三相并网逆变器的分数阶PCI控制技术

针对比例谐振和比例复数积分控制器都存在谐振项带宽偏低的问题,提出一种更具普遍形式的分数阶比例复数积分控制器。首先,论证比例积分、比例谐振和比例复数积分等控制器均是分数阶比例复数积分的特殊形式,给出分数阶比例复数积分的谐振项带宽与阶次的关系,并合理选取控制器阶次;其次,构建三相并网逆变器在分数阶比例复数积分控制下的数学模型,证明系统的输出不存在稳态误差,并利用开环截止频率和主导极点确定相关参数;最后,进行对比仿真测试,结果验证了所提控制算法的有效性和优越性。

三相并网逆变器基于a,b,c坐标系的QPCI控制策略

三相并网逆变器电流控制中,准比例复数积分(QPCI)控制在消除稳态误差和保障系统稳定性方面具有较好的优势。传统观念认为QPCI控制只能在静止a,0坐标系下实现,而无法在三相a,b,c坐标系下实现。为解决这一问题,在此提出一种基于三相a,b,c坐标系下的QPCI控制策略。在a,0坐标系QPCI控制结构图的基础上,推导出QPCI控制器在静止坐标系a,b,c下的数学模型,再结合三相系统特点,构建出三相a,b,c坐标系下QPCI控制结构图,减少坐标变换运算,使得控制结构简单、易于实现。对提出的新策略进行了详细理论分析和仿真研究,并建立了 LC型三相并网逆变器实验平台研究,实验结果验证了提出方法的可行性和有效性。

三相并网逆变器模糊PCI控制方法

为了优化对并网逆变器的控制效果,提出了一种可自适应消除交流扰动信号的模糊比例复数积分的控制方法。该控制方法对特定频率的交流扰动有零稳态误差调节的特性,较传统比例积分控制有更好的控制效果。在并网电路中采用LCL型滤波器,以反馈的电容电流作为控制内环,构成有源阻尼控制方法,既能够有效抑制LCL电路的谐振,也能对并网电流中的高次谐波有明显的抑制作用。最后通过仿真和实验验证了所提方法的有效性和优越性。

基于改进PCI控制器的光伏并网逆变器的直流分量抑制策略

针对非隔离型光伏并网逆变器存在直流分量注入问题,提出一种基于改进比例复数积分(PCI)控制器的直流分量抑制策略。将直流分量当作系统的扰动,设计相应的扰动观测器(DOB),利用DOB对系统中的直流分量进行实时观测,并基于直流分量的观测值设计补偿环节,实现对直流分量的抑制。此外,针对系统在传统PCI控制器控制下存在系统相位裕度不足的问题,将传统PCI控制器的实数形式的谐振系数替换为复数形式,在复数域下设计改进型PCI控制器,提高系统的相位裕度。最后通过仿真与实验验证所提控制策略的可行性与有效性。

基于QPCI控制的微电网并网逆变器控制技术研究

为了保证微电网中并网逆变器在基频附近也具有较好的动稳态特性,提出一种准比例复数积分(QPCI)控制策略。首先结合单相并网逆变器数学模型进行静稳态理论分析;其次采用延时法虚拟坐标系和全通滤波器实现基于QPCI控制的单相并网逆变器的直接电流控制;对2种控制方案进行对比,发现采用全通滤波器实现QPCI控制简单易行。最后通过仿真和实验进行有效性验证,结果表明QPCI控制的单相并网逆变器在基频附近具有良好的静稳态性能。

基于PCI控制的MMC-HVDC系统稳态控制策略研究

模块化多电平柔性直流输电系统MMC-HVDC常规采用比例积分双闭环控制,在两相旋转坐标系下存在电流耦合项需要加入前馈解耦控制,为了简化控制器,采用比例复数积分PCI控制在两相静止坐标系下对电流内环进行设计。将PCI内环与功率外环结合,提出基于PCI控制的稳态控制策略。通过电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对上述控制策略进行仿真研究。仿真结果表明,所设计控制器稳态跟踪性能好,且外环功率控制相互影响更小,控制策略是有效的。

三相并网逆变器比例复数积分电流控制技术

传统PI控制无法消除并网交流电流稳态误差,但关于稳态误差存在的根本原因相关文献描述较少。为揭示其本质,首先建立并网电流控制模型,然后通过叠加定理和频域分析得出结论:并网交流电流零稳态误差控制条件为:系统控制器在并网电流频率处具有无穷大增益,而PI控制不具有该特性。在该结论基础上,提出一种可消除并网交流电流稳态误差的比例复数积分(proportional complex integral,PCI)控制,给出一套控制器参数整定方法,并采用TMS320F2812 DSP实现系统的数字化控制。在理论分析的基础上进行仿真和实验研究,通过与PI控制对比验证PCI控制的有效性。

三相四线变换器相位补偿控制策略研究

比例复数积分(proportional complex integral,PCI)控制器作为一类基于内模原理控制器的最小构成单元,可用其构造同步坐标系下的比例积分控制器、比例谐振(proportional resonant,PR)控制器、重复控制器。但在上述构造过程中需将各PCI控制器增益取为相同值,此举将降低控制器增益的调节自由度,增大设计难度。该文在获取准PCI控制器的基础上,利用复数形式的增益系数,形成相位补偿准PCI(phase compensation quasi PCI,PCQPCI)控制器,将其与PCQPR相配合,对电压外环正/负序分量和零序分量进行控制,从而实现对三相四桥臂逆变器的恒压恒频控制。所提出的电压外环控制器方案能够独立地对任意次序分量进行相位补偿,提高控制系统的响应速度和稳定裕度。通过频域方法和线性二次型调节器完成对控制器参数的整定。最后通过仿真和实验,验证所提算法的可行性和有效性。

基于比例复数积分的风力发电并网逆变器控制方法

针对现有新能源并网逆变系统存在控制算法复杂和硬件锁相环带来的成本增加等问题,该文提出了一种基于比例复数积分控制的双闭环控制新方法。该控制方法以比例复数积分控制作为电流内环,以功率源形式直流母线电压控制作为系统外环。前者解决了传统PI控制无法消除并网电流稳态误差的问题,后者实现了功率源直流母线电压的稳定,以保障并网系统正常可靠运行。该文对功率源输入并网逆变器的电流内环与电压外环的参数和性能进行了详细地分析,并搭建了基于Matlab/Simulink的仿真系统,验证了控制算法的正确性。在理论分析与系统仿真的基础上,采用TMS320F2812 DSP实现了系统数字化控制,并基于风力发电系统平台试验验证了所提出控制方法的可行性与有效性,结果表明网侧的功率因数保持在0.97以上,电网电流最大谐波约为2.13%,满足电网要求。

微电网孤岛运行模式下谐波电流抑制研究

微电网中采用下垂控制的逆变器对外呈现为近似电压源的特性,并经由线路阻抗连接到公共母线处。如果交流母线电压存在谐波分量,在线路阻抗较小的情况下将产生较大的谐波电流,进而降低母线电能质量,影响微电网安全有效运行,因此需对谐波电流进行相应控制。该文针对低压微电网中逆变器并联孤岛运行系统,提出采用准比例复数积分调节器进行谐波电流抑制的方法,该方法无需坐标变换,可直接针对特定次谐波电流进行控制,并且该复数调节器为一阶系统,较易于工程实现。最后通过仿真和实验对该方法进行验证。

光伏并网逆变器通用比例复数积分控制策略

比例复数积分控制是光伏并网逆变器电流控制方案之一。传统观念认为比例复数积分控制只能在三相正交坐标系(如静止αβ坐标系)下实现,无法在三相abc坐标系或单相坐标系下实现。为解决该问题,提出一种通用比例复数积分控制,该控制方案不仅可在三相abc坐标系下实现,也可在单相系统中实现。文中对提出的新方案进行理论分析和仿真研究,并建立基于TMS320F2812 DSP的数字化实验平台进行实验研究,结果验证了提出方法的可行性和有效性。

基于合成矢量的双级矩阵变换器驱动感应电机电流控制策略

将双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)作为感应电机的驱动装置,针对传统矢量控制中感应电机参数变化造成控制系统解耦不充分的问题,提出了基于合成矢量的TSMC驱动感应电机电流控制策略。对TSMC与感应电机合成矢量的数学模型进行推导和合理的简化。利用合成矢量根轨迹法设计出一种基于复数比例–积分控制器的电流闭环控制系统,解决了随着系统频率增加控制系统控制性能大大下降的问题,并降低了常规解耦控制系统对电机参数的依赖性。仿真结果表明:TSMC能提供满足感应电机调速要求的高质量输出电压和电流,所提出的控制策略能有效改善控制系统的动态和稳态性能。

基于比例复数积分控制器的模块化多电平换流器环流抑制策略

根据模块化多电平换流器相间环流二倍频负序性质,提出了一种基于比例复数积分控制器的模块化多电平换流器环流抑制策略,通过将比例复数积分控制器的谐振频率设置为二倍频负序电网电压频率实现相间环流抑制。该策略中比例复数积分控制器不存在系统参数,无需旋转坐标变换以及电流前馈解耦控制,避免了因系统参数变化而导致控制效果不佳的问题。Matlab/Simulink仿真实验验证了该环流抑制策略的正确性和有效性。

非线性负载下单相逆变电源电压波形控制策略

微电网中存在大量非线性负载,会对公共交流母线电压造成谐波污染,因此需对各分布式电源采取有效的电压波形控制技术。本文设计了具有频率带宽的准比例复数积分(QPCI)控制器,并在此基础上提出在基波、3次谐波和5次谐波处通过多个QPCI控制进行特定次交流信号的无差跟踪,同时引入负载电流前馈控制,降低逆变器谐波电流在电感上的谐波压降,进一步提高该分布式电源逆变器输出电压的电能质量。分别对比例积分(PI)控制器,多个QPCI控制器及引入中低频段的负载电流前馈的电压控制技术进行实验对比,结果表明,所提出的控制策略具有交变信号零稳态误差跟踪性能和抗干扰性能,并可以有效抑制谐波电流,改善逆变器的输出电压质量。

考虑电能质量优化的MMC-SST输入级控制策略

针对配电网中固态变压器(SST)网侧电压三相不平衡以及谐波污染时,电流负序分量激增影响网侧电流波形质量进而危及系统正常运行等问题,文中在SST输入级提出了一种可有效抑制电流负序分量的新型双序控制策略。首先介绍了模块化多电平变换器型固态变压器(MMC-SST)的运行原理及输入级数学模型,采用改进型二阶广义积分-正交信号发生器(SOGI-QSG)对网侧电压、电流等电气量进行正、负序分量的分离与提取。引入正交中间变量建立比例复数积分(PCI)控制器的数学模型,并在两相静止坐标系(αβ坐标系)中的正、负序模型下提出一种基于PCI的新型双序控制策略,对网侧电流的正、负序分量进行分序控制。最后,在Matlab/Simulink中搭建MMC-SST仿真系统,并与传统的比例积分(PI)控制、改进的PI双序控制进行对比,结果验证了所提基于PCI的双序控制策略的可行性与优越性。

基于混合控制的微网逆变器新型鲁棒下垂控制

采用一种混合控制的微网逆变器新型鲁棒下垂多环控制方式,来平稳逆变器间无功环流,提高系统暂态响应与系统抗干扰性。引入比例-积分-微分(PID)控制环节来调节逆变器并网机理,改善并联逆变器过渡特性,实现逆变器超精准度功率均分。引入虚拟复阻抗来减少线路阻抗与输出阻抗误差,提高系统电压与频率稳定性。引入新型鲁棒下垂控制方式来降低暂态分量幅值及抑制系统冲击电流。最后通过仿真分析与实验验证了该控制方法的正确性与实用性。

基于全通滤波器的比例复数积分控制分析

传统比例积分控制单相并网逆变器存在稳态幅值和相位误差问题,同时谐波成分较大。基于此,采用具有零稳态误差和低谐波注入特点的比例复数积分(PCI)控制方法,复数环节通过全通滤波器实现,在单相并网逆变器系统中,无需构造虚拟三相坐标系或者dq坐标系,简化了控制系统结构。用Simulink对相同条件下的PI和PCI控制进行了仿真分析,PI控制的单相逆变器输出电流THD值为0.83%,而PCI控制的THD值为0.46%,若再加入多重PCI控制,可降至0.25%。仿真结果验证了PCI控制下的单相并网逆变器具有良好的稳态性能以及对并网电流谐波的抑制作用。

光伏逆变器并网电流谐波抑制方法

为有效抑制三相光伏并网逆变器的并网电流谐波,提出一种比例复数积分谐波抑制方法。首先,介绍比例复数积分的由来及特性;然后根据其特性,结合PI控制方法提出一种组合谐波抑制方法,给出组合方法的控制框图,分析其稳定性和稳态误差;最后,搭建三相光伏逆变器的Matlab/Simulink仿真模型及实验平台,对理论分析的结果进行了验证。仿真及实验结果证明所提出的组合算法相对于PI控制,能够有效地抑制并网电流的低次谐波,减小稳态误差,具有良好的实际应用价值。

双模式逆变器独立供电稳定性能控制策略研究

微网中并网/独立双模式逆变器独立运行时常采用下垂控制策略,由于采用传统下垂控制策略时输出电压频率和幅值波动较大,以及电压控制采用dq坐标系下的PI控制策略引起电压电流耦合导致算法复杂的问题,提出将准比例谐振(QPR)控制和比例复数积分(PCI)控制引入下垂控制策略两种方案,基于αβ坐标系的这两种控制算法无需解耦,算法更加简单且能有效抑制电压波动。Matlab/Simulink环境中的仿真结果表明,两种控制方案都能明显减小电压频率和幅值的波动,进一步比较发现引入PCI的下垂控制策略响应速度更快,输出的功率和电压更加稳定。

一种基于光伏并网逆变器的复合控制策略研究

为了解决三相并网逆变器在常规比例积分(PI)控制下交流量会产生静差的问题,提出了一种基于积分(I)+准比例谐振(QPR)复合控制的三环控制策略。并网侧电感电流控制器用I+QPR复合控制器代替常规比例积分控制器,实现并网电流的无静差跟踪,同时采用有源阻尼控制抑制LCL滤波器带来的高频谐振问题。最后,在Matlab/Simulink环境下,设置参数进行仿真,对比常规双环控制和三环控制下的波形,验证了基于该复合控制的三环控制策略的可行性,也验证了所提出的控制策略在实现无静差跟踪方面具有一定优势。