模糊算法下电力多相电流扰动控制方法研究

多相电力电子负载电流的控制存在电流解耦困难、波形特征不规律的问题,且与单相电流相比,多相扰动电流的功率值更难获取。为有效增强多相流供电的稳定性,提出基于模糊算法的电力多相电流扰动控制方法。经三相/两相坐标转换,根据瞬时功率理论计算出电流扰动下多相电网的有功、无功功率值。根据三角函数正交定理,通过陷波器去除由于正弦分量产生的谐波,确保电网电压的负序分量幅值为0。基于此,利用模糊规则,计算离散化后PID比例、积分及微分系数,通过模糊判决加权平均法计算得出电流控制输出结果。仿真结果证明,所提算法能够降低谐波对电流影响,滤除谐波扰动,响应速度快,具有可行性和适用性的应用优势。

用于单相分布式发电系统孤岛检测的新型电流扰动方法

当分布式发电系统提供的功率与本地负载所需功率匹配,且负载角和扰动角度相等时,即使发生孤岛现象,公共耦合点电压也一直处于非检测区内,从而导致主动频率偏移法无法识别孤岛效应的问题。针对上述问题,本文提出了一种新颖的2N电压周期电流扰动方法,即第2N电压周期采用主动频率偏移方法,第2N+1电压周期的电流与电压同步。根据公共耦合点相邻周期间的电压频率差是否正负连续交替变化来识别孤岛现象。仿真和实验结果证明该方法很大程度上解决了非检测区的问题,而且适用于多台逆变器的并网运行情况。

主动电流扰动法在并网发电系统孤岛检测中的应用

孤岛检测是分布式发电并网研究的难点,特别是在逆变器输出与负载功率平衡时难以检测出孤岛。频率或相位偏移等主动检测方法向电网注入谐波,而且在逆变器输出与负载相位匹配时孤岛检测失效。本文提出了一种新的孤岛检测方法——主动电流扰动法。该方法不影响电网的频率,不向电网注入谐波,而且在单台运行时不存在不可检测区,仿真和实验结果验证了该方法的正确性。

基于自适应有功电流扰动的孤岛检测

以三相光伏并网逆变器的孤岛检测技术为研究对象,针对已有有功电流扰动法存在的不足,提出了自适应有功电流扰动的孤岛检测算法。根据孤岛发生后可通过检测公共耦合点(PCC)电压幅值得到负载电阻值的特点,推导了能触发孤岛保护的最小有功扰动电流和PCC电压幅值的关系,能根据PCC电压幅值自适应地加入所需有功扰动电流,从而在断网后检测到孤岛,且此法不存在检测盲区。根据IEEE Std.1547.1和IEEE Std.929—2000规定的标准对所提算法进行了仿真研究,验证了提出算法的正确性。对比实验研究也表明,相对于已有有功电流扰动法,该算法对逆变器输出电流的扰动明显减小。

用于分布式发电系统孤岛检测的偶次谐波电流扰动法

孤岛检测是分布式并网发电系统必须具备的能力,但频率或相位偏移等传统主动式孤岛检测方法在并网逆变器输出与本地负载功率平衡时难以有效检测出孤岛现象。针对已有孤岛保护方法的不足,本文分析了不同电流扰动信号对孤岛检测能力的影响,找到了适合多机并网系统快速孤岛检测的偶次谐波扰动信号,在此基础上结合过零点频率检测法,将电流谐波扰动的正反馈引入孤岛检测与保护中。并网逆变器的输出电流参考信号受到微弱扰动信号的影响,孤岛发生时,形成扰动信号的正反馈回路,并迅速累积使公共耦合点电压频率超出限定阈值,从而实现孤岛保护。该方法具有便于实现、对电网污染小、检测速度快及适合多机系统等优点。仿真和实验结果验证了该方法的有效性与可靠性。

多电平并联型复合电流扰动发生器

提出一种新颖三相并联型复合电流扰动发生器的主电路拓扑,由背靠背H桥模块构成。其中,一侧换流器采用H桥级联方式接入系统,用以提高电压等级,另一侧换流器采用单相多绕组变压器并联方式接入系统,用以提高电流容量。级联H桥模块和脉宽调制整流H桥模块都采用三角载波移相控制,提高逆变器等效开关频率,降低整流侧开关纹波电流。从理论上分析了低频正弦波调制扰动电流、谐波电流、无功电流和功率因数调节。最后,设计制作了一套低压400V/100kVA复合电流扰动发生装置样机。实验结果证明所提出的主电路拓扑和控制策略是有效可行的。

带频率正反馈的无功电流扰动孤岛检测方法

理想的孤岛检测方法要求在快速检测出孤岛状态的同时尽量减少对电网的不良影响。在传统无功电流扰动孤岛检测方法的基础上,提出了一种基于频率正反馈的无功电流扰动孤岛检测法。该方法通过施加周期性无功扰动电流,并将电压频率前馈,当频率发生改变时进一步施加无功扰动电流,使频率越限,从而实现无盲区孤岛检测。该方法具有不影响电网频率,不向电网注入谐波,对逆变器输出功率因数的影响极小等优势。仿真结果证明了该方法的有效性。

基于周期性无功电流扰动的孤岛检测新方法

为实现分布式发电系统的无缝切换和提高可再生能源利用,本文提出了一种无破坏性和无有功功率波动的孤岛检测新方法。该方法通过注入周期性无功电流扰动,迫使公共耦合点电压频率出现相对应周期性波动,采用滑模离散傅里叶变换提取频率波动特征分量,根据孤岛发生前后特征分量的变化进行孤岛判别。依IEEE std 1547孤岛测试标准对该方法进行理论分析和仿真研究,结果验证了该方法的有效性。

光伏并网逆变器的电流扰动观测控制方法研究

并网逆变器的输出电流质量易受到电网电压状态及逆变器系统参数的不确定性等因素的干扰。根据扰动观测器控制原理,建立电流控制的扰动观测模型,并设计电流扰动观测控制器,该方法将电网电压与直流侧电压变化设定为外部扰动变量,提高电流控制对这两种扰动的抗扰动性,同时可对输入功率变化时电路参数出现的差异性进行补偿控制,提高电流动态响应速度并减少输出电流谐波。仿真与实验结果表明,该电流控制方法可有效抑制三相电网电压不平衡或畸变状态造成的电流谐波,并改善在低输入功率状态的逆变器输出电流质量,当输入功率发生突变时,输出电流的响应速度与质量都得到明显提升,同时降低了光伏逆变器的最大功率跟踪过程时间。

基于有功电流扰动孤岛检测方法研究

孤岛检测是分布式发电并网逆变器必须具备的功能。有功电流扰动孤岛检测方法通过注入触发孤岛保护的有功扰动电流,打破断网后逆变器输出与负载功率的平衡来实现孤岛保护。由于该类方法不向电网注入谐波且不影响电网频率,因此具有一定的实用价值。通过理论分析与实验验证,比较了有功电流扰动类孤岛检测方法的特性,自适应有功电流扰动法与其他两种方法相比,不仅能实现无盲区孤岛检测,同时能显著减小注入的扰动电流,降低对电能质量的影响。

一种电流扰动发生装置控制策略的研究

对一种复合电流扰动发生装置的主电路结构和控制方法进行了深入研究。装置主电路由基波电流扰动发生模块、谐波电流扰动发生模块和整流模块组成。给出了装置的控制策略,包括整流控制策略、基波扰动控制策略和谐波扰动控制策略,研制出电流扰动发生装置实验样机。实验结果表明,所提出的主电路结构及控制方法是有效的,装置实现了单位功率因数整流,能够产生包括不平衡电流、波动电流和谐波电流的扰动信号。

永磁同步电机电流扰动补偿无位置传感器控制

电机负载扰动及参数变化等问题,会影响永磁同步电机无位置传感器控制中滑模观测器算法的电流计算值偏离实际值,进而影响转速和位置的准确估算。本文以小功率面贴式永磁同步电机为研究对象,提出一种采用电流扰动补偿的新型滑模观测器(CDC-SMO),通过构建带有扰动补偿电流与实际电流的误差状态方程,将扰动量和电流的微分项进行合并,构成等效扰动量以直接获得电流的误差,并用反正切函数替代理想滑动模态中的符号函数,实现带有电流扰动补偿的永磁同步电机无位置传感器控制,最后,利用李雅普诺夫稳定性判据证明了观测器的稳定性。仿真和实验表明,所提方法可以准确地估算永磁同步电机的转速和位置,有效提高无位置传感器控制的估算精度和抗干扰能力。

电流扰动装置的有限元仿真研究与分析

在涡流探伤中存在提离效应,为了抑制提离效应,介绍一种新的涡流检测方法——电流扰动法,并且从电流扰动法的基本原理出发,采用有限元方法,利用ANSYS语言,通过建模、定义材料特性、划分网格、设置边界条件、加载及求解等,对电流扰动传感器的电磁场进行仿真研究。仿真实验数据表明,电流扰动法是一种很好的抑制提离效应的无损检测法。

电流扰动检测系统中的电磁场仿真分析

在介绍一种涡流检测方法即电流扰动法的基础上,采用有限元方法,利用ANSYS语言,通过建模、划分网格、设置边界条件、加载及求解等,对电流扰动检测系统的电磁场进行仿真研究。仿真和实验数据表明,ANSYS有限元分析法在分析电涡流检测系统中的电磁场起了重大作用。

基于相位突变与电流扰动结合的并网孤岛检测

孤岛检测是分布式发电并网研究的难点,特别是在逆变器输出与负载功率平衡时难以检测出孤岛。针对常规孤岛检测方法存在检测盲区的缺陷,文中采用电压相位突变与主动电流扰动相结合的检测方法,该方法克服了采用单一的被动检测方法在近乎阻性负载下失效的问题,不存在检测盲区,可以实现快速有效的孤岛检测功能。仿真验证了该方法的正确性。

基于q轴电流扰动的孤岛检测方法

提出了一种基于q轴电流扰动的孤岛检测方法。该方法通过引入q轴电流扰动,使RLC负载在电网因故障断开时产生频率偏移,从而检测出孤岛。引入的q轴电流扰动结合了无功功率变化和频率变化,当系统在电网下运行时,无功功率变化和频率变化接近于零。因此该方法具有非常小的谐波畸变率,保证了良好的电能质量。基于Matlab/Simulink软件包的仿真结果表明,该方法在设定的参数条件下能在1 s内检测到孤岛现象,且对系统具有非常小的影响。

改进的负序电流扰动孤岛检测方法

工程中采用三相光伏并网系统负序电流扰动法进行孤岛检测,会由于负载变化和浪涌电流等因素造成公共连接(PCC)电压出现负序高频分量而导致孤岛误判。在研究负序电流扰动下负序分量提取和孤岛判断原理基础上,利用离散小波变换对时域信号高频分量变化有良好解析能力的特点,实时检测分析PCC电压高频分量并判断孤岛效应。基于Matlab/Simulink建立并网系统模型,在逆变器输出功率与负载输入功率相匹配的情况下进行孤岛模拟试验,应用Daubechies小波对PCC电压信号进行量化分析,选择出有效的小波高频信号域值作为孤岛检测量进行孤岛检测。试验结果表明该方法能快速、有效地检测到孤岛,并能有效防止对伪孤岛现象的误判。

一种新颖的周期电流扰动孤岛检测方法

当分布式发电系统的输出功率与负载消耗功率匹配,且负载谐振频率等于电网频率时,即使孤岛发生,此时公共耦合点(PCC)的电压和频率仍保持不变,将一直处于非检测区内。深入研究了一种新的电流扰动法,并对其进行改进,提出一种新颖的周期电流扰动检测方法。新算法在部分周期电流波形中注入扰动,改变了部分电流的幅值。引入的扰动会导致PCC电压在正负半周期的幅值呈现高低变化,通过连续观察正负半周期电压幅值是否周期性呈现高低交替变化来识别孤岛现象。经过理论分析和Simulink仿真验证,该方法可以准确地识别非检测区的孤岛效应,同时对电能质量影响小。

基于注入电流扰动法的光伏直流模块的防孤岛控制

传统的交流型并网发电系统中,可以通过检测电网电压或频率,采用有功扰动、无功扰动或频率扰动等方法实现防孤岛控制。而在共直流母线系统中,母线直流电压是唯一可检测的变量,因此传统的防孤岛控制策略无法适用。以共直流母线分布式系统中光伏直流模块的防孤岛控制为研究对象,建立了模块正常运行和孤岛运行时的数学模型,推导得到了在两种工况下模块输出电压的时域表达式,并在此基础上提出了一种基于注入电流扰动法的新型防孤岛控制策略。该控制策略的核心思路是通过控制模块输出电流和扰动步长来改变在扰动时间内模块的输出电压特性,并根据检测判据来决策是否发生孤岛。最后,以Boost+FB-LLC的两级式结构作为光伏直流模块的工作拓扑,并设计了一台1 000 W的实验样机,样机实验结果验证了所提出的防孤岛控制策略的有效性。

三相光伏并网逆变器电流扰动孤岛检测建模及分析

电流扰动法是孤岛检测方法之一。首先建立了三相光伏并网逆变器孤岛检测时域数学模型,在此基础上探讨了有功电流扰动和无功电流扰动对公共耦合点电压幅值和频率的影响,并进行了量化分析。在MATLAB/Simulink仿真环境中根据IEEE Std.929—2000标准进行三相逆变器孤岛测试仿真研究,仿真结果验证了量化分析的正确性。所得结论有助于在可靠进行孤岛检测的前提下,最大限度地减小电流扰动对电能质量的负面影响。