Z源光伏建筑并网逆变器比例积分+多重比例谐振自动化控制方法

提出Z源光伏建筑并网逆变器比例积分+多重比例谐振自动化控制方法,在提高抗谐波扰动能力的同时,使Z源光伏建筑控制系统具有突出动态响应能力。在Z源光伏建筑并网逆变器数学模型的基础上,基于迭代比例积分控制基本原理,将时间乘绝对误差积分准则视作控制优化目标,根据最小误差积分条件完成参数整定,实现并网参照信号的精准跟踪。通过多重比例谐振控制抑制并网电流中产生的谐波污染,引入解耦环节实现Z源光伏建筑并网逆变器的准确控制。实验结果表明,多重比例谐振控制最佳的比例系数为2、谐振系数为90、截止角频率为3,可实现Z源光伏建筑并网逆变器的自动化控制,控制后的输出电流波形曲线平滑,谐波干扰获得了有效抑制。

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。

基于比例积分–降阶谐振调节器的并网逆变器不平衡控制

不平衡电网电压条件下并网逆变器的有效控制,对提高其并网运行能力具有重要意义。提出一种新型调节器,即比例积分–降阶谐振(proportion integral plus reduced orderresonant,PI-ROR)调节器,可以对交流信号进行无差控制,且易于数字化实现。不平衡电网电压条件下,该电流调节器可直接在正向同步旋转坐标中对输出电流进行无差控制,无需进行电流的正、负序分解。通过仿真和实验验证采用该调节器对不平衡电流控制的可行性,并对比该调节器与PI调节器的不平衡控制性能。仿真和实验结果表明,基于提出的PI-ROR调节器的不平衡控制方案可改善并网逆变器的动态性能,提高系统在电网电压不平衡条件下的运行能力。

不平衡电网电压下双馈风力发电系统的比例-积分-谐振并网控制

提出双馈发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的比例-积分-谐振(proportional integral resonant,PIR)并网控制方法,以实现电网电压不平衡工况下DFIG风力发电系统的并网控制。并网控制器由同步旋转坐标系中的比例-积分控制器和谐振控制器组成,比例积分控制器控制定子d-q轴电压的直流分量,谐振控制器控制定子d-q轴电压的交流分量,使其分别实现对电网d-q轴电压直流、交流分量的精确跟踪。该比例-积分-谐振并网控制策略具有无需采用正负序分离算法,无需设计负序控制器等优点。仿真结果表明,该并网控制策略在电网电压平衡和不平衡条件下,均可控制DFIG定子电压实现对电网电压的精确跟踪。

大型风电机组的比例-积分-谐振独立变桨距控制策略

提出一种用于降低风轮不平衡载荷的比例-积分-谐振独立变桨距控制策略,该控制器由比例-积分控制器和谐振控制器两部分组成,其中比例-积分控制器用于抑制不平衡载荷的1p(风轮旋转频率的倍数)分量,谐振控制器则用于抑制不平衡载荷的高频分量(2p、4p)。采用FAST软件对所提出的控制策略进行了仿真验证,仿真结果表明所提出的控制策略可以在传统比例-积分控制的基础上,进一步降低风轮所承受的高频不平衡载荷。

直流微电网中光伏发电系统的比例-积分-谐振控制

直流微电网带动单相交流逆变负载时,直流电压会产生2倍频的周期波动,进而造成联网的光伏发电系统输出功率产生周期波动,无法持续处于最大功率输出点,从而间接降低了其发电效率。为解决上述问题,在分析直流电压周期扰动时的光伏发电系统输出功率特性的基础上,提出了光伏发电系统输出电流的比例-积分-谐振控制策略,比例-积分调节器用于电流的稳态无静差控制,而谐振控制器用于抑制周期扰动。详细分析了所提出方法的稳态误差、稳定性,各控制参数变化对电流控制性能以及直流电压波动抑制效果的影响,给出了各参数选取原则。仿真和实验结果验证了理论分析结果与所提出方法的正确性和可行性。

一种新颖的比例积分谐振控制策略

PI控制器可实现直流系统的输出无静差,但不能实现交流系统的输出无静差,因此采用PI控制器的逆变器的外特性通常不够硬。为了克服此缺点,在此研究了一种谐振控制器,利用其在谐振点处增益无穷大来实现逆变器输出的无静差。此外将谐振控制器和PI控制器结合起来构成PI谐振控制器,该控制器不但具有PI控制器良好的稳定性能,而且具有谐振控制器良好的动静态性能。最后研制了一台逆变器原理样机,通过实验证明了理论分析的正确性。

比例积分与比例谐振对单相逆变器控制的研究与仿真

针对逆变器的控制方法,提出了传统比例积分(PI)与比例谐振(PR)两种控制策略。首先对两种控制策略进行详细的理论分析,然后对单相逆变器进行Simulink建模。结果表明,两种控制器应用在单相逆变控制系统中,均能够实现对逆变器输出的波形进行有效控制,能够做到几乎无相移电压输出,对谐波的抑制也起到了很好的作用。

4象限H桥功率单元PWM整流器的比例-积分-谐振控制

4象限H桥级联型多电平变换器的功率单元中,由于单相H桥逆变器的输出功率中含有2倍于输出电压频率的脉动分量,如果输入级的PWM整流器采用传统的控制策略,直流母线电压也将会含有该频率的脉动。在PWM整流器电压定向控制中,使用比例-积分-谐振(PIR)调节器控制电压环和电流环,抑制了直流母线电压的脉动,在小功率平台上的实验证明了该控制策略的有效性。

单相五电平脉冲整流器滑模比例积分谐振控制

以基于耦合电感的新型单相五电平脉冲宽度调制(PWM)整流器为研究对象,为了提升系统动态响应、维持单位功率因数、减少网侧电流谐波含量,提出滑模比例积分谐振(PIR)控制算法.通过对新型单相五电平PWM整流器的电路拓扑和工作原理分析,构建整流器d-q同步旋转坐标系下的数学模型,推导整流器电压外环滑模和电流内环PIR控制算法,给出具体设计过程.与d-q坐标系传统比例积分(PI)电流控制算法相比,所提滑模PIR控制算法动态响应速度更快,网侧电流谐波含量更低.搭建基于MATLAB/Simulink的仿真模型和基于RTlab的半实物实时仿真平台,对滑模PIR控制算法与d-q坐标系传统PI电流控制算法分别进行计算机仿真和半实物实验对比研究,仿真和实验结果验证了所提滑模PIR控制算法的正确性和可行性.

不对称电网故障下双馈风力发电机的比例-积分-谐振滑模控制器设计

针对不对称电网故障下,双馈风力发电机的控制策略进行了研究。讨论了电网故障时转子侧变流器(RSC)和网侧变流器(GSC)的控制目标,合理安排了电网严重故障时的控制优先级。基于比例-积分-谐振滑模控制原理设计了机侧和网侧变流器协同控制方案。通过MATLAB/Simulink仿真软件搭建了所设计控制方案的仿真模型。仿真结果表明,在电网正常运行的情况下,与传统的矢量控制策略相比,比例-积分-谐振滑模控制策略对输出功率、电流变化的响应更迅速,具有更好的动态性能和抗扰动能力;在电网不对称故障下,能够有效地抑制电磁转矩振荡和直流母线电压波动,提高了双馈式风力发电机的低电压穿越能力。

基于比例积分-准谐振控制器的直驱式永磁同步电机转矩脉动抑制方法

由于受逆变器固有的非线性特性和气隙磁通谐波等因素的影响,永磁同步电机定子电流中含有大量的高次谐波分量,这些谐波电流分量与转子永磁体磁场作用,使电机产生谐波转矩脉动,特别是在直接驱动系统中,转矩脉动更为严重。针对这一问题,从转矩脉动产生的机理出发,提出一种基于比例积分-准谐振控制器的转矩脉动抑制方法。该方法根据理想谐振控制器在谐振频率点处的增益为无穷大,可以对谐振频率点处的正弦信号实现零稳态误差跟踪控制,将谐振控制器与电流环PI控制器并联,对定子电流中的谐波分量进行补偿,改善定子电流波形,实现抑制转矩脉动的目的。仿真与实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。

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.

永磁同步电机的自适应预测比例–积分–谐振电流控制

考虑数字控制系统一个采样周期输入延时和驱动器功率管非线性特性的影响,为增强永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)电流环稳定性和提高电流控制精度,提出一种自适应预测比例–积分–谐振控制(Adaptive predictive proportional-integral-resonant,APPI-RES)策略.该方法能够在电机电阻和电感参数不确定的条件下,预测电流控制误差和未知周期电压扰动,将所得预测量执行反馈控制,实现了对系统输入延时和相电流谐波的有效补偿.最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性.

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。

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。

基于比例积分抑制LCL滤波电路谐振的方法研究

讨论了 LCL型滤波电路的优点以及其谐振对并网逆变器系统的危害,针对减小LCL电路的谐振危害,在现有的几种抑制谐振方法的基础上,提出了利用比例积分调节器来抑制该谐振的方法。并通过控制环路参数设计、系统稳定性分析、仿真及实验结果验证了该方法的可行性。

基于准比例积分谐振控制的光伏并网逆变器研究

光伏并网逆变器控制方法的选用是否合理,决定着并入电网中的电能质量的高低,为了实现对并网逆变器的合理控制,本文针对传统PR控制的不足之处,为了提高电网电能质量,采用基于准PR和PI结合的复合控制方法—准PIR控制。

谐波电网下基于矢量比例积分电流调节器的双馈异步发电机运行控制技术

在分析谐波电网电压下双馈异步发电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)数学模型基础上,以电磁转矩及定子输出无功功率无波动为控制目标,给出了DFIG谐波电流指令。为实现谐波电流的准确跟踪,采用基于同步速旋转坐标系下的矢量比例积分(vector proportional integral,VPI)电流调节器,通过与比例积分谐振电流调节器在谐波频率点处的频谱分析与对比,论证了VPI电流调节器对谐波电流的优良控制性能。构建了DFIG实验机组,对所提理论的正确性与可行性进行了实验验证。