改进Y源并网逆变器的能量成型控制策略

改进型Y源并网逆变器作为非线性系统,在并网控制中若采用传统PI控制则存在鲁棒性较差、调节速度慢等问题。为此提出采用端口受控哈密顿（port-controlled Hamiltonian,PCH）模型和能量成型的控制方法,从能量的角度研究改进型Y源并网逆变器的控制问题。通过状态平均法将改进型Y源并网逆变器模型转化为PCH模型,同时根据功率等级确定系统的平衡点,进而设计系统的控制器参数;并引入自适应控制,补偿耦合电感漏感带来的直通占空比损耗问题。最终,为了验证所提能量成型控制方法的有效性,搭建了一台200W的基于TMS320F2812的实验样机。

基于T型三电平变流器的超导磁储能系统及其能量成型控制策略

基于T型三电平拓扑的变流器结合了传统两电平和三电平变流器的优点,可以改善并提高系统的输出特性和运行效率,有效降低功率开关管的电压应力和导通损耗。超导磁储能（superconducting magnetic energy storage,SMES）系统拥有很高的功率密度,作为新型储能装置应用于电力系统是未来的必然趋势。提出了一种基于T型三电平变流器的新型SMES拓扑结构,针对其运行过程中的非线性特性进行了端口受控哈密尔顿建模,并设计了SMES基于反馈互联结构的能量成型控制策略。仿真结果表明,基于能量成型控制及T型三电平拓扑的SMES具有较小的谐波畸变率和很好的功率跟踪性能。将其应用在风力发电系统中,有效平抑了风电波动,增强了风电场的并网能力。

一种基于能量成型控制的并网电流谐波抑制方法

合理设计并网控制器,对并网逆变器提升并网电流谐波抑制能力至关重要。传统下垂控制逆变器的并网控制器结构复杂且控制参数多,不利于实际应用。因此,提出一种新型电压型控制逆变器并网电流谐波抑制方法,将并网逆变器模型转化为端口受控Hamiltonian模型,并与能量成型控制理论相结合设计了并网电流谐波抑制控制器,具有控制结构简单、控制参数少等优点。最后,基于实验室搭建的Danfoss变频器平台,利用RTBox控制器对控制方法进行数字化实现,在不同试验环境下验证了所提的并网电流谐波抑制方法。

光伏并网发电系统的能量成型控制策略研究

采用端口受控哈密顿(Port-Controlled Hamiltonian)和能量成型的控制方法,研究了光伏并网发电系统的建模与控制问题。将非线性的光伏并网发电系统模型转化为哈密顿系统模型,根据系统控制器的设计目标,确定了系统期望的平衡点,利用互联和阻尼配置方法,设计了系统控制器。仿真结果表明,该方法能使所设计的逆变器运行于单位功率因数,结构简单,系统稳定性好。

双馈风力发电机网侧变流器的PCHD建模与IDA-PB控制

对双馈风力发电机网侧变流器进行了建模,提出了网侧变流器降阶的端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型。针对网侧变流器存在的非线性,在其降阶PCHD模型的基础上设计了相应的系统互联与阻尼分配无源性(IDA-PB)控制算法,并进一步提出了能量成型阻尼注入的无源性控制改进策略。通过对所提出的控制策略进行仿真分析和实验验证,表明网侧变流器交流侧能够得到更好的电流特性,减少了变流器到达稳定所需的时间并改善了动态特性,从而提高了系统的稳定性和稳态精度。

SMES/BESS储能变流器在微电网中的控制策略研究

储能系统在微电网的运行控制中起到了重要的作用,研究了超导磁储能和蓄电池储能系统的储能变流器在微电网中的控制策略。基于比例积分（proportional-integral,PI）控制的储能变流器已广泛应用于微电网中,以实现双向的功率传输。然而,由于储能变流器具有高度的非线性和耦合性,PI控制器无法实现令人满意的鲁棒性。因此提出了一种基于互联和阻尼配置方法的能量成型控制策略,用于改善微电网中混合储能系统储能变流器的鲁棒性。具体设计过程包括3个步骤：端口受控哈密尔顿模型的建立、期望平衡点的设定和能量匹配方程的求解。最后,为验证所提出方法的正确性和有效性,建立了微电网模型进行并网、孤岛运行的仿真。仿真结果表明,所提出的HESS储能变流器的能量成型控制策略在微电网各运行状态下均能有效维持微电网稳定运行,并较传统的PI控制有更强的鲁棒性。