基于COOT优化算法和改进型重复PI控制的三相LCL型光伏并网系统

为提高光伏并网发电的发电效率,提出了基于COOT优化算法和改进型重复PI控制的三相LCL型光伏并网系统。COOT优化算法用于前级MPPT算法,可以准确快速追踪到光伏发电系统全局最大输出功率;改进型重复PI控制用于后级逆变,通过阻尼因子设计LCL有源阻尼控制,在数学建模过程中把采样计算延时以及PI控制考虑进去,最后加入重复控制;为了减少奇次谐波,采用级联式重复PI控制结构;同时针对电网频率波动时重复控制策略控制效果降低的问题,采用一种基于拉格朗日插值原理的频率自适应级联式重复PI控制。基于所提出的控制策略,利用Simulink仿真平台对系统进行了建模仿真,仿真结果表明了所提控制策略的正确性和可行性。

采用PI+重复控制的并网逆变器控制耦合机理及其抑制策略

对于并网逆变器系统而言,为了抑制并网电流谐波,提高稳态控制精度,常采用重复控制。单一的重复控制动态性能差,PI+重复控制由于动态性能好、稳态精度高而被广泛应用。然而,比例积分(proportional integral,PI)调节器和重复控制器之间存在控制耦合,在动态过程中使并网电流发生畸变。该文分析了控制耦合机理,提出一种基于改进型重复控制的并网逆变器控制方法,一方面利用零相位跟踪控制(zero phase error tracking control,ZPETC)改善了系统的动态性能;另一方面通过对指令信号的动态延迟处理,抑制了控制耦合。最后通过仿真和实验表明理论分析的正确性和控制策略的有效性。

采用PI+重复控制策略的配电网有源电流消弧方案

为解决配电网单相接地故障时由于有源消弧系统注入补偿电流偏差导致故障残流较大的问题,给出一种基于PI+重复控制策略的有源电流精细消弧方案。有源消弧控制系统采用电压前馈环节以消除中性点电压干扰的影响,并且引入PI+重复控制的复合控制策略相比,对PI+重复控制器的参数进行设计,提高交流信号跟踪性能。较传统的PI控制策略,提出的PI+重复控制的复合控制策略实现了对注入补偿电流的工频以及五七次分量的无静差跟踪,提升有源电流消弧系统的故障残流的抑制能力。仿真和实验结果表明:相比PI控制,PI+重复控制策略能将注入电流与指令电流的偏差从14.85%降低到3.27%;不同接地电阻情况下单相接地故障残流补偿率得到提升,如经1.4Ω电阻的接地故障时其补偿率由79.67%提升到94.74%,能较好地达到接地残流全补偿目的。

基于重复PI的LCL并网逆变器控制参数设计

目前普遍根据小增益定理对重复控制参数进行整定,但该方法设计的参数只是系统稳定的充分非必要条件。为此,提出基于极点分布的重复PI控制器参数设计方法,通过对闭环系统的误差传递函数进行分解,弱化了PI和重复控制器之间的耦合,使参数设计过程更清晰。此外,以极点距z平面原点距离最近为目标设计重复控制参数可得到系统稳定的充要条件,同时避免了采用极点分布法的复杂性。仿真结果证明了所提参数设计方法的有效性。

基于PI+重复控制的单相逆变器研究

逆变系统中,PI控制对低次谐波的抑制能力不够,而重复控制的时延环节注定了第一个周期无输出,影响系统的快速响应性。文中尝试在逆变器控制中融合PI的动态响应性能和重复控制对周期性扰动信号的抑制能力,提出了一种将PI和重复控制并联的控制方案,然后分析被控对象特性,依次设计PI控制器和重复控制器参数,最后通过仿真和实验验证了该方案的可行性。

基于改进型重复PI控制的三相并网逆变器

针对三相大功率并网逆变器在开关频率较低情况下采用传统重复PI控制策略所存在的控制精度问题,提出了一种降低其输出并网电流THD的改进型重复PI控制策略。该策略基于线性插值理论计算出重复控制相位补偿中的分数拍提前,从而实现了电网全周期范围内的任意相位补偿,克服了整数拍相位补偿精度不高的问题,改善了并网电流的波形质量,同时对降低LCL型滤波器的体积和成本也起到了良好的作用。基于所提出的控制策略,利用MATLAB/Simulink仿真平台对系统进行了建模仿真。仿真结果表明了所提控制策略的正确性和可行性。

基于分数阶重复PI控制的并网逆变器设计

针对三相LCL型并网逆变器并网电流中存在周期性谐波以及滤波电路产生谐振尖峰的问题,提出一种基于分数阶相位超前法的重复PI复合控制方案。采用分数阶相位超前设计,克服整数阶相位超前法相位校正精确度不高的问题,保证系统的稳态输出特性;将LCL滤波器中电容并联的电阻进行等效,替代重复控制补偿器中的低通滤波器,简化重复控制器的参数设计;在重复控制器中叠加PI控制,克服了重复控制器动态响应差的问题。通过仿真分析和实验验证,结果表明该方法提高了系统的稳态性能和动态响应速度。

基于ELM优化PI+重复控制策略在APF中的应用研究

针对传统有源电力滤波器(APF)难以适应非线性负载高电压大功率电网环境且PI参数调整缓慢的问题,基于模块化多电平换流器(MMC)的APF结构,提出一种采用极限学习机(ELM)优化电流内环PI+重复控制策略。构建基于5电平MMC拓扑结构的APF仿真模型及实验平台。仿真研究结果表明,优化后的控制策略所得负载电流THD较传统PI控制减少4.99个百分点,较PI+重复控制减少3.12个百分点。实验结果表明,补偿后的电流谐波含量较补偿前降低22.77个百分点,优化后的控制策略大大提高了系统的响应速度及补偿精度。

基于重复PI控制的光伏并网逆变器

针对传统PI控制无法实现无静差跟踪的缺点,对逆变器的控制策略进行改进。电压前馈补偿可以抵消电网作用,使系统近似成为一个简单的无源跟随系统。基于内模原理的改进型重复PI控制策略,对于消除非线性负载及其他周期性干扰引起的波形畸变具有明显的效果。仿真结果表明,并网电流波形良好,并网电流基本与电网电压同频同相,并网的功率因数近似为1,完全满足设计的要求。

基于模糊滑模与PI+重复控制的电压型PWM整流器研究

针对传统PI控制方式下三相电压型PWM整流器动态响应特性、抗干扰能力较差的问题,提出一种双闭环控制策略.该控制策略电压外环采用鲁棒性较高的滑模控制来稳定直流侧电压,结合模糊控制有效减小系统在滑模面上的抖振;电流内环采用并联式PI+重复控制,保证反馈值迅速跟踪给定值,同时拥有较高的抗干扰性和较低的稳态误差.最后利用仿真软件进行了仿真实验.仿真结果表明,本文的控制策略可以实现PWM整流器单位功率因数运行,并且拥有较好动态响应特性以及较强的抗干扰能力.

基于双PI+重复控制的光伏逆变器谐波抑制策略

针对光伏逆变器并网电流谐波较大的问题,首先对三电平逆变器的主电路结构进行了分析,得出了网侧输出电流的数学模型,并分析了该模型下逆变器谐波产生的机理。在分析了传统的PI+重复控制的基础上,针对传统PI与重复控制相互耦合容易导致等效重复控制对象不稳定的问题,提出了一种双PI+重复控制(double proportional integral+repetitive control,DPI+RC)的控制策略。采用PI补偿,在保证了传统PI+重复控制系统跟踪的快速性和准确性前提下,确保了系统的稳定性。最后,通过仿真和试验分析,验证了该控制策略对谐波抑制的有效性和可行性。

基于改进PI+重复控制的光伏逆变器谐波抑制方法

鉴于光伏逆变器与有源滤波器结构上的相似性,开发兼具谐波抑制功能的光伏逆变器有重要意义,对谐波分量的相位和幅值的准确跟踪与快速响应是光伏逆变器有效用于谐波抑制的保证。本文提出了一种基于改进PI+重复控制的光伏逆变器谐波抑制控制方法,该方法能够使光伏逆变器在利用PI控制器输出基波有功功率的同时,通过重复控制器输出较高精度的谐波电流补偿,同时考虑到重复控制器存在一周波延迟而动态响应差,加入谐波分量前馈控制以加快谐波抑制的动态响应速度。最后,仿真结果表明,与传统的谐波抑制方法相比较,所提控制策略在较少的计算量下实现多次谐波抑制,能够保证光伏逆变器的有功输出及谐波抑制的稳态精度与动态响应速度。

基于重复控制的SVPWM三相CVCF逆变电源波形控制策略

为了提高三相逆变电源输出电压波形质量,提出了一种基于dq同步旋转坐标系下的重复控制和传统PI控制相结合的控制策略。系统利用重复控制抑制谐波扰动,利用传统PI控制抑制基波扰动和加快负载扰动时系统的动态响应过程。这些特点均在在一台50 kV·A的实验样机上得到了验证。

小型离网风力发电系统逆变器控制研究

针对风力发电系统受环境影响较大,如风速变化影响导致发电机输出电压的不稳定与系统启动瞬间及负载突变对电能影响,进而破坏用电设备的问题,重复控制具有静态性能佳,而PI控制有动态性能好的优点,采用重复+PI控制策略,解决逆变直流侧电压波动、系统启动瞬间、负载突变引起的电压波形畸变,提高系统的动、静态性能,减少电压谐波含量,进而改善输出电能质量。通过仿真验证控制策略的优越性,明显改善输出电能的质量,使电压谐波控制在1.5%内。

基于一种新型控制算法的无桥PFC设计

电力电子装置的广泛使用给电网带来了大量谐波污染,导致电能利用效率下降、电气设备受损等一系列问题,因此设计一种高效率的AC/DC变换器显得刻不容缓。提出一种应用于车载充电系统的、基于新型控制算法的无桥PFC,通过DSP采样输入侧的交流电流,使用基于广义二阶积分(SOGI)的单相软件锁相环对该电网电压进行锁相,控制算法部分使用改进电压外环、重复控制和PI控制作为控制内环,改善输入侧的功率因数,提高电能利用率。实验证明,该PFC电路可以输出较为稳定的直流电压,并且保证输入电流的相位与功率因数。

具有APF功能的并网逆变器控制策略研究

大量电力电子装置接入电网及分布式发电系统参与并网发电,产生了大量谐波及无功,导致电能质量下降。针对这一问题,分析并联型有源电力滤波器(APF)与非隔离型并网逆变器在主电路结构、控制及功能上的异同,应用基于双闭环并网控制和瞬时无功功率理论的谐波电流检测原理,设计了一种单独PI双闭环统一控制策略,以及PI+重复控制的复合统一控制策略,并进行系统仿真分析。由仿真分析结果可知:复合控制策略可以在节约APF成本的基础上实现并网逆变和有源滤波功能,且效果良好。

不平衡负载下SVG分序控制策略研究

不平衡负载接入电网会导致系统电能质量降低,通常采用静止无功发生器(SVG)实现无功补偿。针对三相四桥臂SVG拓扑结构,首先通过理论分析,提出了一种新型的分序控制策略。该策略通过信号延迟对消法(DSC)分离出电网电流和负载电流的正、负序分量,在两相静止坐标系下分别补偿电网的正序和负序电流,采用快速重复控制和PI控制相结合的方法补偿零序电流。然后在Matlab/Simulink平台进行系统仿真,最后搭建了样机进行实验验证。仿真及实验结果表明,新型分序控制策略对平衡电网电流,补偿系统无功功率有很好的效果。

基于复合控制的并网逆变器控制策略研究

在讨论三相并网逆变器传统控制策略局限性的基础上,对并网逆变器采用串并联结构PI+改进型重复控制策略的可行性进行分析,分别在系统稳定性以及补偿器的设计方法等方面作了较为详细的分析和推导,并提出具有统一结构的简化的补偿器设计方法—等效控制对象方法。对比分析了串并联结构的PI+改进型重复控制策略的优缺点及应用场合。最后通过1台20 kVA的并网逆变器样机,在电网电压存在畸变的条件下进行实验,对理论分析及提出的补偿器设计方法进行验证。

基于改进有限状态多步模型预测控制的MMC-APF技术研究

基于模块化多电平变换器的有源电力滤波器MMC-APF(modular multilevel converter-based active power filter)是用来处理非线性负载对电网带来的污染问题最有效的拓扑之一。提出了一种基于改进有限状态多步模型预测控制的MMC-APF,仅通过基波同步旋转坐标系实现对所有谐波的控制。首先,使用PI加重复控制的电流环复合控制得到上、下桥臂预导通子模块数,在此基础上进行多步交流侧电流模型预测,最终得到桥臂投入子模块数的最优解,缩小了寻找目标函数最优电平的搜索范围,无需设计权重因子,每相桥臂子模块的总投入数为[N-1,N+1],交流侧输出电平数最大可达2N+1,提高了MMC-APF交流侧电流补偿精度,并改善了系统动态性能。最后,搭建了MMC-APF平台,仿真和实验结果与理论分析一致,进一步验证了所提研究方案的可行性和有效性。

基于储能型APF的微电网电能质量综合治理

将微电网中储能系统与有源电力滤波器(APF)结合,构成储能型APF,既可治理微电网中的谐波、无功及不平衡电流,又能平抑功率波动。针对谐波检测,提出一种改进的四线制ip⁃iq谐波检测法,基于自适应陷波器锁相环(ANF⁃PLL)代替传统的同步旋转坐标系锁相环,实现在电网电压不平衡且畸变时仍能准确地提取基波正序相位,并使用滑动均值滤波(MAF)提高检测精度。同时为了兼顾系统的动态与稳态性能,在αβ0坐标系下通过单电流环重复+PI控制跟踪指令电流,无需派克变换和解耦,简化控制器设计。仿真结果表明,微电网系统投入储能型APF后,各相电流THD及中性线电流下降明显,且三相基本平衡,总体治理效果显著。