Single Current Feedback Control Strategy for Grid-connected Inverters With LCL Filters

LCL滤波器广泛应用于并网逆变器系统中,其对高次谐波具有良好的衰减作用;但LCL滤波器为低阻尼三阶系统,容易发生谐振。传统的有源阻尼方法,通过对电容电流进行采样并反馈,能够抑制系统振荡,但增加了传感器数量。提出一种单电流反馈控制策略,其采用入网电流两次微分的反馈方法,增加了系统阻尼,从而有效地抑制LCL滤波器的谐振尖峰,保证系统的稳定性;同时其对系统参数不敏感,并且不增加额外的传感器,是一种低成本高可靠性的控制策略。文中推导该控制策略下的系统传递函数,并分析系统的稳定性。最后,通过仿真和实验,验证提出的控制策略的可行性与有效性。

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。

Dual-loop Control Strategy for Grid-connected Inverter with LCL Filter

As to the concrete topology of three-phase LCL type grid-connected inverter with damping resistance, mathematical model was deduced in detail, using method of equivalent transformation to the structure diagram, damping resistance was virtualized, mathematical model under the DQ frame that can realize decoupling control was established, a dual-loop control strategy for grid-connected inverter with LCL filter was proposed, the system stability was analyzed and the design method of controller was given. The proposed method overcame the flaws of loss increase, efficiency reduce and cost increase which were caused by damping resistance in LCL type grid-connected inverter, the system efficiency and power supply quality of the output were improved. Feasibility and effectiveness of the new method were validated by simulation and experimental results.

A Novel Control Strategy of PWM Rectifier with LCL Filter Under Unbalanced Grid Condition

The paper presents a successful design and good result of grid voltage feed-forward control strategy with no damping regulator of LCL filter applied in Three-phase Pulse Width Modulation( PWM) rectifier under unbalance grid condition for renewable energy processing. It is demonstrated that the closed-loop current control is decoupled with the grid voltage feed-forward control,and good waveform of grid current with low order harmonics is obtained under unbalance grid condition. This novel strategy is simple and reliable,applied with PI regulator but no resonant controller in α,β two-phase stationary frame. Moreover,the results of experiment and simulation are also illustrated to validate the novel strategy well applied in the closed-loop current control system under unbalanced grid condition.

基于双二阶滤波器的LCL型并网逆变器延时补偿方法

为了抑制LCL型滤波器的谐振尖峰,电容电流反馈有源阻尼被广泛应用于LCL型并网逆变器中。由于数字控制延时带来的不利影响,电容电流反馈有源阻尼的阻尼性能被严重削弱。负阻尼区域出现在f_(s)/6到f_(s)/2之间,减弱了并网逆变器的稳定性和对电网阻抗变化下的鲁棒性。在电容电流反馈通道上插入一个双二阶滤波器来补偿数字控制延时带来的相位滞后,正阻尼范围可以扩展到f_(s)/3,从而实现了对电网阻抗变化的高鲁棒性。选择了合适的离散化方法,分析了补偿后的系统稳定性。提出了一个详细的闭环参数设计流程,以获得良好的控制性能。最后,实验结果验证所提方法的有效性和参数设计流程的可行性。

超级电容技术支持下电力储能功率调节系统仿真

储能过程中,相电压、相电流的频繁变化是导致电力功率无法保持稳定状态的主要原因,为解决上述问题,针对超级电容技术支持下电力储能功率调节系统进行仿真设计。在主电路传输回路中,设置有源滤波器与并网逆变器,实现对储能功率的调节,完成电力储能功率调节系统硬件单元的仿真设计。定义超级电容模型,并将其串联在电力回路中,从而在控制电力脉冲功率的同时,实施对电功率的等效调试,完成对电力系统储能功率的全面调节。

微电网并网逆变器频率自适应前馈双模重复-比例控制

重复控制因其能有效抑制谐波信号而被广泛应用于逆变器控制中,但其动态性能较差,且在电网频率波动时谐波抑制性能下降严重。为此,该文提出一种频率自适应前馈双模重复-比例控制。在双模重复控制的内模中加入前馈环节改善系统的动态性能,并使用无限脉冲响应滤波器实现对电网频率波动导致的分数延迟精确近似。该文给出频率自适应前馈双模重复-比例控制的原理、稳定性分析和参数优化设计过程。实验结果证明了所提出的控制方法在电网频率波动时能抑制并网电流谐波,且具有较好的动态性能。

基于改进型QPR的并网逆变器复合控制策略

针对准比例谐振(QPR)控制对高次谐波和直流抑制能力差等问题,提出了一种改进型QPR控制与直流前馈补偿的复合控制策略。该策略在QPR控制的基础上加入了高次谐波补偿,并在控制基波电流的电流外环上加入含积分控制器的直流分量补偿环节。在对并网电流所含3、5、7次谐波进行抑制的同时,降低了并网电流中所含直流分量。仿真结果表明,与QPR控制相比,所提控制策略直流含量从0.05降为0.01,总谐波畸变率下降了1.48%,具有较好的抑制效果。

弱电网下LCL逆变器的有源阻尼控制策略研究

在弱电网中,由于电网阻抗的存在,会导致新能源并网LCL滤波器固有谐振频率发生偏移,传统有源阻尼控制策略则无法保证系统的稳定性。而且随着新能源发电在电力系统中的占比不断提高,如何降低运营成本成为了研究热点。因此本文提出一种基于并网电流和公共耦合电压反馈的新型控制策略,该控制策略不仅提供了有源阻尼以抑制LCL谐振,而且减少了传感器的使用,还能对大范围变化的电网阻抗有较强的适应能力。通过仿真和实验表明,与传统的控制策略相比,在改进的策略下弱电网的实用范围增加,系统的稳定性得到提高,对谐波的抑制能力提升,并网电流质量有了良好的改善。

用于并网逆变器的频率自适应复合重复控制

针对电网频率波动时重复控制(repeat control,RC)难以准确跟踪谐波分量和周期性干扰的问题,提出一种频率自适应复合重复控制策略(frequency adaptive PRC,FAPRC)。采用基于幂级数的滤波器实现分数延时。电网频率发生波动时,只需要输入频率比值的小数部分就能在基频和各次谐波频率处产生高增益,对实际电网频率进行准确跟踪,从而增强了系统在频率波动时的无静差跟踪能力和谐波抑制能力,实现频率自适应。在电网频率变化情况下对该控制策略进行仿真分析,与复合重复控制策略相比,所提策略更具优越性。

一种顾及时空变化的BDS PPP多路径误差建模方法

根据BDS GEO、IGSO、MEO三种星座卫星轨道运行特性,使用多路径误差半天球格网点模型(multi-point hemispherical grid model,MHGM)和恒星日滤波(sidereal filtering,SF)方法建立BDS混合星座的多路径误差改正模型。使用该模型改正多路径误差后,BDS精密单点定位(precise point positioning,PPP)的载波相位验后残差显著减小,E、N、U方向定位精度分别提升41%、37%、38%,收敛速度整体提升31%。

基于自适应移频滤波的电力系统谐波分析方法

随着非线性负荷和冲击性负荷的不断增加以及新能源的大规模并网,电网环境日趋复杂,各类电能质量问题日益凸显。其中,谐波问题尤为突出,准确估计谐波参数不仅是谐波治理的关键,也是电力企业和用户评价电能质量的重要依据。为此,该文提出一种基于自适应移频滤波的电力系统谐波分析方法。首先,对电网谐波信号进行初次移频滤波操作,以获得信号实际基波频率;然后,根据信号实测基波频率,对信号进行二次移频滤波处理,进而准确获取各次谐波的幅值和相角;最后,仿真实验表明,该文所提算法能够有效地克服非同步采样和噪声的影响,并且具有测量精度高、实时性好和适应性强等特点。此外,通过实际构建的硬件测试平台,进一步验证了所提算法的准确性和可靠性。

LCL并网逆变器滤波参数近似计算方法

在高频谐波衰减系数相同的条件下,LCL型滤波器的体积和感量要明显小于L型,但是其约束条件有所增加,参数计算也变得更加复杂,不仅要考虑并网电流的质量,还需要关注逆变器侧电感电流纹波和无功功率等限制条件。为简化计算流程,基于有源阻尼提出一种LCL型并网逆变器滤波参数近似计算法。首先,分析拓扑再利用仿真软件分析逆变器输出电压的谐波含量;其次,对滤波器设计相关约束条件的优先级进行重新排序,以谐振比为关键参数推导出计算公式,以谐振频率为关键参数快速计算出总电感值,再综合各个参数的极限值,给出设计流程图,并进行误差分析;最后,通过流程图输出一组参数进行仿真和实验分析,证明所提出的LCL滤波参数计算方法的合理性和有效性。

一种基于GridGIS的增量式协同过滤算法

空间数据的广泛应用需要高效的推荐系统来管理,以增加空间数据的可用性。用户协同过滤(Collaborative Filtering)是推荐系统中发展最为迅速的方法之一,也是在电子商务领域应用最广泛的方法。在研究传统协同过滤算法的基础上提出了一种减轻数据稀疏性对推荐效果产生的负面影响的方法。提出了一种基于项目相似度的数据填充方法,其目的在于当原始数据集比较稀疏时为算法提供足够的数据支持。经实验证明,改进算法在空间数据集上比传统方法有更好的预测性能和运行效率。

基于暂态响应时间分析与暂稳态模式识别的锁相环参数自适应方法

锁相环的设计对保障交流网络中设备安全运行有着重要意义,锁相环实现方法与参数设计对锁相环的响应时间、抗扰能力等控制特性起到重要影响。本文通过结合小信号频域模型与大信号状态空间模型,分析同步坐标系锁相环的暂稳态响应特性,得出各参数设计对于锁相环控制特性的影响;在理论分析基础上,提出了基于响应时间与暂稳态模式识别的锁相环参数自适应框架。仿真与实验结果验证了所提出的参数自适应方法可以通过实现参数动态调节,达到对锁相环暂态快速响应与稳态抗扰的设计要求。

基于径向梯度的车载LiDAR点云路面点提取

针对大规模车载LiDAR点云数据量庞大,以及因障碍物遮挡或道路起伏导致提取结果准确度欠佳且存在噪声等问题,本文采用一种基于径向梯度的车载LiDAR点云路面点提取方法。首先对点云数据进行预处理,包括直通滤波和体素滤波降采样;然后根据车载激光雷达的设备参数,将极坐标系下的点云投影至扇形格网内;最后以扇形格网为基础,提取基于移动窗口的径向梯度路面点,并利用最小二乘法对提取的路面进行平面拟合,优化提取结果。试验选取KITTI数据集用于提取路面点,结果表明,相较于其他路面点提取方法,本文方法稳健性强、准确度高,其中,路面点提取的平均准确度可达91.85%,平均完整度可达80.63%,平均精度可达75.25%。

基于广义积分器二自由度PID控制的LCL逆变器

传统有源阻尼控制可抑制LCL逆变器谐振,但需要增加额外的电压或电流传感器。为此,提出了一种无需额外传感器的基于广义积分器的LCL并网逆变器单电流反馈二自由度PID控制(GI-2DoF-PID),GI-2DoF-PID比例积分环节实现并网电流无静差跟踪,而基于广义积分器的微分环节则增强LCL逆变器的阻尼特性。推导了控制系统的传递函数,分析了其稳定裕度与动态特性,提出跟踪和抗扰动优化的参数设计原则并选取了合适的控制参数。最后,构建了基于PLECS系统仿真模型,仿真结果表明:基于GI-2DoF-PID控制的LCL并网逆变器可以有效抑制谐振;电网电压严重畸变时,其满载并网电流畸变率仅为3%,远低于国家标准的要求;当系统从半载跳变到满载时,系统超调量低,响应速度快。

基于鲁棒控制的风光发电并网系统谐振控制方法

随着风力和光伏发电量的日益增多,电能的消纳成为当前热点。将风电和光伏充裕的电量送入电网是解决电能消纳的关键,但与此同时会影响并网输出电能质量。提出基于鲁棒控制策略风光发电并网系统谐振控制方法,可有效提高并网输出电能质量。首先在系统性能要求的基础上,选取加权函数和系统结构不确定性描述函数,建立风光发电并网系统数学模型,最后通过求解得到鲁棒控制器。在Matlab/Simulink仿真平台上,比较所提控制方法与传统PI控制方法,验证了所提控制方法应对风光发电并网系统谐振控制具有较强的鲁棒性。

考虑双重SOC的混合储能系统功率协调控制

为了降低直流微网系统中负载变化或者多源出力变化引起的功率波动,提出一种同时考虑蓄电池和超级电容荷电状态(state of charge,SOC)的混合储能协调控制策略。首先,分析直流微网系统协调控制原理,在此基础上,通过低通滤波器对所需平抑功率进行分频,低频功率由蓄电池承担,高频功率及系统开关的高频纹波由超级电容承担,根据频率响应确定了滤波器的时间常数调整原则;然后,将超级电容和蓄电池各自的SOC实时状态作为反馈观测量,根据两者的SOC状态并结合实际功率需求,将系统划分成11个工作模式,分析了不同工作模式下的功率需求,依据不同工作模式下的功率需求进行功率调整,进而实现功率二次分配;最后,将所提策略在4种典型情况下进行仿真验证,实验结果验证了该策略的有效性。