弱电网下考虑锁相环影响的三相并网系统相角补偿控制方法

在多可再生能源发电主导的弱电网中,锁相环的带宽较大时,其引入负阻尼的频率范围也较大,导致系统的稳定性降低。减小锁相环的带宽可以提高系统的稳定性,但会对系统的动态性产生不利的影响。为此,提出一种考虑锁相环影响的三相并网系统相角补偿控制方法。该方法通过公共耦合点电压前馈来改变并网逆变器的输出导纳,维持了并网逆变器的输出导纳在系统截止频率处幅值基本不变,并增大系统的相角裕度,解决因锁相环带宽较大引起的系统不稳定问题,并保证了系统的动态响应速度。实验结果验证所提方法的有效性。

双馈风力发电机低电压过渡的相角补偿控制策略

基于撬棒保护(crowbar)的控制方法是双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)实现低电压过渡(low voltage ride through,LVRT)的主要方式之一。在撬棒保护退出后,故障恢复过渡过程中,转子过电流仍有可能损坏变流器。针对上述问题,通过双馈电机的动态等效模型构建故障过程系统分析模型,深入分析故障发生和电网电压恢复过程中的机端电压相角跳变机制及其对矢量定向精度的影响。在此基础上,提出相角补偿控制原理,改进现有LVRT控制策略,将控制流程分为正常运行、撬棒保护投入、撬棒保护退出和电网电压恢复4个阶段。在正常运行及撬棒保护退出阶段,采用定子磁链定向控制;在撬棒保护投入阶段,封闭转子侧变流器绝缘栅双极型功率管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的脉冲,网侧变流器保持正常工作;在电网电压恢复阶段采用相角补偿控制。仿真结果表明,所提控制策略能够有效抑制电网电压恢复过程中的过电流。

基于分段相角补偿的注入式定子接地保护方法

以注入式定子接地保护在大型机组上的应用为背景,以准确测量发电机定子绕组对地绝缘电阻为目的,提出了基于分段相角补偿的注入式定子接地保护方法。该方法总结了近期注入式定子接地保护的现场调试及运行现状,分析了在不同工况下注入20Hz电压电流相角发生偏移的原因,并通过试验进行验证,据此提出了分段式相角补偿的方法,兼顾了各种工况下保护测量的精度,并应用于实际工程,提高了注入式定子接地保护的电阻测量精度,具有实用价值。

基于阻抗分析的LCL型并网逆变器相角补偿控制

弱电网条件下,电网阻抗的存在会增加并网电流的谐波含量,甚至造成光伏并网逆变器不稳定。该文以三相LCL型逆变器为研究对象,以阻抗模为出发点,使用阻抗稳定判据分析弱电网在常规电流控制方式下的系统稳定性降低机理,提出在电容电流前馈支路上附加超前校正网络的相角补偿控制策略,通过提高系统输出阻抗的相角提高并网逆变器稳定性。仿真结果表明,该方法可有效解决较高电网阻抗带来的失稳现象,并具有良好的稳态性能和动态响应能力。

基于虚拟阻抗相角补偿的并联逆变器谐振抑制方法

逆变器是新能源发电系统中的重要接口装置。虚拟阻抗控制是并联逆变器谐振抑制主要方法。针对控制延时导致虚拟阻抗策略失效的问题,首先建立了考虑控制延时的并联逆变器等效电路和传递函数模型。在此基础上,定量分析了控制延时对传统虚拟阻抗相角特性的影响,揭示了虚拟阻抗在高频段呈现负阻尼而导致谐振抑制策略失效的机理。提出了基于虚拟阻抗相角补偿的并联逆变器谐振抑制方法,通过恢复虚拟阻抗在谐振频率附近的正阻尼特性,实现了并联逆变器系统的谐振抑制。进一步,采用根轨迹方法得到了保障系统稳定性的虚拟阻抗取值范围。最后,利用Matlab/Simulink软件分别对不同虚拟阻抗、电网电压暂降以及参考电流变化等多种工况进行了仿真,验证了所提控制方法的正确性和有效性。

提高光伏并网逆变器在弱电网下稳定性的阻抗相角补偿控制

针对LCL型并网逆变器自身存在的谐振现象,提出一种电容电压惯性反馈控制策略,来抑制其谐振尖峰。在弱电网状况下,由于电网阻抗和并网逆变器输出阻抗的相互作用,使得并网逆变器的稳定性急剧恶化。于是提出输出阻抗相角补偿加滤波器的方法,提高逆变器输出阻抗相角使其满足稳定裕度,从而提高并网逆变器在弱电网下的稳定性。在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建并网逆变器系统仿真模型,对所提方法进行仿真验证。仿真结果表明,所提方法不仅能提高并网逆变器的稳定性,而且能改善并网电流的质量,降低谐波总畸变率。

基于相角超前补偿网络的DC/DC变换器数模混合补偿方法

相对于模拟控制方式,数字控制DC/DC变换器由于反馈回路中存在着固有的延迟效应,动态性能通常不如模拟控制的DC/DC变换器。提出了一种数模混合的控制器补偿方法,它基于相角超前校正网络来提高系统的相角裕量,从而减小输入电压波动或负载跃变时输出电压的波动幅值。搭建了一个基于FPGA平台的数字控制同步Buck变换器,将所提的方法与几种传统的电压控制型数字控制补偿方法进行对比。实验表明数模混合补偿方法具有电路简单、动态特性好的优点,方便和现有的商用数字电源控制芯片结合以提高电源的动态响应能力。

含静止无功补偿装置的光伏电站高频谐振分析及抑制策略研究

光伏电站汇流网络的阻抗分布复杂,与静止无功发生装置(static var generator,SVG)及电网阻抗交互作用引发的高频谐振问题机理不明,且缺乏有效的高频谐振抑制措施,频发的高频谐振问题已威胁到了光伏并网系统的安全稳定运行。论文针对含静止无功装置的光伏电站高频谐振机理及其振荡抑制措施开展研究工作。首先,建立光伏电站统一阻抗模型,分析光伏电站中各装置阻抗的高频影响因素,并建立高频特征阻抗模型;然后,通过构建光伏电站的序阻抗网络,将光伏电站等效聚合为源–载阻抗系统,分析光伏电站高频谐振的形成机理及其影响因素;提出一种基于SVG高频阻抗重塑的光伏电站谐振抑制方法,通过SVG高频相角补偿实现光伏电站高频振荡的有效抑制,并给出参数整定方法;最后,采用RT-LAB控制硬件在环完成高频振荡机理分析及其抑制控制的实验验证。

弱电网下并网逆变器的阻抗相角动态控制方法

由于大功率分布式发电装置散落分布,电网表现出弱电网特性,电网阻抗会影响并网逆变器的稳定性,使并网电流发生谐波振荡,甚至系统失稳。首先建立了LCL型单相并网逆变器的输出阻抗数学模型,通过阻抗分析方法研究了弱电网工作条件下并网逆变器的稳定性;然后基于系统相角裕度动态补偿控制思路,提出了一种并网逆变器的阻抗相角补偿控制策略,给出该阻抗相角动态控制策略的具体实现方法与参数设计过程,并定量分析了锁相环、数字控制延迟与阻抗相角补偿控制对逆变器输出阻抗数学模型的影响,以及阻抗相角补偿控制策略对逆变器并网电流基频相位的影响;最后结合脉冲响应法在线测量电网阻抗,设计阻抗相角动态控制方案,通过实验对该方案的有效性进行验证。

提高弱电网下并网逆变器稳定性的复合补偿策略

采用电压前馈控制以及H∞控制组成的H∞复合控制策略,利用阻抗分析方法,分析电网阻抗对并网逆变器稳定性的影响,通过分析并网逆变器的输出阻抗特性,提出了一种在电压前馈通道引入复数滤波器以及在系统前向通道引入超前校正环节的复合补偿方法,以此提高并网逆变器在弱电网下的稳定性。最后,在MATLAB/Simulink中对所提方法进行仿真实验,结果表明,通过在电压前馈通道引入复数滤波器以及系统前向通道引入超前校正环节,可以提高所用策略对电网阻抗的适应能力。

一种新型高精度电压补偿装置的研究

阐述了一种以固定的电压幅值,通过动态计算补偿相角和补偿时间来实现补偿的新型电压补偿方法,给出了具体的算法及实现步骤,且对以DSP TMS320F2812芯片为控制核心而设计、制作的补偿装置进行了现场测试。测试结果表明,该方法正确、可靠。

HERIC型逆变器轻载电流畸变优化控制策略

在单相光伏储能一体化系统中,高效可靠逆变器概念(HERIC)型逆变器可通过无功调制方式实现低漏电流、高效率运行。然而,该调制方式在离网轻载下运行时,逆变器输出电流的过零点附近会产生明显波形畸变,造成谐波增加、效率降低等问题。针对该问题,提出一种结合相角补偿、调制切换和重复控制的优化控制策略,通过对功率因数角的实时计算实现闭环相角补偿,并针对轻载工况将调制方式切换为双极性调制,同时通过重复控制进一步降低谐波。搭建了6 kW实验平台验证了所提优化策略,实验结果表明采用该优化策略可有效抑制逆变器输出电压和电流的谐波,电能质量及运行效率得到优化。

一种提升逆变器对电网适应能力的电流控制策略

为了改善不同电网条件下并网逆变器的稳定性和进网电流质量,提出电网电压比例加权前馈和附加相角补偿的谐波准谐振电流控制策略,明确了比例加权系数与谐波准谐振控制器可叠加次数之间的联系,给出一套完整的控制参数设计方法。该控制策略可在保证逆变器与电网级联系统稳定的前提下,最大化利用电网电压前馈和附加相角补偿的谐波准谐振控制的优势,提高逆变器输出阻抗模值,实现高质量的进网电流。理论和对比实验表明,该方法可以兼顾级联系统的稳定性和进网电流低次谐波抑制,为提升逆变器对电网的适应能力提供一种简单有效的解决方案。

利用并联储能型FACTS抑制特高压互联电网功率振荡

大电网互联容易造成电力系统低频振荡,随着我国电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡限制了互联系统间的输电能力,并危及到电力系统安全运行。因此针对互联系统的弱阻尼问题,首先比较了目前抑制低频振荡的常规措施,而特高压交流线路上出现的约0.13 Hz的超低频振荡现象利用有限的电力系统稳定器(PSS)难以抑制,故采用并联储能型柔性交流输电系统(FACTS)装置进行抑制。通过分析并联储能型FACTS装置抑制低频振荡的机理,根据相角补偿原理设计了并联储能型FACTS装置的附加阻尼控制器,并在电力系统分析综合程序(PSASP)环境下进行仿真计算。仿真结果表明,含附加阻尼控制器的并联储能型FACTS装置能有效抑制特高压交流线路的功率振荡,可以增强互联系统阻尼比,能够提高华中电网和华北电网联网的稳定水平。

核电机组注入式定子接地保护若干问题探讨

针对大型核电机组注入式定子接地保护在现场应用中的问题,提出了单双接地点切换的注入式接地电阻计算模型和分段相角补偿的方法,满足了大型核电机组定子接地保护的需要。实际工程应用表明,单双接地点切换和分段相角补偿可以大幅提高核电机组注入式定子接地保护的接地电阻计算精度。针对现有注入式定子接地保护回路断线判别逻辑以及特殊故障情况下保护的动作行为,进行了分析并给出了相应的建议。

无刷直流电机用霍尔传感器定位方法

霍尔传感器的安装位置直接决定无刷直流电机的工作效率,影响电机换相脉动;提出三种通用的霍尔传感器定位法:短时脉冲定位法、磁势计算法、相角补偿法。利用PWM控制方式分别对三种方法进行了验证,试验数据表明,三种方法均可以实现电机的正常换相,换相脉动小,安装误差非常小;可供工程技术人员参考借鉴。

有源滤波器改进型任意次谐波检测法仿真实验

针对有源滤波器任意次谐波检测补偿精度不高的问题,提出了一种改进型任意次谐波检测法,并在此基础上分析了相位信息在检测计算过程中至关重要的作用,提出放弃锁相环、尽可能减少数字化控制技术带来的滞后与延时,从而在生成目标次谐波指令的同步旋转坐标变换矩阵中,对旋转信号加入不同的相角补偿。利用PSCAD进行仿真分析,对比补偿结果,证明有源滤波器改进型任意次谐波检测法的准确性。

并联型有源电力滤波器指定次无静差控制策略

为提高有源电力滤波器的补偿性能和动态响应,本文提出了一种基于同步旋转坐标系下的有源电力滤波器的新型的控制策略,通过与某指定次谐波频率同步旋转的旋转坐标变化,将该次谐波变成直流量进行PI调节,实现指定次谐波的检测和控制,然后反变换到与基波同步旋转的坐标系下进行指令的综合和PI再调节,理论上可以实现对任意指定次谐波的无静差补偿,与传统的电流环控制方法相比,补偿精度显著提高,动态响应好,在负载变化剧烈的场合具有明显的优势,也可以对非线性负载产生的谐波和无功电流进行全部补偿,以达到灵活补偿的目的。在改进的控制算法中可以灵活加入相角补偿,以补偿系统的检测环节和电流控制环引入的固有时延。理论分析和试验结果证明了提出的控制策略的优越性。

基于改进双准谐振控制器的PMSM电流谐波抑制

针对电机中由谐波引起的定转子过热问题,提出了一种基于改进双准谐振控制器的永磁同步电机电流谐波抑制方法。该方法从理想的谐振控制器出发,针对高频处相位裕度不足以及离散化处理后谐振频率偏移等问题,进行改进和修正,使其在离散化以后仍能在高频处保持足够的稳定性,具有与连续状态下接近的系统性能。采用两个改进准谐振控制器并联来对不同阶次的谐波进行抑制,得到较好的效果。通过对改进双准谐振控制器进行仿真和实验,证明了该方法的正确性和有效性。

弱电网下级联H桥光伏并网逆变器稳定性分析

随着大规模新能源发电设备的接入,可能会形成对外呈感性的弱电网,这将影响逆变器系统的稳定性。针对级联H桥光伏并网系统,分别考虑锁相环和电压前馈的影响,对输出阻抗进行建模,并基于阻抗稳定判据分析延时时间、锁相环带宽、谐振前馈系数对并网系统稳定性的影响。最后,提出一种通过相角补偿来增强级联H桥光伏并网逆变器在弱电网条件下稳定性的控制技术。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性及所提方法的可行性。