电网电压谐波畸变条件下并网逆变器的控制策略研究

为了提高电网电压畸变条件下分布式发电系统的适应能力,实现逆变器输出电流的高质量并网,需要改进其传统控制策略。首先,建立三相LCL型并网逆变器的等效数学模型,分析电网背景谐波影响入网电流的机理。然后,提出一种基于PMCI(比例多复数积分)控制器和改进电网电压前馈的有源阻尼控制策略。通过PMCI控制器实现对基波电流的无静差跟踪和对谐波的有效补偿,引入电网电压前馈提高整个控制系统对电网电压扰动的响应速度,同时滤除部分谐波。最后,在MATLAB/Simulink中搭建逆变器的控制模型,仿真结果显示电网电压谐波畸变条件下,所提出的控制策略能够有效削弱电网背景谐波对入网电流的影响,证明了该控制策略的可行性与有效性。

不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略

为提高并网逆变器对电网的适应能力,提出了不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略。建立了同步旋转坐标系下的并网逆变器数学模型;以输出有功和无功功率平稳或输出电流三相平衡且波形正弦为控制目标,在传统直接功率控制基础上引入矢量比例积分(vector proportional integrator,VPI)谐振控制器以抑制功率或者电流的波动;分析了VPI谐振调节器的参数设计规律及不同控制目标下所提策略的控制性能。实验结果验证了所提策略的有效性。

谐波电网电压下PWM整流器增强运行控制技术

在推导考虑5、7次谐波电网电压下脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器瞬时有功和无功功率数学模型基础上,以实现输入电流无谐波或输入功率无波动为控制目标,提出两种谐波电压下PWM整流器增强运行控制方案,进而讨论不同控制目标下PWM整流器基波和谐波电流指令计算原则。为实现谐波电压下基波和谐波电流的准确控制,设计在基频同步旋转坐标系、5倍频同步旋转坐标和7倍频同步旋转坐标系下的多PI电流控制方案。最后通过1 kW PWM整流器的实验系统搭建和实验结果分析,验证理论分析的正确性以及多PI电流控制方案的有效性。

电网谐波电压对氧化锌避雷器泄漏电流的影响

采用阻性电流中的基波分量ir 和三次分量i3r作为金属氧化锌避雷器 (MOA)的监测信号可以及时地发现其老化或劣化现象。但是电网谐波电压将会影响ir、i3r监测的准确性 ,该文就这种影响进行了详细的仿真研究 ;并提出了改进的容性电流补偿法 ,用以求取电网谐波电压情况下的阻性电流。

谐波电网电压下基于矢量谐振控制的双馈异步发电机集成控制策略

通过建立5次、7次谐波电网电压下双馈异步风力发电机(DFIG)的数学模型,分析了DFIG风电机组运行于谐波电网下所产生的性能恶化。为改进DFIG在谐波电网下的运行性能,以DFIG定子电流正弦或定子输出有功/无功功率平稳为谐波控制目标,在转子电流PI闭环调节的基础上,加入定子电流矢量谐振控制或定子功率矢量谐振控制,以达到上述DFIG在谐波电网下的控制目标。为了有效实现控制目标,深入分析和对比了普通谐振控制器和矢量谐振控制器在DFIG运行于谐波电网下的300Hz交流信号调节性能。矢量谐振控制器由于其更为精确的300Hz交流信号调节能力以及充裕的相位裕度以确保闭环工作稳定性,因而更有助于DFIG在谐波电网下控制目标的实现。通过构建的风电机组,实验结果验证了本文所提出的谐波电网电压下的集成控制策略的正确性及有效性。

不平衡且谐波畸变电网电压下双馈风电系统控制策略

针对并网点电压不平衡且同时含有5次、7次谐波电压的电网条件,文中利用串联网侧变换器和并联网侧变换器的协调控制以及正向同步旋转轴系下的比例积分—双频谐振(PI-DFR)控制器,提出了基于串联网侧变换器的双馈风电系统在不平衡且谐波畸变电网电压下的改进控制策略;在实现了定转子电流平衡无畸变、发电机输出功率和电磁转矩无波动的同时,亦消除了系统输出有功功率的2倍和6倍频波动。此外,还提出了考虑并联网侧变换器电流容量时参考电流指令在其电流最大值下的分配原则及分配后的参考电流指令。对一台2MW基于串联网侧变换器的双馈风电系统在不平衡且谐波畸变电网电压下的仿真分析,验证了所提控制策略及并联网侧变换器参考电流指令分配原则的正确性。

谐波不平衡电网电压情况下三相并网逆变器故障穿越控制研究

并网导则要求并网逆变器故障穿越过程中向电网注入功率帮助电网电压恢复。然而实际电网存在低次谐波,注入电网的有功和无功功率通过线路阻抗将影响公共耦合点电压质量,降低并网系统运行可靠性。针对此问题,分析电网电压谐波分量对公共耦合点电压的影响,然后提出一种公共耦合点电压恢复控制策略,通过调节正序负序和谐波控制系数改善公共耦合点电压质量。最后对传统方案和提出的方案进行实验研究,实验结果验证了提出方法的有效性。

广义谐波电网环境电压源型并网变流器滑模变结构直接功率控制策略

针对实际电网电压中存在实时动态变化的谐波运行环境,提出电压源型并网变流器广义谐波下的滑模变结构直接功率控制(sliding-mode-based direct power control,SMCDPC)策略;其实施是针对所有次数谐波,该控制策略不需实时精确的电网谐波次数和相位检测,具有实际工程应用价值。在以往研究成果的基础上,建立了广义畸变电网环境中的并网电压源型变流器(grid-connected voltage-sourced converters,VSC)的完整数学模型,提出3种该运行环境下的控制目标:正弦形输出电流,消除有功功率波动和无功功率波动。完成了滑模变结构直接功率控制设计。仿真结果表明,相比传统滑模变结构直接功率控制,改进的滑模变结构直接功率控制增强了电压源型并网变流器在实际电网广义电压谐波下环境中的运行能力。

负序及谐波畸变电网电压下双馈风力发电系统的改进直接功率控制策略

由于定子直接连接到电网,电网电压中的负序和谐波分量会严重恶化双馈风力发电机(DFIG)系统的运行性能,导致系统输出总电流三相不对称及谐波畸变、总输出有功功率及无功功率波动等,使得DFIG系统无法安全稳定可靠运行,且输出风电质量下降。同时考虑负序和谐波电网下DFIG系统机侧变流器和网侧变流器的运行状态,以改善DFIG系统总输出电流或功率质量为目标,研究基于二阶矢量积分器(SOVI)的DFIG系统网侧和机侧变流器改进直接功率控制(DPC)策略,改善DFIG系统的运行性能。实验结果验证了所提出的负序和谐波畸变电网电压下DPC策略的正确性及有效性。

谐波和不对称电网电压下MMC-HVDC桥臂电流控制策略

随着模块化多电平高压直流输电（modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC）工程的不断推广应用,与MMC-HVDC所连交流电网呈现多样化趋势。为提高MMC-HVDC应对复杂交流电网的能力,提出基于无差拍控制和重复控制复合控制结构的桥臂电流控制策略。给出了无差拍-重复控制器的设计思路、参数设计方法,并对其稳定性进行了深入分析。详细分析了采样频率与电网频率之比为非整数时对控制性能的影响,提出采用三阶拉格朗日插值法逼近非整周期延时,并与传统的线性插值法的性能进行对比分析。所提无差拍-重复控制器能在谐波和不对称电网电压及电网频率变化等非理想工况下均取得良好的控制效果。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

电网谐波条件下双馈感应风电系统改进控制

为提高电网谐波条件下双馈感应发电机DFIG(doubly-fed induction generator)的安全稳定运行性能及系统并网电能质量,利用基于串联网侧变换器的双馈风电系统具有定子机端电压灵活可控的特性,在对含有5、7次谐波电网电压条件下该系统运行行为分析的基础上提出了电网谐波条件下适用于该系统的改进控制策略;在实现发电机电流无畸变,且其输出功率、电磁转矩无波动的同时,亦可实现系统输出功率无6倍频波动或输出电流无畸变2种可选的运行功能;最后,对1台2 MW基于串联网侧变换器的DFIG系统在电网谐波条件下的仿真分析,验证了所提改进控制策略的有效性。

谐波电压下并网逆变器的无锁相环直接功率控制

为提高并网逆变器在谐波电网下的运行性能,该文提出基于无锁相环的直接功率控制,控制方案建立在虚拟同步坐标系中,从而避免了锁相环引起的稳定性问题。通过引入二阶矢量积分器对电流谐波和功率波动分量构成直接谐振控制,分别实现了输出有功功率平稳、无功功率平稳或并网电流无谐波的控制目标。同时,针对实际电网中频率偏移的问题,提出一种快速估测电网频率的方法,实现了所提控制策略在电网频率偏移下对谐波分量的自适应控制。最后,通过构建逆变器实验系统对所提控制策略的有效性进行实验验证。

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。

考虑谐波电压下双馈异步发电机控制技术

为提高双馈感应发电机(DFIG)在谐波电网下的运行性能,提出了DFIG运行于谐波电网电压下包含5个目标的谐波优化控制策略。在建立考虑5次谐波电网电压下DFIG瞬时有功和无功功率数学模型基础上,讨论不同控制目标下DFIG基波和谐波电流指令计算原则,并设计了基频、5倍频同步旋转坐标下的多PI电流控制方案,进而分别实现定、转子电流无谐波,定子输出有功功率、无功功率或电磁转矩无波动等5个控制目标。分析结果表明,所提控制策略能够优化DFIG在谐波电网下的运行性能,从而确保DFIG的稳定可靠安全运行。实验结果验证了该控制策略的可行性和有效性。

电网谐波条件下光伏空调系统控制策略研究

电网电压中通常含有一定分量的谐波,会导致网侧电流出现谐波分量而发生畸变,网侧电压谐波分量和电流的正序分量相互作用还将使网侧变换器输出的有功功率、无功功率产生6倍频波动。为提高光伏空调系统中网侧变换器的运行性能,在电网电压畸变条件下建立网侧变换器正负序分量数学模型,利用以5次和7次谐波电流分量为零的控制方法,实现维持直流母线电压恒定、消除网侧变换器5次和7次谐波电流的控制目标。并基于光伏空调系统仿真平台进行验证,结果及分析表明此控制策略能够有效改善光伏空调系统的网侧电流谐波及系统控制性能。

谐波电网下并网逆变器多次采样的改进功率控制

为提高并网逆变器在谐波电网电压下的适应能力,改善系统输出电能质量,文章提出了多次采样的改进功率控制策略。该策略在传统直接功率控制基础上,引入谐振控制器,通过选择电流或功率反馈信号,实现了三相并网电流正弦性和输出有功功率、无功功率平稳无波动。同时,在改进功率控制基础上引入多次采样策略,解决了由脉宽调制(PWM)并网逆变器DSP数字控制过程中的延时,而导致谐振控制器实际谐振频率与设定频率偏离的问题,改善两种控制目标下的谐波抑制效果。在Simulink中搭建并网逆变器系统模型进行仿真,验证了所提出策略的有效性。

畸变电网下三相并网逆变器谐波电流抑制

为抑制电网谐波电压对三相并网逆变器入网电流的影响,建立了三相并网系统αβ静止坐标系下的诺顿等效电路模型.在分析电网电压前馈控制和多谐振控制对电网谐波电压抑制效果的基础上,提出了一种电网电压前馈控制+多谐振控制的组合谐波抑制技术,并对不同策略下并网电流时域波形和谐波频谱进行对比分析.仿真结果验证了所提谐波抑制技术的正确性和优越性.

基于谐波阻尼的双馈感应发电机定子谐波电流抑制改进策略

通过建立电网电压谐波下双馈感应发电机(DFIG)的数学模型,分析了电网电压谐波对DFIG性能的影响,以抑制定子电流5次和7次谐波为目标,在转子电流内环采用比例—积分—谐振(PIR)调节器的基础上,引入定子谐波电流闭环控制策略,避免了常规谐波抑制策略转子电流指令计算对发电机参数的依赖。随着定子谐波电流环R调节器增益系数的增大,对定子电流中的谐波抑制越明显,但是抗扰动能力下降,通过引入谐波阻尼控制,在最大限度抑制定子电流谐波的基础上增强了系统的抗扰动能力,提高了系统的鲁棒性,加快了系统的动态响应。并从稳态特性和动态特性角度分析了参数变化对系统的影响。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。

两相静止坐标系下DFIG适应复杂电网环境的定子输出功率波动抑制

针对电网电压不平衡且同时含有5次、7次谐波的复杂电网环境对双馈风力发电机组(DFIG)定子输出功率的不良影响,在两相静止α、β坐标系中对DFIG适应复杂电网环境的定子输出有功和无功功率波动抑制控制策略进行了研究。分析了复杂电网环境下DFIG在两相静止α、β坐标系中的定子输出有功、无功功率波动成分,计算出能抑制DFIG定子输出有功、无功功率中2倍频和6倍频波动成分的转子电流参考指令。通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性。

直驱风电机组并网电流谐波影响分析与仿真研究

随着风电大规模并网,风电机组谐波对电网影响变的越来越重要。在考虑风电机组并网变流器控制系统采样滤波器的情况下,对直驱并网风电机组谐波电流影响进行了建模与研究分析。推导了5、7次谐波电压下的系统谐波电流,并对理论分析结果进行了仿真验证。仿真结果与理论分析一致,对风电机组谐波抑制,提高风电并网稳定性具有实际意义。