光伏并网逆变器母线电压纹波的分析与控制

单相光伏并网逆变器中直流母线电压纹波的存在使得电压环控制器的设计变得困难,对此首先推导出稳态时直流母线电压纹波和电压环控制器输出量之间的数学关系,在此基础上提出了一种母线电压纹波补偿方法,将2次谐波注入直流母线电压环控制器中,以消除母线电压反馈中低频纹波对电压环控制器的干扰,有效降低了并网电流的畸变率,设计控制器时不必考虑电压纹波引起的带宽限制,有效防止了母线电压过低或过冲现象。仿真及实验结果证明了所提母线电压纹波分析方法以及补偿算法的合理性及有效性。

基于母线电压纹波分析的并网逆变器直流分量检测及抑制方法

为限制光伏逆变器的并网电流直流分量注入电网,提高光伏发电电能质量,提出一种基于直流侧母线电压纹波分析的直流分量检测及补偿方法。该算法以LCL滤波的光伏并网逆变器数学模型为基础,推导分析直流母线电压纹波产生机理,得出直流母线工频纹波由并网电流直流分量产生的结论;通过对一个周期的母线电压分段积分可解析获得直流分量定量描述关系,并利用该解析值实时在线修正并网参考电流,结合电网电压前馈、并网电流外环、电容电流内环的复合控制算法设计电流控制器。仿真与实验结果表明,在不增加外围硬件电路的情况下,该算法可有效抑制并网电流直流分量。

光伏并网逆变器母线电压纹波的分析与控制

由于母线电压纹波影响着目前电压环控制器的相关设计,而电压环控制器是控制电机速度的主体设计,所以文章就该问题进行了相关研究,并提出关于消除反馈系统中母线电压的低频纹波对电压环控制器的干扰的相关建议。

两级式逆变器母线电压二次纹波分析及抑制

针对前级采用Boost电路、后级采用单相全桥逆变电路的两级式逆变器,研究基于传统电压外环电流内环控制改进的方法,以解决抑制中间母线电压低频纹波的问题。由于输入功率是直流量,输出的瞬时功率中除了有直流分量外,还含有2倍于工频的脉动分量,导致输入输出功率不平衡,从而使中间母线电压含有二次低频电压纹波。该低频电压纹波会引起母线电容发热从而危及母线电容的运行寿命,会导致逆变输出电压波形出现削顶而产生畸变,还会影响系统的动态性能。为了解决母线电压低频纹波所带来的问题,提出了一种将输出功率前馈到前级直流变换器以实现母线电压低频纹波抑制的方法。仿真和实验结果验证了该控制方法的正确性和有效性,母线电压低频纹波得到很好的抑制。

直流侧电压高二次纹波率条件下的单相逆变器谐波削弱调制

传统的单极性与双极性单相逆变调制方法的推演是基于直流母线电压为理想恒定直流量的前提。在实际的单相系统中,交直流功率的耦合使得单相逆变器直流母线电压含大量二倍交流电压频率的纹波分量。若采取传统逆变调制,二次纹波分量又使得交流输出侧的三次谐波含量增加,影响交流输出侧的电能质量。文中采用双重傅里叶变换从理论上对输出电压的谐波特性进行评估,从而提出了一种在直流侧电压高二次纹波率条件下的单相逆变器谐波削弱调制方法。利用基于三阶广义积分器的增强型锁相环提取直流母线上的二次纹波分量,并通过在逆变调制系数中注入相反二次分量的方法,达到削弱输出侧三次谐波,降低交流总谐波畸变率的目的。最后,通过实验验证了所提主动调制方法的合理性和可行性。

两级式单相逆变器低次谐波抑制方法

传统的前级DC/DC,后级DC/AC的两级式单相逆变器,由于交直流功率耦合,直流侧母线电压存在大量二倍输出电压频率的纹波电压。该二次纹波电压使交流输出侧的低次谐波含量增加,总谐波畸变率变大。通过双重傅里叶变换分析输出电压的谐波分布,得到输出电压中由直流侧二次纹波导致的输出电压中低次谐波的表达式。提出一种在恒定调制系数中叠加二次的抖动信息,构造一个时变的调制系数的方法,以此补偿直流侧二次纹波电压在输出侧引起的谐波。搭建实验平台,通过实验验证该方法的合理性和可行性。

非理想电网下并网逆变器直流分量检测及抑制方法

为抑制非理想电网条件下光伏并网发电系统中并网逆变器的并网电流直流分量,提出一种基于直流侧母线电压纹波分析的间接检测及补偿方法。首先建立并网逆变器数学模型,分析并网电流直流分量产生机理;然后研究并网电流与母线纹波电压的关系,得出在非理想电网条件下,并网电流直流分量可等效为母线纹波电压的奇倍频纹波分量的结论;通过分段积分一个电网周期的母线电压求得并网电流直流分量解析式,以该式为反馈量加入系统控制环节可有效抑制并网电流直流分量的产生。最后通过仿真和实验验证所提方法的可靠性。

一种新型直流微电网DC-APF控制策略

针对直流母线电压存在的纹波分量会对整个直流微电网供电电能质量以及设备运行安全性造成影响的情况,提出了一种新型直流有源滤波器(DC active power filter,DC-APF)控制策略,抑制直流母线电压纹波。在分析DC-APF的多种模态工作基础上,对纹波检测和抑制方案进行了设计优化;提出了基于小波变换Mallat算法的直流母线电压纹波检测法;在传统PI与模糊PI控制的基础上,提出了改进的模糊自适应PI控制,实现对补偿电流的跟踪控制方法;在MATLAB/Simulink仿真环境中搭建了含DC-APF的直流微电网系统模型。仿真结果表明,与传统的DC-APF控制策略相比,新型DC-APF控制方法可以实现对直流母线电压纹波的快速检测,具有良好的纹波补偿抑制效果。所提策略可提升DC-APF对纹波的检测性能和抑制效果,为直流微电网纹波检测与抑制提供新的思路。