基于无源控制的并网逆变器特定次谐波电流抑制方法

分布式新能源发电多并接于较弱的配电网,该地区电网电压谐波含量大。受电网电压谐波与开关特性的影响,并网逆变器的电流容易发生畸变现象,影响系统稳定性。为此,文中针对三相并网逆变器提出一种基于无源控制的特定次谐波电流抑制方法。首先建立三相并网逆变器的欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)数学模型,并设计电流环无源控制器;然后结合多重参考系(multiple reference frame,MRF)方法引入误差电压补偿环路,对谐波电流进行独立控制;最后搭建系统仿真模型,并与传统比例积分(proportional integral,PI)控制和无源控制进行对比仿真研究。仿真结果表明,所提控制方法在具有无源控制优点的同时能够有效抑制三相并网逆变器的谐波电流,提高并网电流的电能质量,降低滤波器的设计要求,提高并网逆变器的弱电网适应能力。

并网逆变器的补偿控制技术

为了保证并网逆变器的馈网电流与电网电压的相位完全一致,减小电流总谐波畸变率(THD),向电网输送符合IEEE 929—2003标准的电能,在详细分析三相并网逆变电源系统馈网电流谐波产生原因的基础上,提出了并网逆变器的三重补偿控制策略。仿真和实验结果表明,将该控制策略应用于新能源并网发电中可以实现逆变器单位功率因数运行,降低馈网电流的谐波含量,减小对电网的谐波污染,且系统具有良好的稳态和动态性能。

用于并网逆变器谐波抑制的重复-比例复合控制器分析与设计

并网逆变器中比例多谐振控制器能够同时抑制多个频率的入网电流谐波。为了解决传统比例多谐振控制器设计复杂,并联谐振控制器个数有限的问题,该文提出一种基于重复控制和比例控制的新型重复-比例复合控制器,该复合控制器只需要设计少数几个控制器参数。首先,根据重复控制器频域展开式,推导出重复-比例复合控制器可以由重复控制器和比例控制器并联构成;其次,分析新型重复-比例复合控制器的稳定性及参数设计理论依据;最后,以L型单相并网逆变器为被控对象,给出复合控制器的参数设计流程。实验结果验证了该文提出的复合控制器能够同时抑制多个频率的电流谐波,并具有快速的动态性能。

DSTATCOM补偿指令电流的新型检测方法

快速、准确地检测补偿指令电流是提高配电网静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,DSTATCOM)补偿性能的重要环节。在总结现有补偿指令电流检测方法的基础上提出一种新型检测方法。该方法利用基波正序电压提取模块检测出基波正序电压,之后对三相电流进行正余弦变换得到基波正序有功电流,与三相电流相减得到补偿指令电流。检测结果不受电网电压不对称和畸变的影响,无需利用锁相环电路获得同步旋转角,消除了由此带来的延时和误差,减少了硬件成本。仿真和样机实验结果验证了该方法的可行性。

PWM整流器轻载条件下网侧电流谐波分析与抑制

PWM整流器在轻载时网侧电流总谐波畸变率通常较高。针对这一现象,详细分析其网侧电流谐波的产生机理,指出死区效应、驱动信号谐波和电网电压谐波是导致网侧电流畸变的主要因素,并给出相应的谐波计算方法。针对网侧电流谐波成因复杂、很难准确补偿的特点,提出一种抑制网侧电流谐波的自适应余弦内模控制方法,有效抑制了5、7、11、13、17、19等特征次谐波,并使其对系统稳定性的影响得到有效降低。实验结果验证了理论分析的正确性和控制方法的有效性。

电网不平衡时双馈感应发电机定子负序和谐波电流抑制方法

电网电压不平衡时,若采用传统的电网电压定向矢量控制策略,双馈感应发电机(DFIG)定子侧除基波正序和负序电流外,还会产生相位互差120°的非零序三次谐波电流分量,不对称电流会加重电机绕组发热程度,影响双馈机组供电质量。为了抑制定子电流负序和非零序三次谐波分量,首先,详细分析了电网不平衡时,DFIG定子绕组负序和非零序三次谐波电流产生的原因;然后,建立了DFIG在负序和三次谐波同步旋转轴系下的数学模型,进而提出了引入负序和三次谐波控制的改进控制策略;最后,进行了仿真和实验研究,其结果与理论分析相一致,并且验证了所提改进控制策略能够有效抑制定子负序和非零序三次谐波电流分量。

永磁电机无电解电容驱动系统网侧电流谐波抑制策略

无电解电容驱动方式可以延长永磁电机系统运行寿命、降低系统体积。为了提升无电解电容电机驱动系统网侧电能质量,提出一种阻抗重塑的网侧电流谐波抑制方法。通过对无电解电容驱动系统频域特性建模分析,阐明网侧LC谐振对驱动系统导纳的影响,揭示网侧电流谐波畸变与母线电感电流的内在关系。在此基础上,提出一种驱动系统有源阻尼控制方法,通过提取母线电压谐波特征信号,构建反馈控制回路,重塑驱动系统等效阻抗。研究控制方法的优化实现方式,获取有源阻尼电压信号,从而抑制特定频率网侧电流谐波。在5.5kW无电解电容永磁电机驱动平台上验证了所提出控制方法的有效性。

采用垂直多载波调制技术的并网逆变器

在电压源型PWM并网逆变器的设计时,通常用设置开关延时(死区)的方法来避免直流链的短路现象。这种方法将会降低并网逆变器的输出性能,即产生"死区效应"。为解决上述问题,提出一种基于垂直分层多载波的新型复合功能PWM调制策略。与传统的分别进行死区时间设置和基于电压伏秒平衡的死区补偿方法相比,垂直分层多载波PWM调制策略具有双重功能:既能设置开关延时以防止直流链短路现象的发生,又能避免桥臂输出脉冲电压产生偏差而引起的"死区效应",理论上能完全消除由"死区效应"引起的并网逆变器入网电流波形畸变问题,且给出了仿真和试验结果,证明了该策略的有效性。

并网逆变器馈网电流谐波抑制策略研究

为防止桥臂直通而设置的开关延时(死区)会引起并网逆变器桥臂输出电压偏差(死区效应),使馈网电流中含大量低次谐波。为此,提出一种双重功能正弦脉宽调制(SPWM)策略,该策略将设置开关延时和桥臂输出电压偏差抑制同时进行,从根本上解决了由开关延时引起的馈网电流波形畸变问题。仿真和实验结果表明,所提策略可有效抑制并网逆变器馈网电流的谐波含量,实现馈网电流的高功率因数运行。

风电机组网侧逆变器实时电流跟踪法谐波抑制

为解决异步风力发电机网侧逆变器接入带有非线性负载的电网时存在谐波干扰的问题,采用一种改进的并网逆变器实时电流跟踪谐波抑制方法,建立了风力发电机网侧并网逆变器电压矢量、电流跟踪和扰动的数学模型以及控制系统的谐波电流实时跟踪仿真模型.利用Matlab/Simulink对带非线性负载的并网逆变器控制系统进行电流跟踪谐波抑制仿真,并研究逆变器离网独立运行时对负载的供能过程.仿真结果表明,该实时电流跟踪谐波抑制方法具有良好的跟踪性能和抗扰性能,与传统谐波抑制方法相比具有较强的鲁棒性,为深入研究整个系统的并网逆变以及搭建实验平台提供了依据.

一种电动汽车充电系统单相整流有源滤波方法

提出了一种应用于电动汽车一体化充电系统中的单相PWM整流有源滤波的控制方法,以抑制充电中单相整流电路的直流电压二次纹波。在单相电网电压充电时,这种控制方法能通过控制电机驱动器电路,复用其中的两相同时进行单相整流和有源滤波,在实现整流器单位功率因数运行、稳定输出直流电压的同时,减小直流侧电压的二次纹波,减小网侧输入电流的总谐波畸变率。对单相整流直流侧电压二次纹波的产生机理、有源滤波电路的拓扑结构、单相整流和有源滤波的控制原理和方法进行了详细地分析。最后搭建输入电压峰值110 V,输出直流电压220 V,负载等效电阻100Ω的仿真模型,通过仿真和实验结果验证了所提控制方法的可行性。

实时电流跟踪型并网逆变器谐波抑制方法

提出了一种改进的带非线性负载的三相并网逆变器谐波抑制方法,此方法不仅简单,而且与传统的谐波抑制方法相比具有较强的鲁棒性.利用检测电流的方式以及两个PI控制器的调节作用实现谐波电流的实时跟踪.通过Matlab/Simulink仿真结果表明提出的实时电流跟踪型并网逆变器谐波抑制策略不仅可以抑制非线性负载带给电网的谐波干扰,而且当负载大小变化后仍可以实现有效抑制.

基于复合控制的单相并网逆变器研究

单相并网逆变器并网电流中含有大量谐波,传统的PI控制器难以满足波形跟踪需要,此处采用比例+重复的复合控制算法用于逆变器电流环控制器设计,通过串联校正调整控制对象幅频、相频特性,重复控制器可以提高系统稳态性能,通过比例控制器可以保障其动态响应速度,并给出了复合控制器详细设计方法。搭建了一台单相并网逆变器实验平台,通过实验证明了方案和分析的正确性。

无电解电容永磁同步电机驱动系统网侧电流谐波抑制策略

电机驱动系统的母线使用大电解电容会降低寿命和可靠性,使用小容值薄膜电容来替代大电解电容,可以提高系统可靠性,除去功率因数纠正(PFC)电路以降低成本,但要求在网侧具有高功率因数以及足够低的电流谐波,因此需要准确地控制逆变器输出功率以实现这种诉求。提出一种修正指令电流的方法控制逆变器输出功率。选择PIR控制器,以无静差跟随两倍工频波动的理想输出功率。另外,针对电流环响应频率以上的噪声,通过电压前馈的方式补偿,能够弥补电流环响应频率的不足。通过仿真以及实验验证有效性,使网侧功率因数达到0.9888,网侧电流谐波畸变率0.1489,网侧电流各次谐波均控制在EN 61000-3-2标准以下。

基于虚拟谐波电阻的微网同步定频电流控制法

孤岛微网同步定频电流控制法具有逆变器间功率均分效果受系统运行参数影响小,抗电压扰动能力强,实现方法简单等优势。但是,其应用于含非线性不平衡负荷的微网时存在电压畸变及不平衡问题。为此,文中提出基于虚拟谐波电阻的同步定频电流控制法,通过引入虚拟谐波电阻,降低逆变器低次谐波频域的输出阻抗,抑制电压畸变及电压不平衡。同时,在并联逆变器间实现谐波电流的合理均分。建立逆变器的输出阻抗模型,依据模型分析发现虚拟谐波电阻会引起谐振并放大高次电压谐波,为此采用有源阻尼控制抑制谐振产生。仿真及实验结果表明所提控制方法可以有效的改善电压波形质量并实现逆变器间谐波电流的合理均分。

一种基于能量成型控制的并网电流谐波抑制方法

合理设计并网控制器,对并网逆变器提升并网电流谐波抑制能力至关重要。传统下垂控制逆变器的并网控制器结构复杂且控制参数多,不利于实际应用。因此,提出一种新型电压型控制逆变器并网电流谐波抑制方法,将并网逆变器模型转化为端口受控Hamiltonian模型,并与能量成型控制理论相结合设计了并网电流谐波抑制控制器,具有控制结构简单、控制参数少等优点。最后,基于实验室搭建的Danfoss变频器平台,利用RTBox控制器对控制方法进行数字化实现,在不同试验环境下验证了所提的并网电流谐波抑制方法。

基于有源滤波的直流电网谐波抑制系统设计

为解决直流电网瞬时有功功率冲击量过大的问题,设计基于有源滤波的新型直流电网谐波抑制系统。在有源滤波网络结构中,顺次连结谐波电流波长模块及电网稳压抑制环,完成新型系统的硬件运行环境搭建。在SVPWM原理的支持下,进行直流电网的稳压电容选择,并通过控制有源滤波电流合成方式的手段,判断电网谐波的矢量控制域,完成新型系统的软件运行环境搭建,结合软硬件运行模块,实现基于有源滤波直流电网谐波抑制系统的顺利应用。分析对比实验结果可知,与传统电网谐波抑制系统相比,应用新型直流电网谐波抑制系统后,单位时间内的电子流速降低3.54 T/s,直流谐波波长的平均值降低0.24×10-9m,瞬时有功功率冲击量得到良好控制。

相邻变压器空载合闸对光伏输出电流二次谐波分量影响的研究

随着光伏渗透率的提高,含有大量电力电子元件的光伏并网系统改变了电网的谐波特性。当相邻变压器空载合闸于光伏并网点母线时,励磁涌流引起的母线电压波动会导致光伏输出电流中含有二次谐波分量。文章以相邻变压器空载合闸为场景,介绍光伏并网系统结构及其控制策略,揭示光伏输出电流二次谐波分量的产生机理,分析光伏输出电流二次谐波对变压器差动保护的影响并提出抑制措施。最后通过仿真验证理论分析的正确性和抑制措施的有效性。

有源滤波器在微网光伏并网系统中的应用

针对光伏并网系统受光照、温度等外界条件影响导致设备利用率低和系统不稳定等问题,建立微网光伏并网及电能质量控制系统,该系统既可实现并网发电又具有动态谐波抑制及无功补偿功能。通过分析系统结构及工作原理,构建了数学模型。在检测环节上,采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq法;在控制环节中,采用电流滞环跟踪统一控制策略对系统进行实时、精确地控制;最后搭建了仿真实验平台,仿真结果证明了该系统结构与控制策略的可行性与有效性。

分布式发电系统并网逆变器高稳态性能重复控制策略

提出一种应用于分布式发电系统并网逆变器的HSP-RC(高稳态性能重复控制)策略,采用四阶线性相位IIR(无穷脉冲响应)滤波器作为重复控制器的内模改进环节Q(z)。对比分析了Q(z)取常数、陷波滤波器、FIR(有限脉冲响应)滤波器与所提IIR滤波器时,系统的稳定性及系统对电网各次谐波的抑制性能。理论分析表明,得益于IIR滤波器具有平坦的通带和阻带内幅值衰减速度快的特点,HSP-RC可更有效地抑制电网的中高次(至20次)谐波,因此可进一步提高分布式发电系统的并网电流质量。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和优越性。