三相单级式LCL型逆变器光伏并网控制方法研究

可再生能源并网发电的可靠性、稳定性是微电网协调控制分布式发电系统实现能源综合梯级利用及大电网稳定运行的重要保障。针对交流微电网中太阳能光伏并网,采用单级式LCL型光伏并网逆变器拓扑结构并设计滤波器参数;采用有源阻尼消除LCL谐振尖峰,抑制逆变器输出电流的振荡;利用电压前馈控制削减并网公共节点电网电压对并网电流的影响;应用准比例谐振调节器实现电流跟踪控制。仿真结果表明,在光伏能源功率波动情况下,逆变器能实现能量以单位功率因数并网,以及系统快速稳定运行,证明控制方法可行、有效。

附加虚拟阻抗的LCL型并网逆变器电流扰动观测控制方法

针对LCL型并网逆变器输出电流质量容易受电网电压背景谐波及在弱电网条件下电网阻抗的影响,提出一种附加虚拟阻抗的LCL型并网逆变器电流扰动观测控制方法。首先,在常规双闭环控制的基础上引入扰动观测器,将电网电压背景谐波视为系统外部扰动,利用扰动观测器实时估算出扰动量并前馈补偿动态消除扰动对系统的影响;其次通过阻抗分析法来分析弱电网系统中电网阻抗引起稳定性下降的问题,在电流扰动观测控制方法的基础上再加入虚拟阻抗进行优化设计,使得并网阻抗在阻抗交截频率较大范围内变化时的相角裕度仍然大于系统所约束的稳定裕度。仿真对比结果表明,所提方法在保持良好的电流质量的同时提高了系统对电网阻抗的鲁棒性。

弱电网下LCL型并网逆变器高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼策略

并网电流反馈有源阻尼(grid-current-feedback-active-damping,GCFAD)策略可以在不增加额外传感器的前提下,有效抑制LCL型并网逆变器的谐振尖峰。在电网电压畸变的工况下,GCFAD策略往往与电网电压前馈策略同时使用以改善并网电流质量。然而,通过研究发现,传统GCFAD策略等效虚拟阻抗在中低频段的正阻特性会导致并网逆变器输出阻抗在中频段产生一定的相位滞后,从而降低了系统在电网电压畸变且附加电网电压前馈策略的情况下,对电网阻抗变化的鲁棒性。为了解决这一问题,提出了一种高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼(high robustness grid-current-feedback-active-damping,HR-GCFAD)策略,使虚拟阻抗在高频处呈现正阻特性以抑制LCL谐振尖峰,增强了系统的稳定性;在中低频段呈现负阻特性以提高系统中频段输出阻抗相位,进而提高了系统在附加电网电压前馈策略时对电网阻抗变化的鲁棒性。理论分析和实验结果充分验证了所提策略的有效性。

基于H_(∞)滤波器的LCL型并网逆变器有源阻尼方法

LCL型滤波器具有优越的高频谐波抑制性能,但会造成谐振和稳定性问题。对于LCL型并网逆变器,传统的电容电流反馈型有源阻尼方法能有效抑制谐振尖峰,但是需要额外的电流传感器。为此,提出一种基于H_(∞)滤波器的新型有源阻尼控制策略。根据LCL型滤波器状态空间模型及过程噪声模型完成H_(∞)滤波器的求解,可利用入网电流和公共耦合点电压信息估计滤波电容电流并完成反馈,增大系统阻尼,即使LCL型滤波器参数发生摄动也仍能保持估计值的精确度。仿真和实验结果表明,该方法对LCL滤波器参数变化和电网阻抗变化不敏感,验证了该方法的可行性和优势。

计及背景谐波的LCL型并网逆变器谐振抑制策略

电网在运行时电压不可避免地含有一些附加的背景谐波成分,背景谐波的存在会使当电力电子装置与电网并网运行时,可能引起并网电流的波形畸变,同时会对电网的安全性、稳定性以及运行效率带来不良影响。针对此问题,先构建三相LCL型并网逆变器系统的阻抗数学模型,并深入探究电网电压波动对并网电流的具体影响机理;然后设计了一种电网电压全前馈抑制方法,用以减轻电网中背景谐波电压对并网电流造成的不利影响;最后进行了仿真验证,在加入策略后并网电流谐波含量从7.03%降到了1.46%。表明采用的电网电压全前馈抑制方法可有效地减小逆变器因电网背景谐波而产生的输出电流的影响,可有效抑制并网系统可能出现的谐振问题。

一种单级式高频隔离光伏并网逆变器及其调制方法

针对光伏并网系统中可实现双向功率流的单级式高频隔离逆变器,提出一种调制方法,结合电压钳位技术,解决了传统高频隔离光伏并网逆变器变压器二次侧的电压尖峰和振荡问题。该逆变器为两级功率变换,对其工作过程及原理进行详细分析,建立等效电路模型,并推导出该逆变器的数学模型。为弥补传统多谐振控制器的不足,研究一种针对单级式高频隔离光伏并网逆变器的相位补偿的多谐振控制器,在单级式结构中完成最大功率点跟踪(MPPT)和对并网电流的精确控制。最后对所提高频隔离光伏并网逆变器的调制方法及其控制策略进行实验验证。

基于状态重构准谐振扩张状态观测器的LCL型并网逆变器电流控制策略研究

LCL型并网逆变器是分布式发电与电网实现能量双向流动的重要装置,其电流控制方法通常需要多个电压电流传感器实现有源阻尼及并网电流控制,而这会增加系统成本。提出一种基于状态重构准谐振扩张状态观测器的全状态观测系统,只需一个逆变器侧电感电流传感器即可实现对所需状态变量的实时观测。通过在扩张状态观测器中每个状态变量的观测通道添加准谐振环节,解决传统扩张状态观测器跟踪正弦信号需要高观测器增益问题。同时,针对在dq轴坐标系下的并网电流控制存在强耦合问题,设计了将耦合项作为总扰动当中一部分的自抗扰电流控制器,简化了传统电流控制当中复杂的解耦过程。软件数值仿真结果表明,该控制策略表现出良好的观测效果及电流跟踪效果。

一种提高数字控制LCL型并网逆变器对电网阻抗鲁棒性的补偿策略

与模拟控制相比,采用数字控制的LCL型并网逆变器会引入控制延迟,在电网阻抗变化较大的弱电网中,严重降低了系统的稳定性。为了提高数字控制的LCL型并网逆变器对电网阻抗变化的鲁棒性,提出一种比例-相位滞后的补偿策略。首先,在考虑控制延时的基础上,对电网阻抗宽变化范围内的系统进行稳定性分析;然后基于Nyquist稳定性判据识别稳定区域,并合理设计比例和相位滞后补偿器的参数,使改进后的系统在电网阻抗宽变化范围时仍能够稳定运行。最后,仿真与半实物实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

LCL型并网逆变器谐振抑制策略

本文对LCL型并网逆变器的基本工作原理进行了简要阐述,并分析了谐振现象的成因,研究了LCL滤波器的设计和特点。对比了被动阻尼和主动阻尼两种主要的谐振抑制方法,详细探讨了它们的工作原理、优缺点以及在实际应用中的表现。对主动阻尼策略的控制策略和算法进行了深入分析,并通过高性能和高效率应用场景的实例展示了其优势,以期能够为未来的研究和应用提供宝贵的参考。

基于LADRC和准PR的三相LCL型光伏并网逆变器谐波谐振抑制策略

针对三相LCL型光伏并网逆变器由自身高频段谐振尖峰引起的谐波谐振现象,设计一种基于三阶线性状态观测器的二阶线性自抗扰控制(LADRC)和准PR控制相结合的电流双闭环控制策略,较好地削弱了高频段的谐振尖峰,抑制了光伏系统的谐波谐振现象。通过设计李雅普诺夫函数证明了闭环系统最终会稳定收敛;利用仿真对不同工况下的控制策略深入对比分析,结果表明此双环控制策略具有优越的鲁棒性和实际应用价值。

LCL型逆变器的积分IDA-PBC控制策略

本文基于LCL型逆变器采用互联和阻尼分配无源控制设计控制器,针对控制模型多变量相互耦合和控制结构复杂等问题,对互联和阻尼分配无源控制(IDA-PBC)模型进行等效处理,建立IDA-PBC的去耦等效控制模型,基于该模型提出了一种注入阻尼参数设计方法,推导计算注入阻尼的大小和范围;为了减小并网电流的稳态误差,在IDA-PBC的基础上引入积分控制器,并提出了一种积分IDA-PBC控制策略,动态调节时采用注入阻尼,稳态时采用积分控制,该控制策略兼顾了系统动静态性能,提高系统的全局稳定性。最后,经过实验证明了提出的参数设计方法的合理性以及改进控制策略的可行性。

零相位滑动平均滤波器锁相环在LCL型逆变器中的应用

在并网控制过程中,锁相技术是并网逆变器与电网同步的关键,提出以二阶广义积分(Second-order generalized integrator,SOGI)和滑动平均滤波算法(Movingaveragefilter,MAF)为基础的零相位滑动平均滤波器二阶广义积分锁相环(Zero-phase moving average filter-second-order generalized integrator-phase-locked loop,ZPMAF-SOGI-PLL)。通过改进SOGI结构和MAF算法得到ZPMAF-SOGI-PLL,在并网逆变器控制的环节中使用了ZPMAF-SOGI-PLL方法进行锁相,进而使锁相环在不理想情况下能快速、稳定、准确地从电网中获取电压正负序分量、频率、相位等参数,并通过现代控制理论分析了该方法的稳定性。通过电网电压不平衡和含有高次谐波工况下的仿真和试验结果表明,所提方法可使LCL并网逆变器准确检测正负序分量,且并网电流的谐波含量在两种具体的工况下分别降低到1.89%和2.71%,使LCL型并网逆变器运行更稳定。

LCL型并网逆变器的线性自抗扰控制策略研究

为解决LCL型并网逆变器的谐振问题,降低并网电流的总谐波畸变率,笔者以LCL型逆变器为研究对象,提出一种基于三阶线性自抗扰的并网电流控制策略。该策略将系统内扰和外扰的总和作为广义扰动,利用扩张状态观测器ESO对状态和扰动进行估计,并实现实时补偿,其不依赖于精确的数学模型,从而提高了并网系统的鲁棒抗扰性能和谐振抑制能力。通过MATLAB/Simulink搭建单相并网逆变器仿真平台,与传统有源阻尼策略对比分析可知,文中所提策略具有较好的谐振抑制效果,降低了总谐波畸变率,并具有良好的动态性能和鲁棒性能。

基于LCL滤波器的逆变器并网有源阻尼控制策略

目前LCL滤波器的逆变器广泛应用于并网过程中,由于本身是三阶欠阻尼系统,常常出现谐振尖峰,进而导致系统不稳定。对此,提出一种基于带通滤波器单反馈有源阻尼策略。首先,选取合适的LCL滤波器参数实现并网条件。其次,从幅值特性和相位裕度的角度出发,采用极点配置法对带通滤波器进行参数设计并设置反馈并网高频电流。最后,通过MATLAB/Simlink仿真验证带通滤波器有源阻尼方法的可行性和有效性。

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LCL型并网逆变器阻抗重塑谐振抑制策略研究

针对电网电压比例前馈控制下电网阻抗宽范围变化易导致并网逆变器发生谐振或失稳的问题,提出了一种改进电网电压比例前馈与超前校正相结合阻抗重塑谐振抑制策略。该策略首先在传统电网电压比例前馈环节串联二阶广义积分器(SOGI),消减电网电压比例前馈与线路阻抗耦合导致的正反馈,一定程度上提升系统稳定裕度;进一步在电流前馈通道中引入超前相位校正,对系统相位裕度进行补偿,提升逆变器等效输出阻抗与电网阻抗交点处相角裕度,避免谐振发生,增强逆变器在电网阻抗宽范围变化时的鲁棒性,同时给出具体实现过程及参数设计思路,经仿真验证了所提策略的可行性。

一种新型单相单级式光伏并网逆变器的研究

提出了一种新型单相单级式光伏并网逆变器,详细分析了该逆变器的工作原理和控制策略,对并网逆变系统进行了数学建模。针对该逆变器中传统PI电流控制下并网电流和电网电压存在相位差,导致逆变器功率因数较低,采用了相位补偿控制方法,从而减小相位差,提高功率因数。建立了该逆变器的仿真模型,设计了实验样机,仿真和实验结果验证了该逆变器工作原理的正确性及控制方法的有效性。

三相LCL型光伏并网逆变器设计

逆变器是光伏发电实现并网的核心元件,其性能直接影响光伏并网发电的稳定性和电能质量。针对LCL型滤波器谐振尖峰,研究分析了6种无源阻尼方法。采用电容支路串电阻法抑制谐振尖峰,设计了基于并网电流反馈无源阻尼的三相LCL型光伏逆变器结构,并对各项参数进行了优化设计。最后,仿真验证了逆变器结构的有效性和参数设计的合理性,为创新港概念厂项目实施光伏发电提供了技术参考和指导。

基于虚拟电阻的LCL型并网逆变器前馈控制策略

为改善无源阻尼产生的损耗及低输出阻抗导致的电流畸变,设计了基于虚拟电阻的LCL型并网逆变器前馈控制策略。通过虚拟电阻增大等效阻尼,实现了尖峰削减;通过设计电网电压全前馈函数构成全前馈控制,提高了整体输出阻抗,实现了谐波电流抑制。仿真实验结果表明,该控制策略具有良好的稳态、动态和抗干扰能力。

“双碳”战略目标下LCL型并网逆变器的控制研究

本文所设计的LCL型并网逆变器控制系统,是通过逆变器得到交流电,再通过LCL滤波器的滤波作用过滤掉高次谐波,最终使得所获得的并网电压电流能够馈入生活中的公共电网。