非理想电网电压情况下并网变换器高阶解耦复数滤波并网同步技术

如何实现快速准确的并网同步是非理想电网电压情况下并网变换器安全高效运行的重要前提。针对电网电压不平衡、谐波和直流分量影响同步精度的问题,提出高阶解耦复数滤波并网同步方法,建立系统数学模型,进行系统稳定性分析和参数设计,并提出3种方案解决电压直流分量引起并网同步误差的问题,最后在TMS320F2812 DSP数字平台上对提出的方法进行实验研究,实验结果验证了提出方法的可行性和有效性。

非理想电网条件下双馈式风电机组的运行控制策略

随着风电在电网中比例的增大,双馈式风电机组必须更好地适应电网中可能出现的非理想状况,例如谐波、电压跌落等。针对电网电压谐波问题,在转子侧变流器中采用PI+谐振控制器,抑制定子输出电流的低次谐波含量。针对低电压穿越问题,分析了电压跌落时的暂态过程及转子Crowbar电阻的影响,对转子Crowbar电阻的参数进行校核修正,并对Crowbar电路的投切控制进行优化。在接入某电力系统动模实验室的双馈式风电模拟系统上进行了实验,验证了所提控制策略的有效性。

非理想电网条件下的同步逆变器控制策略

同步逆变器可模拟同步发电机的机械惯性及一次调频、调压特性,有助于改善配电网/微电网的运行性能。针对非理想电网条件下同步逆变器的关键技术展开了研究。在简要阐述同步逆变器基本模型的基础上,详细分析了非理想电网对入网电流的影响;提出了一种基于双二次广义积分的电感电流参考值改进算法,采用电网电压前馈的方法消除非理想电网电压带来的影响。推导分析了LC型同步逆变器的改进型电网电压前馈控制策略中主要参量之间的基本关系及其设计方法,并结合同步逆变器输出阻抗特性的变化规律给出了一种合理的理论解释。最后,搭建了仿真模型和实验验证平台,仿真和实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

电网非理想情况下的双馈风电机组锁相控制

随着风力发电规模的不断增加,电网非理想情况下的风电机组并网运行性能成为研究的重点。为保证双馈风电机组在电网非理想情况时能够准确、快速地跟踪电网的相位和频率,提出了一种基于abc坐标系延时算法的dq锁相方法。该方法在传统的软件锁相方法基础上,利用延时信号算法来消除由电压不对称所引入的锁相环路二次波动量,通过合理设计环路滤波器来增加锁相环路对电网5、7次谐波量的衰减系数。仿真和实验结果表明,该锁相方法不仅能很好地抑制电网三相不对称和畸变所引起的锁相环相位波动,同时也获得了较好的动态性能,能够在电网发生故障时快速地跟踪电网相位和频率,可为电网非理想情况下双馈风电机组的可靠运行提供准确的电网频率和相位信息。

解耦混合坐标系并网逆变器电网同步方法

针对电网电压直流分量扰动影响电网同步精度的问题,提出一种解耦混合坐标系电网电压同步方法。首先分析了传统旋转坐标系锁相环的原理及存在的问题,在此基础上,将直流分量视为频率为"0Hz交流量谐波",并结合多旋转坐标系锁相环,提出静止坐标系结合多旋转坐标系的解耦同步方法。文中从系统稳定裕度、抗扰特性和动态性能等方面对锁相环参数进行了设计。最后在电网电压畸变不平衡且存在直流分量扰动情况下进行了仿真和实验研究。实验结果验证了所提出方法的可行性和有效性。

多级延时消去滤波电压频率实时检测方法

实时检测电网电压频率是电力系统控制与保护的前提,然而在非理想三相电网电压情况下,频率检测存在速度慢、精度低等问题。为此,提出一种多级延时消去滤波数字信号处理技术,在两相αβ静止坐标系下,分离出正交、平衡的基波正序电压成分。进而将两相电压信号进行幅值归一化,结合微分与开方运算,实时检测各种电能质量情况下三相电压的频率信息。详细比较了多级延时消去滤波的衰减特性及动态响应时间,数值仿真与基于数字信号处理器的实验测试结果验证了所提方法的正确性和可行性。该方法适应性强、运算量少、响应速度基本固定,最大稳态检测误差不超过0.05 Hz,适合嵌入式平台实现。

单相光伏并网逆变器网压滑模预测前馈控制

为快速准确补偿单相配电网末端的非理想网压对单相光伏并网逆变器并网电流的影响,并对谐振频率处电流环延时进行超前补偿,提出一种基于滑模预测控制的网压前馈控制策略。本文将融合了参考轨迹预测、在线校正的滑模预测控制器的输出量与网压动态预测模型前馈量共同拟合,作为新的网压预测输出,并在滑模预测控制器设计中引入改进型延时复合控制谐振器,以简化谐波预测器设计与数字化实现。在5 kW实验样机上实现此设计方案,并通过实验结果验证所提控制策略的正确性及有效性。

电网非理想情况下的同步锁相技术

电网电压同步锁相是并网逆变系统的关键技术之一,当电网电压出现不平衡时,同步旋转坐标系d,q轴上含有二倍频分量,导致传统同步锁相技术不能准确检测出电网基波正序电压相位信息。在分析d,q轴二倍频分量产生原因的基础上,提出将q轴分量通过FIR滤波器移相90。后注入d轴来消除二倍频分量的影响,从而获得理想的电网基波正序电压相位信息。分析所提锁相环(PLL)的工作原理,给出其实现方法,探讨该方法在单相系统中的应用,并通过合理设计PLL控制参数来抑制谐波对PLL性能的影响。仿真和实验表明,该方法在电网电压不平衡、频率变化、单相系统及电网电压畸变情况下,能准确检测出电网基波正序电压的相位。

非理想电网下并网逆变器复数控制器及其控制簇研究

针对电网出现的频率偏移、不平衡及含有低次谐波等问题,提出一种基于αβ静止坐标系可消除交流稳态误差的通用型复数控制器,此通用型复数控制器可等效变换成正序准PCI(QPCI)、正负序解耦准PCI、正负序2阶解耦准PCI以及高次正负序解耦准PCI网逆变器对称、稳定输出。最后在三相并网逆变器基础上建立仿真和实验,验证通用型复数控制器及其控制簇的正确性及优越性。

基于电网电压前馈的三相LCL并网逆变器电流控制方法研究

随着分布式发电系统的不断发展,并网逆变器作为系统能量交换接口,地位越来越重要。在非理想电网条件下(电网含谐波及电网电压不平衡),并网逆变器采用传统并网控制方法难以输出高质量的并网电流。针对上述问题,本文以三相LCL并网逆变器为例,研究了一种基于电网电压前馈的控制策略。在传统PI控制的基础上,将电网电压前馈信号叠加到并网逆变器的调制波中,从而消除电网电压谐波和不平衡分量对并网电流的影响。论文首先推导出三相LCL并网逆变器在dq坐标系下控制数学模型,在此基础上分析了电网电压对并网电流质量的影响,并给出了基于电网电压前馈的三相LCL并网逆变器控制方法,最后搭建三相LCL并网逆变器实验平台,实验验证了电网电压前馈控制的并网电流谐波和不平衡抑制能力。

一种改进型两相静止坐标系增强型锁相环

电网电压中的谐波、不平衡以及直流偏移会在传统两相静止坐标系增强型锁相环(αβ-EPLL)所检测的电网基波电压幅值、频率和相角中产生周期波动,尤其是直流偏移会产生基波频率的周期波动,难以使用低通滤波器直接滤除。提出一种改进的αβ-EPLL结构,在两相信号输入侧引入直流偏移积分器以消除输入直流偏移,在幅值检测环和频率检测环中分别引入延时信号滤波器以消除输入谐波和不平衡的影响。详细的理论分析和实验结果验证了所提出的改进αβ-EPLL的正确性和可行性。

LCL滤波并网逆变器的鲁棒控制

并网逆变器是分布式发电和微电网技术中的关键部件,其拓扑和控制成为近年来的研究热点。为了更好地抑制并网电流谐波,LCL滤波并网逆变器得到了越来越多的关注。然而,由于LCL滤波器存在数学模型阶数高和固有谐振峰等特点,其控制器的合理设计是长期以来的一大难题。为此在建立了同步旋转坐标系下LCL滤波并网逆变器的数学模型后,提出了一种鲁棒控制策略并利用电磁暂态综合分析程序PSCAD/EMTDC仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性。结果表明:所提方法能够很好地克服LCL滤波并网逆变器不易控制的缺点,同时具有较好的谐波电流抑制能力。此外,所提控制策略还能在电网电压非理想条件下实现消除并网功率波动或并网电流谐波的控制目标。

基于QT1结构的三相增强型锁相环技术

为实现快速准确的电网同步,基于类Ⅰ型结构对现有三相增强型锁相环进行改进,设计了一种结合类Ⅰ型结构与三相增强型结构的新型锁相环(QT1-3P-EPLL)。在频率环中采用级联延时信号消除滤波器与Ⅰ型结构相结合的类Ⅰ型结构,与现有基于级联延时信号消除滤波器的三相增强型锁相环相比,可以有效地提高系统的动态响应速度和稳定性,同时消除电网电压干扰的影响。仿真结果表明QT1-3P-EPLL能够在电网电压受干扰时快速、准确地跟踪电网电压的频率和幅值。最后对所提出的锁相环进行了实验测试,结果证明了该锁相环的有效性。

非理想电网下T型三电平储能变流器控制策略

针对三相电网电压不平衡或因短路引起的电压跌落等问题对储能变流器造成的影响,提出双级型T型三电平储能变流器在非理想电网条件下的控制策略。该策略以储能变流器并网电流平衡和电网故障期间设备不脱网运行为目标,设计基于双旋转坐标系下的非理想电网控制策略,通过对负序电流进行抑制和对直流侧功率进行降额,保证在电网不平衡情况下,实现交流电流平衡输出以及设备在电网故障下的低电压穿越控制。实验结果验证了提出的非理想电网控制策略的有效性。

非理想电压时一种改进的ip-iq检测法

传统i_p-i_q法在非理想电压时对补偿指令电流的检测存在误差,且电流运算坐标变换复杂。基于此,在对传统i_p-i_q法分析的基础上,提出了一种适合非理想电网电压的改进i_p-i_q法。该方法利用正余弦信息提取模块取代锁相环,准确地提取其基波正序电压的相位信息,消除了锁相环对检测的影响,并减少了电流运算中的坐标变换与滤波延时。分别在MATLAB/Simulink仿真软件以及配电网静止同步补偿器样机上进行仿真分析和实验验证,结果证实了所提方法的有效性与可行性。

非理想电网下双馈风力发电系统运行技术综述

近年来,面对愈加复杂的电网环境和快速增长的风电并网容量,双馈感应风力发电系统在谐波畸变、不平衡、电压跌落等非理想电网下的运行技术已成为风电领域的研究热点。在谐波和不平衡电网下,可利用各类增强控制技术提升双馈风电机组的运行性能或改善并网点电能质量;在电网电压跌落时,需采用各类软、硬件保护技术,确保双馈风电机组不脱网运行,并向电网提供无功支撑。该文围绕上述两个方面,对非理想电网下双馈风力发电系统控制技术进行综述,对比分析现有各类技术方案,并对其发展趋势和潜在研究热点进行讨论和展望。

虚拟同步发电机的电网适应性控制策略研究

文章针对实际电网工况存在不对称、谐波等非理想工况时,常规虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制存在影响并网电能质量的并网电流不对称和谐波畸变等问题,提出利用正弦幅值积分法实时提取电网负序和谐波分量的改进VSG控制方法。基于正弦幅值积分法的电网电压前馈实现对并网谐波电流的抑制,使VSG在非理想电网电压下实现电网电压负序分量和谐波分量的完全抵消。最后,基于MATLAB仿真验证了该控制方法在不同电网工况下对电流谐波的抑制效果。

非理想电网条件下基于多目标约束的中压直挂型储能变流器并网电流改善研究

针对非理想电网电压条件下造成的级联H桥光伏逆变器并网电流畸变、低次谐波含量高等问题,主要对中压直挂型级联H桥储能变流器在非理想电网条件下的控制策略进行研究。首先分析介绍了三相级联H桥储能变流器的拓扑结构以及数学模型,其次建立了电网电压处于不平衡以及谐波污染时基于准比例积分谐振(Proportional integral-harmonic resonance,PI-HR)调节器的同步旋转坐标系下双电流闭环控制系统,给出了具体的控制结构框图,并从系统的稳定性考虑,以系统的相位裕度、幅值裕度、基频增益作为稳定性约束条件,联合建立了对控制器参数的约束方程,构建了比较系统完整的控制器参数设计方法。最后搭建了一套三相级联H桥多电平储能变流器系统的Matlab/Simulink仿真模型,通过仿真分析验证了所设计控制策略的正确性和有效性。

非理想电网下NPC三电平逆变器多目标模型预测控制方法研究

为了提高非理想电网条件下中点钳位型三电平并网逆变器输出电能质量,同时抑制直流侧中点电压波动,建立了非理想电网条件下三电平并网逆变器输出电流和直流侧中点电压的预测模型。为了适应不同的应用环境,提出了实现三相电流平衡、抑制有功功率波动、抑制无功功率波动三个独立控制目标下的电流参考计算方法,进而实现了非理想电网条件下三电平并网逆变器的多目标模型预测控制。与传统控制线性方法相比,模型预测控制能够实现并网电流与中点电压的协同控制,减少了参数设计的复杂性。仿真结果显示,非理想电网条件下,所研究的模型预测控制能够实现在不同目标下对并网电流和输出有功功率的良好并网控制,兼顾直流侧中点电压平衡。

非理想电网条件下并网逆变器多频耦合抑制及稳定性分析

非理想电网中的负序分量和直流偏置会导致并网逆变器产生多频耦合现象,增加并网电流谐波含量,降低系统稳定裕度。采用二阶复数滤波器结构锁相环(SCF-PLL)控制策略,有效削弱电网负序分量和直流偏置产生的倍频谐波在并网系统中的传输,抑制多频耦合;建立非理想电网下具有SCF-PLL控制策略的并网逆变器降阶导纳模型,并通过广义奈奎斯特判据对并网系统进行稳定性分析。通过RT-LAB硬件在环实验验证了理论分析的正确性以及SCF-PLL对非理想电网条件良好的适应性。