC控制未充分考虑数字控制延时对系统造成的影响,数字控制延时的存在导致系统无法进行理想降阶,并网逆变器对弱电网的鲁棒性较差。鉴于此,提出了一种基于数字控制延时的LCL型并网逆变器强鲁棒性WAC控制策略,在耦合点电压前馈通道引入一阶高通滤波器,进而对系统反向谐振峰进行完全补偿,以提高并网逆变器对弱电网的适应性。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性。

LLCL滤波并网逆变器的改进型加权平均电流控制策略

加权平均电流(WAC)控制因其对并网逆变器固有的降阶特性而备受关注。然而,数字控制延时引起的系统反向谐振峰易导致传统WAC控制失效,并网逆变器对弱电网下电网阻抗的适应范围减小。鉴于此,本文不从WAC控制的降阶角度出发,而是通过逆变器与电网互联系统等效阻抗模型的网侧电流稳定性角度重新审视,提出一种采用LLCL滤波并网逆变器的前馈复矢量滤波器改进型WAC控制策略,用以提升并网逆变器等效输出阻抗在低频域的相位,可使其在奈奎斯特全频域内的相位均高于-90°,进而增强系统的稳定性。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性。

改进加权平均电流反馈的LCL型逆变器控制方法

为解决加权平均电流反馈(weighted average current feedback,WACC)控制下,并网电流存在谐振且开环增益中存在反谐振现象的问题,提出了一种改进的WACC方法。首先,引入电容电流反馈控制,以提升并网电流质量;然后,通过引入补偿环节,保证控制系统的降阶特性,从而有效抑制计及数字控制延时情况下控制系统中出现的反谐振和并网电流谐振。研究结果表明,所提方法可有效地将控制系统的幅值裕度从2.2 d B提升至8 d B,增强了系统鲁棒性,将并网电流谐波畸变率从5.46%降低到0.71%,改善了并网电流质量。所提方法可为实际工程中的并网逆变器控制提供参考。

基于加权平均电流控制的三相并网逆变器

针对LCL滤波器谐振产生的零阻抗问题,采用基于加权平均电流的控制策略,但其在同步旋转坐标系下仍有强烈的耦合关系,不便于对系统控制,因此电流环将采用前馈解耦控制的策略,实现对d轴和q轴的独立控制,系统具有较高的功率因数,最后通过仿真验证了该方案的有效性。

基于输出侧电流加权合成反馈的三相-两相矩阵变换器控制策略

以实现三相-两相矩阵变换器(3-2 MC)输入电流正弦化控制为目标,推导了在该目标下两相输出电压调制波函数表达式。针对三端输出3-2 MC拓扑结构下扇区划分数量较多的问题,提出了对原有扇区划分的简化方法。基于该扇区划分原则改进了原有空间矢量调制策略,推导了占空比表达式,给出了该调制策略下的开关函数矩阵,详细分析了系统最大电压利用率。为获得良好的动态响应性能,通过建立dq坐标轴下3-2 MC的信号模型,提出了基于输出侧电流加权合成反馈的双闭环控制策略。通过实验验证了理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。

弱电网下LCL型并网逆变器的高鲁棒性加权平均电流控制策略

加权平均电流(weighted average current,WAC)控制方法由于其环路降阶特性,在并网逆变器系统中得到了广泛的应用。然而,传统WAC控制方法并未充分考虑数字控制延时对并网逆变器系统造成的影响。该文分析表明,数字控制延时引入的相位滞后导致传统WAC控制方法不再具备环路降阶特性,而使得环路增益中出现一个随电网阻抗变化的反向谐振峰,使并网系统存在失稳的风险。针对此问题,该文提出一种基于超前补偿器的高鲁棒性WAC控制策略,该策略利用前馈通道中引入的超前补偿器来补偿反向谐振峰频率范围内的相位滞后,以此来实现环路降阶特性及弱电网适应性。对比分析和实验研究表明,所提控制策略能够保留传统WAC控制的降阶优点,同时对弱电网亦有很强的适应能力。

基于加权差分电流的直流故障电弧检测方法

为了解决低压直流系统中传统电弧故障检测方法精确度不足及对不同系统通用性较差的问题,本文提出一种新的基于加权差分电流的直流电弧故障检测方法。首先搭建直流源实验平台,开展串联直流电弧高频特性实验,利用快速傅里叶变换提取电弧电流的特征频段为20~30 kHz、40~50 kHz和55~65 kHz。然后,研究电极材料和负载类型对电弧特征频率的影响,实验结果表明直流电弧的特征频段不随电极材料和负载类型改变。将3个特征频段内幅值的最大值I_(max)、幅值之和I_(sum)以及幅值的标准差I_(std)作为特征参量。基于对电弧电流特征频段和特征参量的双重加权差分,利用差分结果是否大于阈值0.5作为直流故障电弧检测判据。最后,在低压直流系统和光伏系统中验证所提出检测方法的有效性。检测方法能够准确区分开关动作与负载突变等系统正常操作。该方法克服了传统单一频段单一指标检测方法的不稳定性,能够有效检测直流电弧故障,提高检测的准确性,并在光伏系统中验证了检测方法的通用性。检测方法对保障低压直流系统的安全稳定运行具有重要的应用价值。

电调谐电流加权静磁波带通滤波器研究

一种新型的采用电流加权结构的静磁表面波电调谐带通滤波器已经实现,其指标为:三分贝频带宽度约40MHz(S波段),带外抑制比约35dB,电调谐范围1GHz。该器件可望在信号处理系统中得到应用。

LCL滤波单相并网逆变器电流加权控制研究

针对并网逆变器LCL滤波器直接电流控制出现的稳定性和控制精度等问题,提出了一种电流加权控制的策略。控制方案采用逆变器侧和电网侧电流加权反馈方式,调节电流反馈系数可以改善系统性能,还分析了电网电感对控制策略的影响。为了验证理论的正确性和控制策略的有效性,在Matlab/Simulink中搭建额定功率5kW的LCL加权电流控制仿真系统。仿真结果表明,电流加权控制稳定裕度大稳态精度高,馈入电网电流总体谐波畸变率小,功率因数高;另外,电网阻抗增大时不影响系统的稳定性,入网电流谐波却进一步下降,功率因数也略有下降。

基于加权平均电流控制的并网逆变器的研究

针对传统LCL型并网逆变器存在谐振尖峰和传统加权平均电流控制的并网逆变器存在并网电流谐波含量大的问题,提出了一种以滤波电容电流为内环、加权平均电流为外环的改进型加权平均电流控制策略;然后以容量为3 k W的单相全桥并网逆变器为例进行了仿真,验证了该策略的可行性.仿真结果表明,与传统有源阻尼控制策略、传统加权平均电流控制策略相比,采用本文控制策略的并网逆变器能够以总谐波失真为1.38%、功率因数为0.998实现并网,更好地满足了并网要求.

考虑电压前馈影响的LCL并网逆变器改进WACC加权系数计算方法

LCL型并网逆变器电流控制系统阶数较高,而加权电流控制（weighted average current control,WACC）方法具有将控制系统降阶的优点,因此得到广泛的研究。该文发现,电压前馈环节对WACC方法有较强的影响,然而现有的WACC方法在计算加权系数时所采用的系统模型忽略电压前馈环节。在弱电网条件下,该问题会导致WACC方法失去降阶效果。针对于此,提出一种改进加权系数计算方法,该方法基于包含电网电压前馈环节和电网阻抗参数的电流控制模型,重新设计零极点配置方式,从而实现在弱电网下,加权电流降阶特性不受电网阻抗变化的影响,可提高系统在弱电网下的稳定性。仿真和实验结果验证理论分析的正确性以及所提改进方法的有效性。

三相并网逆变器的鲁棒模型预测电流控制

模型预测控制因具有概念简单、动态响应快、跟踪性能良好等优点,在电力电子领域得到广泛应用。模型预测控制在实际应用中存在参数失配的情况,易产生预测电流误差,因此提出一种基于扩张状态观测器的鲁棒模型预测控制策略。首先,以采用LCL滤波器的并网电压源逆变器为研究对象,利用加权平均电流将LCL滤波系统的传递函数由三阶降为一阶,简化模型预测控制的预测模型;然后,以加权平均电流为控制目标间接控制并网电流。仿真结果表明,基于扩张状态观测器的模型预测电流控制具有良好的动态和稳态性能,同时在解决参数失配方面具有较好的系统鲁棒性。

弱电网下考虑数字控制延时的LCL并网逆变器改进WAC控制策略

传统加权平均电流(WAC)控制方法因控制延时产生反向谐振峰而失去环路降阶特性,导致系统在弱电网下具有极大的失稳风险。文中首先分析了控制延时与弱电网共同影响下,传统WAC失去降阶特性导致系统失稳的问题,不再从环路降阶的角度而是在等效阻抗模型的基础上对系统输出阻抗进行失稳分析;然后在电压比例前馈的基础上,从增强谐波抗扰能力及稳定性入手,提出基于多二阶滤波器的电压前馈控制策略,对系统输出阻抗进行重塑,进而提升等效输出阻抗在中低频段的相位裕度,增强系统对电网阻抗宽范围变化的适应性。仿真及实验结果表明,该策略对弱电网阻抗宽范围变化具有较强的适应性,能够输出优良品质的入网电流。

基于复合电流调节的单相LCL并网逆变器控制方法

为了抑制并网逆变器LCL滤波器的谐振,减小双模式变流器因采用较大的输出滤波电容造成的基波电流跟踪误差和网侧电流畸变,提出了一种新型的加权电流控制方法用于单相微电网变流器的控制。首先,在虚拟坐标系下用比例积分谐振控制器提高加权电流的控制精度和动态响应。其次,考虑到传统的加权平均电流的控制不直接控制电网电流以及电网电流和加权平均电流之间的误差,提出了一种改进的电流前馈方法。该方法通过检测输出电流和网侧电流的低频误差构造出一个电流前馈项,从而有效地抑制了网侧电流控制的误差。仿真和实验验证了该控制方法的有效性。

基于互补双极工艺的高速12位电流型D/A转换器的设计

基于互补双极工艺技术,设计出了一种二进制电流源加权型结构的高速12位电流型D/A转换器,与基于CMOS工艺技术的实现相比,该D/A转换器具有结构简单、性能优异的特点,Hspice模拟结果表明,其满量程输出电流为10.24mA,满量程建立时间小于25ns。

基于WACC的三相光伏并网逆变器LADRC控制器设计

逆变器作为微网光伏发电系统的接口,其控制策略直接影响到并网系统的稳定性。当并网逆变器采用LCL滤波器并网时,系统稳定性易受内部、外部参数的影响。针对高阶并网逆变器存在的扰动问题,文章设计了一种基于加权平均电流控制(Weighted Average Current Control,WACC)的自抗扰控制器。基于WACC控制原理将系统由三阶降为一阶,同时将逆变器系统的内部、外部扰动视为单一结构的广义扰动,采用控制律对闭环系统进行参数调节。最后,通过仿真和实验验证了该控制策略的有效性。

LCL型并网逆变器分裂电流单环控制及其强鲁棒性权值设计

单环加权平均电流控制因其固有的有源阻尼而成为LCL型并网逆变器的研究热点。它不需要额外的有源阻尼,就能赋予并网逆变器强鲁棒性。但是,它需要两个电流传感器。鉴于此,该文提出一族适用于不同权值范围的分裂电流实现方案,仅需采用一个电流传感器。建立分裂电流控制方法的统一模型,结合公共耦合点电压前馈所引入的潜在阻尼,对总阻尼性能进行研究,并在此基础上提出强鲁棒性的权值设计方案。根据权值的强鲁棒性设计结果,可选择合适的分裂电流实现方案。理论分析和实验结果表明,该方案可以同时获得强鲁棒性、高电能质量和低成本。