LC滤波型电压源逆变器无模型预测电压控制策略

为解决传统模型预测控制在参数失配时预测误差增大的问题,该文提出一种适用于LC滤波型电压源逆变器的无模型预测电压控制策略。该策略建立了基于电压和电流双梯度的查询表,通过计算和存储上一时刻应用矢量作用下的电压和电流梯度,并结合当前时刻的采样值,实现未来时刻电压和电流的无模型预测;进一步重构状态空间预测方程,根据应用矢量作用下的电压和电流梯度实时更新未应用矢量的梯度值,保证了梯度的准确性;使用电压和电流双目标的价值函数进行跟踪评估,进而选取下一控制周期最优的矢量。该方法不依赖于任何系统参数、计算简单,且消除了传统无模型预测中梯度更新停滞现象,改善了输出电压性能。最后通过实验验证了所提方法的有效性和优越性。

基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法研究

传统的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法主要依赖前馈控制环路,虽然逆变器电流局部控制效果更佳,但很难满足前馈控制的需求。为此,设计了一种基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法。该方法通过提取逆变器负载扰动电流的前馈特征,引入扰动电流作为前馈信号,将前馈点作为输出电压,得到了逆变器负载电流的动态变化规律。同时,基于扰动观测器控制电压源型逆变器的电流偏差量,将负载电流作为外部扰动信号来抑制非线性负载的干扰,以满足对负载电流的前馈控制需求。通过仿真实验验证了该方法具有较好的前馈控制效果。

电压源型逆变器对弱电网系统稳定性和风电场输出有功功率相关性的影响

电压源型逆变器的应用可能会在风电场并网系统中引起次同步振荡事故,严重影响电力系统安全稳定运行。为了研究电压源型逆变器和风电场输出有功功率对电网稳定性的影响,本文建立了一个基于阻抗的并网系统模型,分析了影响输出有功功率与系统稳定性相关性的主要因素。结合PSCAD/EMTDC时域仿真实验,分析了影响风电场与弱交流电网稳定性的相关性主要因素。结果表明,影响风电场与弱交流电网稳定性的相关性主要因素包括:电压源型逆变器的内环、外环和锁相环参数。而且在不同的风电场输出有功功率下,电压源型逆变器控制回路参数与系统稳定性之间的相关性是不同的。

LC滤波电压源型逆变器闭环控制策略综合对比与设计

从控制器所在坐标系、控制器结构、控制器设计3个方面详细分析和比较了LC滤波电压源型逆变器(VSI)不同闭环控制策略之间的区别与联系,指出了单独采用谐振控制器在无输出电压解耦的情况下能得到较好的控制效果,但在有解耦时会引起系统发散。同时,讨论了单电压环控制与双闭环控制的区别。最后,针对不间断电源带电机负载的应用场合进行了VSI控制器设计。实验结果表明,使用文中的设计方法与结论,能够加快控制器的设计过程,并且得到较满意的控制效果。

LC滤波型逆变器加权双矢量模型预测控制方法

随着新能源技术的发展,模型预测控制(MPC)被广泛应用于LC滤波型电压源逆变器系统中。针对常规调制双矢量MPC策略中矢量作用时间不可灵活调节,导致不能实现控制误差最小化的问题,提出一种改进的电压矢量作用时间可调的加权双矢量MPC方法。通过在双矢量作用时间中引入可变权重因子m作为比例因子,以最小化代价函数为目标计算该可变权重因子m的值,求得加权双矢量作用时间以实现最优控制。实验分析表明,所提方法具有更好的电压跟踪能力,可降低LC滤波型电压源逆变器输出电压的总谐波失真(THD)值。

配电网三相电压源型逆变器的接口滤波器设计研究

为降低逆变器产生的谐波电流,在三相电压源型逆变器(VSI)与电网间通常需要接入网侧接口滤波器。然而,由于配电网本身是一种弱电网,是非理想电网,因此,通常只能将其等效为电压源串联阻抗,这样,当有多台带滤波器的VSI接入配电网时,VSI之间就可能产生交互作用。文章研究了当多台带滤波器的逆变器通过阻抗耦合时的不稳定现象,证明了即使配电网中各VSI的接口滤波器参数的设置满足单独接入要求,仍然会产生谐振现象;此外,研究了参数选取的稳定域,采用小信号环分析法,对稳定性问题进行了评估,并且对采用阻抗法时不稳定边界进行了定位。最后,通过逐周期仿真和实验验证了该谐振现象以及重要设计参数的稳定性边界值。

应用于LC型逆变器电容电压有源阻尼控制的微分器

以单相LC型离网逆变器为研究对象,针对传统微分器的不足,提出一种改进型数字微分器设计方法,改进型微分器与理想微分器的频率特性基本相同。最后,将改进型的微分器应用于电容电压有源阻尼控制策略中,硬件实验结果证实了所提方法的可行性。

弱电网下电压源型逆变器多机系统交互影响及失稳机理研究

在高比例可再生能源并网的背景下,新型电力系统的建设和安全高效运行与大规模并网逆变器的动态特性密切相关。目前针对电压源型逆变器并网系统的研究大多将多机系统视为单机系统展开分析,实际上,电压源型逆变器多机间存在着交互作用且不容忽视,因此该文对多机系统展开了研究。该文从外环控制的角度出发,建立了电压源型逆变器单、双机系统小信号模型,采用特征值分析、参与因子理论和电磁暂态仿真分析相结合的方式,对比分析了定功率因数控制、混合控制策略、交流侧恒定电压控制3种不同外环控制策略对双机系统的影响,揭示了定功率因数控制的失稳机理。研究的结果和结论表明:电压源型逆变器多机系统采用混合控制策略并网更有利于功率向外输送;交流侧恒定电压控制方式的响应速度主要受到有功控制环节积分增益的影响;定功率因数控制受限于无功调节能力不足和控制环节的延时,在弱电网下稳定性较差。

电压源型逆变器的RISE控制

为提高电压源型逆变器的性能,针对其存在的动态未建模、参数不确定和负载扰动等不利因素,提出改进的误差符号积分鲁棒(robust integral of the sign of the error,简称RISE)控制策略.首先,根据电路理论建立包含匹配干扰和不匹配干扰在内的系统模型;其次,通过引入辅助状态变量,将不匹配干扰转移至控制通道,从而得到等价的集总干扰;再次,设计改进的RISE控制,其中的积分鲁棒项可处理集总干扰,使系统获得渐近跟踪性能;最后,通过仿真验证该文改进RISE控制的优越性.仿真结果表明:相对于双环比例积分(proportional integral,简称PI)控制、传统RISE控制,改进RISE控制的阶跃响应性能更出色、d轴电压暂态波形更平滑、抗负载扰动能力更强、稳态性能更优异.

电压型逆变器式有源滤波器分析

分析电容器 C 的初始充电过程和电压型逆变器式有源滤波器的稳定工作状态。提出四个用于判定该种有源滤波器工作状态和有助于该有源滤波器设计的参数。对充电过程的分析结果表明,此种有源滤波器无需附加设备就能自动完成充电过程。除此之外,作为稳态分析的结果,给出确定电压型逆变器式有源滤波器元件参数的原则。

逆变器模型分析及死区补偿控制策略研究

研究并设计一种交流伺服系统内电压源型逆变器死区补偿控制策略,根据电机驱动系统逆变器结构模型,考虑逆变器内开关器件及输出特性,以抑制死区效应,改善逆变器输出电流为目标,分析得出电压源型逆变器死区补偿控制算法。该方法根据电机电磁响应远超前机械响应的特性,考虑死区时间影响,建立电机dq轴下电压动态方程,并构建定子感应电动势变化量与dq轴电流变化的关系,从而计算得出死区扰动补偿电压,并实现在线死区补偿,仿真结果表明,所提方法可有效降低电机相电流谐波畸变率,改善电流波形正弦度,抑制电磁转矩脉动,从而提升系统电流控制性能。

基于重复控制的电压源型逆变器输出电流波形控制方法

该文将重复控制和状态反馈方法用于一种混合有源电力滤波器中的电压源型逆变器的输出电流波形控制,其中状态反馈环节保证了系统的稳定性,而重复控制环节提高了输出电流波形的跟踪精度。文中详细分析了控制器的设计思路和频率特性。实验结果表明采用该方法后,可以取消逆变器输出滤波器中的电阻元件,减小运行损耗,同时显著改善滤波效果,适合于高电压大电流场合的谐波治理。

三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器

提出一种三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器。该补偿器主电路由具有独立直流侧电容的三相电压源型逆变器通过单相耦合变压器级联而成,耦合变压器的容量为补偿器容量的1/3,具有逆变器中开关器件的开关应力小、直流侧电容电压波动小、补偿电流的波形品质好等优点。采用移相脉宽调制技术可以在不改变输出电压品质的情况下降低逆变器的开关频率,将输出电压的谐波主频带推至3倍开关频率附近,采用d-q解耦控制可提高补偿器的响应速度。考虑到补偿器中各逆变器可能存在参数不一致的问题,对各逆变器的直流侧进行电压平衡控制,仿真实验证明了该补偿器及其控制方法的正确性和有效性。

基于无源哈密尔顿系统理论的LC滤波并网逆变器控制

并网逆变器及其控制是分布式发电和微电网技术中的一个重要组成部分。建立了LC滤波并网逆变器的无源哈密尔顿系统数学模型,并在此基础上提出了一种新的控制策略,可以很好地满足电网对并网逆变器动态、静态性能和谐波抑制能力的要求。此外,还提出了一种基于同步旋转坐标系的无锁相环参考电流生成算法,可以克服传统锁相环锁相不准的不足。最后,利用电磁暂态综合分析程序PSCAD/EMTDC的仿真试验验证了所提方法的正确性和有效性。

新型PWM逆变器输出无源滤波器的研究

研究了变频器在长线传输时产生的过电压问题,理论分析表明,电动机端过电压与PWM变 频器采用的开关器件上升时间和PWM变频器与电动机之间的电缆长度密切相关:上升时间越短, 电缆长度越长,电压反射现象越显著,过电压也越高。为消除PWM变频器长线传输时在电动机端产 生的过电压等负面效应,提出了一种逆变器输出无源滤波器。实验研究验证了该滤波器能够将变频 器输出的PWM电压滤成近似正弦波,从而有效地抑制电动机端的过电压。这种滤波器还可以有效 降低共模电压。文中分析了这种滤波器的共模结构及其可以降低共模电压的原因,实验验证了设计 思想的正确性。同一种结构的滤波器能够同时消除差模dv／dt和共模电压,减小了滤波器的体积和成 本,结构简单,是一种消除逆变器输出负面效应的有效手段。

兼有共模电压抑制作用的逆变器输出无源滤波器

提出了一种以差模电压滤波为主 ,兼有抑制共模电压作用的逆变器输出无源滤波器。该滤波器是在基本RLC滤波器基础上通过在滤波电感上增加附加绕组来实现的。其特点是将两种滤波作用有机结合。仿真及试验表明 ,在满足差模滤波要求的同时 ,可减小共模电压有效值约6 0 %。文中示出了该滤波器的基本结构及其差模和共模等效电路 ,分析了差模和共模电压转移函数 ,给出了滤波器参数的工程计算方法 。

新颖的单相电压型准Z源逆变器

提出了一种电压型准Z源逆变器电路拓扑与控制策略,对构成这种逆变器的电路拓扑、具有阻抗网络储能电容电压前馈的输出电压瞬时值反馈单极性SPWM控制策略和稳态原理特性进行了深入的分析,获得了重要结论和关键电路参数的设计准则。这种电路拓扑是由大升压比阻抗网络、单相逆变桥和单相LC滤波器依序级联构成,其中大升压比阻抗网络是由储能电感L0和依序级联的2个相同的DLCC型二端口阻抗网络单元串联构成。理论分析和实验结果表明,这种逆变器具有电路拓扑简洁、升压比大、功率密度高,输出波形失真度低、可靠性高,输入电压配制灵活、成本低、应用前景广泛等优点。

电压源型逆变器三角载波电流控制新方法

该文分析了三角载波电流控制传统方法的频率特性和PI调节器中的积分系数取值对该频率特性的影响 ,如果用一阶惯性环节去近似地模拟逆变器的频率特性 ,则会有一定的误差。根据对给定扰动进行预先补偿的原理 ,在反馈控制的基础上 ,加了对给定扰动 (Vo 和逆变器的输出阻抗 )的补偿环节 ,提出了三角载波电流控制新方法。该方法充分发挥了前馈控制和反馈控制的优点 ,在跟踪性能方面要比传统控制方法优越。频域特性方面的分析结果和两个典型算例 (梯形波和有源滤波 )的计算结果都证实了这一结论。而且新控制方法由比例、微分和加法等基本环节构成 ,这些基本环节比较容易实现 。

基于逆变器多重化的串联混合型有源滤波器的仿真研究

针对串联混合型有源滤波器的特点,提出了用电流型逆变器多重化技术来减小输出电流谐波,从而等效地增大了串联有源滤波器的谐波阻抗,进一步隔离了谐波源在电源与负载间的互串。该方案有效地减少了电源电流谐波畸变率,仿真结果验证了方案的可行性。

新颖的单级三相电压型准Z源光伏并网逆变器

提出了一种新颖的强升压能力的单级三相电压型准Z源光伏(photovoltaic,PV)并网逆变器,并对这种逆变器的电路拓扑、改进的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略和低频工作模式、高频开关过程、外特性等稳态原理特性进行了深入研究,获得了重要结论和电压传输比表达式。该电路拓扑是由大升压比准Z源阻抗网络、三相逆变桥和三相LCL滤波器构成,该改进的SVPWM控制策略为大升压比阻抗网络储能电容电压控制和光伏电池最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)外环并网电流内环控制。实验结果验证了采用改进SVPWM控制策略的准Z源逆变器的实际性能。所提出的准Z源逆变器为实现低输入电压或宽变化范围输入电压的新能源并网发电提供了一种有效方法。