A Control Strategy for Grid-connected Inverters With LCL Filters

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比，利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果，特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势，但是仅采用直接入网电流控制时，LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制，电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素，且可以直接控制入网电流的单位功率因数，采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼，从而可抑制系统振荡，增加系统稳定性。对该方案进行系统建模，并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明，该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行，同时又具有良好的稳态和动态性能。

基于双重约束的并网逆变器电流自动化控制方法研究

为降低并网逆变器逆变的并网电流畸变率,提出基于双重约束的并网逆变器电流自动化控制方法。以典型的三相LCL并网逆变器为例,分析其运行状态;并确定并网逆变器在进行逆变转换时,谐波对于逆变器并网电流的影响,计算并网逆变器环路增益函数;采用输出电流直接前馈的改进阻尼控制方法实现电流自动化控制,并引入全局-局部稳定双重约束原则,确定最佳的谐振抑制参数,提升电流的控制效果。测试结果显示,该方法的并网逆变器的电流畸变率均低于5%,电流跳变过程中,可在0.2 s内有效控制跳变电流结果。

不平衡负载下并网逆变器功率解耦控制方法

为了解决并网逆变器在不平衡负载下有功功率和无功功率为耦合影响状态、关联复杂,导致控制精度不佳、响应慢等问题,提出不平衡负载下并网逆变器功率解耦控制方法。根据并网逆变器拓扑结构获取并网逆变器功率,对并网逆变器有功功率与无功功率实行解耦,并通过带比例系数的双闭环功率控制器,完成并网逆变器功率解耦控制。在此基础上,通过遗传算法进行控制参数优化,获取比例系数的最优解,进一步提高并网逆变器功率解耦控制能力。实验结果表明:解耦后的控制方法在并网逆变器响应功率与给定功率上基本一致,解耦后的功率波动范围降低了8 kW,功率控制电流和功率波动最小,具有良好的控制效果。

三相LCL型并网逆变器双电流环控制器设计

并网逆变器在当前电网中具有举足轻重的地位。本文针对三相LCL型并网逆变器进行了研究,建立了其数学模型,给出了其双电流环控制器的设计方法,并针对于常规双电流环控制稳定裕量低的弊端,提出了一种改进型双电流环控制策略。最后,进行了仿真验证,分析表明,在较为理想的模型下,两种双电流环控制策略均具备较为优秀的控制效果,但在非理想模型下,所提改进型控制策略具备更大的稳定裕量,更适合在实际数字控制系统中应用。

基于机器学习的分布式发电并网保护研究

由于分布式发电的接入和退出随时可能发生,对电网的影响也更为复杂,因此为了确保分布式发电并网系统的稳定运行,提出基于机器学习的分布式发电并网保护方法。针对分布式发电并网系统中存在故障、扰动以及孤岛事件,利用机器学习算法中的支持向量机建立分类器模型,对上述事件进行分类检测;设计双重滤波的协调控制策略,提高分布式发电并网在扰动事件和故障事件下的功率稳定性;通过变系数下垂控制策略,对系统直流母线电压控制,提高系统在孤岛运行状态下的电流质量。实验结果表明,所提方法可有效控制分布式发电并网的功率,保持电流稳定,具有良好的事件识别能力和保护能力。

改进光伏并网逆变器双闭环控制策略

针对光伏发电系统逆变器采用双闭环控制时,在电网侧负载电流扰动较大的情况下,由于对电感电流的限制,负载电流的变化也会受到限制,从而导致波形畸变的问题,提出一种改进的控制策略,将电网电压前馈控制引入双闭环控制环节实现复合控制,抑制电网侧电流电压波动对系统的影响,实现光伏并网逆变器的功率控制。采用两级式光伏发电并网系统模型,在光照强度发生变化的条件下,仿真验证该控制策略的正确性与有效性。实验结果表明此策略能够使系统在光照强度突变的条件下迅速稳定,满足系统稳定运行的要求。

LCL并网逆变器的电流双闭环控制

采用LCL滤波器作为电压型并网逆变器与电网的接口,建立LCL滤波器的数学模型,提出一种基于电网侧电流外环、逆变器侧电流内环的LCL并网逆变器控制方法。该控制方法既能有效保护功率开关,又能保证系统稳定及并网电流的单位功率因数。针对该电流双闭环控制方法,给出一种基于赫尔维茨稳定判据及李纳德-戚帕特稳定判据的内外环控制器参数设计方案。进行了LCL并网逆变器并网运行仿真与实验。仿真和实验结果验证了所提LCL并网逆变器控制方法的正确性和可行性。

采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术

并网逆变器采用LCL滤波对高次谐波衰减效果显著,而且在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。但是,LCL为无阻尼3阶系统,易发生谐振。研究采用并网电流和电容电流双闭环控制策略对并网电流进行控制,采用电容电流闭环增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对电流双闭环方案进行系统建模和稳定性分析,并进行仿真验证。最后,采用电流双闭环控制策略进行并网实验,实验结果表明,该方案可有效地避免进网电流谐振和实现进网电流的高功率因数。

抑制电网背景谐波影响的并网逆变器控制策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但对电网背景谐波的抑制能力有限。提高系统环路增益可减小背景谐波的影响,但环路增益受系统稳定性影响,不可能无限增大。为有效抑制背景谐波的影响,推导LCL型并网逆变器所需要前馈电网电压的函数,并将其加入到原控制系统中,经过适当变换,提出一种基于网侧电感电压微分量和并网电流反馈的双闭环控制策略,其内环采用网侧电感电压微分量取代电容电流以阻尼谐振。该控制策略可有效抑制背景谐波对并网电流的影响,并且不需要检测电容电流。最后设计一台6 kW的原理样机,验证所提出的控制策略的正确性。

LCL滤波并网逆变器双环控制参数设计与优化

并网逆变器中LCL滤波器的谐振峰可能引起系统不稳定。为了抑制谐振峰的影响,可以采用电容电流内环、并网电流外环的双电流环策略控制并网电流,但由于内外环都是电流环,其控制带宽相差不大,传统方法中内外环独立设计可能导致内外环控制器难以协调工作。文中提出了一种控制器参数整体设计及优化方法,采用少自由度的极点配置方法得到控制参数,在考虑系统具有一定稳定裕度的情况下基于时间乘以误差绝对值积分指标进行参数优化。采用该方法可避免控制参数的多次调整,同时具有良好的鲁棒性。在一台并网逆变器上的实验结果表明,所提出的整体参数设计与优化方法可使控制系统得到良好的动稳态性能。

用于可再生能源发电的双频并网逆变器仿真研究

提出一种用于可再生能源发电的双频并网逆变器,该逆变器由2个标准三相桥级联而成,其中一个桥工作在高频,提高输出电流性能,另一个桥工作在低频,主要输出功率,从而降低开关损耗,提高系统效率。高频桥采用恒频电流跟踪控制,控制电路简单。仿真结果表明,该逆变器输出电流与电网电压同相,总的谐波畸变率低,向电网输出的电能质量高。

可用于光伏并网的双频逆变器控制策略

研究了一种新型双频并网逆变器,其中一部分工作在低频,采用电流滞环控制,快速跟踪高频单元电流,传递大部分功率;另一部分工作在高频,采用单周控制,改善光伏并网电流的动态性能,使并网电流和电网电压同频同相。以双频逆变器A相为例分析了其在4种不同工作模态下电流、电压的变化,建立了高频单元平均电路模型,通过理论分析,推导出了单周控制策略。利用Matlab/Simulink建立了仿真模型,验证了双频光伏并网逆变器能够大幅降低开关损耗,使并网电流的总谐波畸变率减小,提高了并网效率。

单相三电平并网逆变器的改进无差拍电流控制

传统无差拍电流控制策略的控制性能受滤波电感值变化的影响较大。在单相三电平并网逆变器中,首先引入易于DSP实现的双调制波三电平正弦脉宽调制(sine pulse widthmodulation,SPWM)方法,进而推导基于该方法的并网逆变器暂态数学模型。以此为基础,提出采用两次电流采样的在线电感辨识方法,结合数字低通滤波技术获得了实时电感辨识结果,并用于无差拍电流控制算法中,从而有效提高了并网电流控制性能。相应的实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

矢量模式单周控制的三相双降压式并网逆变器

提出一种新颖的三相双降压式并网逆变器,该逆变电路克服了传统逆变器的直通问题。采用空间矢量算法与单周控制相结合的方法,将三相母线交流电压划分为6个区间,在每个区间建立单周控制模型。采用这种控制器的三相双降压式并网逆变器具有效率高、开关频率固定和可靠性高等优点。在分析、建模的基础上进行了仿真研究,仿真结果表明,该逆变器具有良好的动、稳态性能,能以单位功率因数向电网输电。

基于背靠背双PWM变流器的飞轮储能系统并网控制方法研究

采用带LCL滤波器的背靠背双PWM变流器作为飞轮电机与电网进行能量交换的接口,提出一种飞轮储能系统并网控制方法。该方法由电网侧变流器控制和电机侧变流器控制两部分组成,并经过充电、预并网和并网运行三个阶段。在充电和预并网阶段,电网侧变流器采用不控整流方式,电机侧变流器先后采用速度外环和电压外环控制方式;在并网运行阶段,电网侧变流器控制采用基于电网侧电流外环、变流器侧电流内环的直接功率控制策略,控制并网有功功率的大小及流向;电机侧变流器控制采用直流母线电压外环、电流内环的双闭环控制策略,维持直流母线电压恒定。采用零极点对消降阶法及对称优化函数等效法分别设计电机侧内外环控制器参数。进行了飞轮储能系统的充电、预并网和并网运行实验。实验结果验证了所提飞轮储能系统并网控制方法的可行性。

一种光伏并网逆变器的双滞环SVPWM控制新算法

逆变器作为系统能量转换与控制的核心,其电流的控制设计至关重要。提出了一种改进的光伏并网逆变器双滞环电压空间矢量电流控制新算法。外环利用离散控制和无差拍控制原理,并在稳态和暂态时分别用2种不同的观测器模型预测指令电流,采用矢量合成控制算法。内环则利用逆变器输出电压及误差电流来判断参考电压矢量位置区域,选择最优电压空间矢量,直接在复平面上实施控制。结果表明,该算法不仅提高了电流动态响应速度,而且有效限制了误差电流,显著降低了逆变器的开关损耗。仿真和实验验证了该算法的有效性。

新型双Buck并网逆变器及其双二阶滑模控制

为了解决双Buck逆变器直流输入利用率低、磁件体积重量大的缺陷,提出一种新型双Buck全桥并网逆变器拓扑,所用器件较少,结构简单;且为使该新型拓扑输出高质量的并网电压和电流,采取以电容电压和电感电流双二阶的滑模控制策略。分析新型拓扑的工作模式和等效电路,给出双二阶滑模控制器的设计过程。仿真与实验结果表明,采用双二阶滑模控制策略下的新型双Buck全桥并网逆变器能够具有很好的动态和稳态性能,且输出的并网电压谐波畸变率小,对直流输入和电网电压扰动的抑制能力强,适应于新能源发电的并网。

基于双调制波的单相三电平并网逆变器及电流优化控制

三电平并网逆变器的调制策略复杂,难以直接用DSP芯片实现。本文提出只需DSP一个事件管理器的双调制波三电平SPWM方法,进而推导了基于该方法的并网逆变器暂态数学模型。以此为基础,针对传统并网电流无差拍控制策略对滤波电感变化敏感的问题,提出基于电流瞬时采样的在线电感辨识方法,对无差拍电流控制策略进行优化,从而有效提高了并网电流控制性能。相应的实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

高可靠型非隔离三电平光伏并网逆变器

为解决二极管箝位三电平光伏并网逆变器存在直通危险而导致可靠性降低的问题,提出一种改进型三电平并网逆变器电路拓扑,将双降压式半桥逆变器的防直通结构引入传统二极管箝位三电平电路中,并结合光伏并网逆变器要求单位功率因数运行的特点省略了双降压式半桥逆变器的桥臂续流二极管,使得新拓扑十分简洁。详细分析了新型三电平逆变器的工作模态、运行方式、共模特性和控制策略,并通过仿真和实验验证了新型逆变器的防直通、定频滞环控制和低漏电流特性。

电流双环控制的LCL单相并网逆变器逆变研究

详细分析了LCL型单相并网逆变器的结构,针对LCL型单相并网逆变器易发生谐振的问题,研究采用以电容电流为内环、并网电流为外环的双电流环控制策略。设计LCL滤波器和电流双环控制参数并利用SISOTOOL工具整定。通过SIMULINK搭建仿真模型,分析结果表明LCL型单相并网逆变器系统在采用该电流双环控制策略可有效抑制系统振荡,降低并网电流谐波含量和提高系统稳定性。