Micro-source Inverters With Capacitive Equivalent Output Impedance for Improving Micro-grid Voltages

将分布式电源逆变器等效输出阻抗设计成容性可使其体现对系统无功电压调整过程相逆的电源特性,这种特性使得分布式电源逆变器更容易参与公共连接点处的电压调整。对比等效输出阻抗成感性、阻性和容性的3类逆变器下垂控制特性,对容性等效输出阻抗逆变器电压电流控制环进行数学建模;针对容性等效输出阻抗逆变器设计具备下垂调节和克服电压偏离功能的鲁棒功率外环控制器。对比仿真和实验证明,容性输出阻抗分布式电源逆变器控制器能够快速抑制系统功率变化带来的电压波动,能有效地参与系统电压调整。

多换流器直流系统的虚拟惯性评估与控制参数协调设计

针对基于类虚拟同步发电机(AVSG)的多换流器直流系统遇到的非预期虚拟惯性问题,提出了一种多换流器直流系统虚拟惯性通用分析方法,有效修正了系统级等效AVSG外特性。首先,将多个AVSG控制回路等效为一个等值AVSG控制回路,建立了直流系统的等值单台AVSG模型。其次,提出了一种系统级虚拟惯性评估方法,从等值单台AVSG模型的输出阻抗频域响应特性角度对系统级虚拟惯性进行评估。然后,讨论了电压比例-积分(PI)控制参数对虚拟惯性特性的影响,并开展了电压PI控制参数和虚拟惯性系数间的协调设计。最后,在PLECS仿真软件及RT-BOX硬件在环实验平台上搭建了多换流器直流系统的开关模型,通过多种实验工况验证了等值单台AVSG模型和控制参数协调设计的有效性和可行性。

基于SISO序阻抗的直驱风场经柔直输电系统中频振荡机理分析及抑制

直驱风场可通过柔性直流实现大容量、远距离输电。目前已有诸多研究表明直驱风场经柔直输电系统面临着次同步或高频振荡问题。然而,也可能存在一种频段介于两者之间的中频振荡现象,值得进一步研究。为此,该文基于直驱风场经柔直输电系统的单输入单输出(singleinputsingle output,SISO)等效序阻抗模型研究该互联系统的中频振荡机理。然后,据此分析直驱风场和柔直换流站参数对该中频振荡特性的影响,分析结果得到了仿真验证。最后,该文还提出基于虚拟阻抗的阻抗重塑控制,并通过仿真验证所提控制策略对抑制直驱风场经柔直输电系统中频振荡的有效性,对于实际工程具有参考意义。

双闭环控制电压源逆变器并联系统环流特性研究

逆变器并联系统各模块输出电压的幅值和相位不一致会产生有功环流和无功环流。从逆变器等效输出阻抗的角度,对基于输出电压和滤波电感电流双闭环瞬时反馈控制技术的逆变器并联系统的环流特性进行了研究。理论分析、仿真和实验结果证明,对于双闭环控制电压源逆变器并联系统,各模块输出电压单位幅值差造成环流的大小取决于单模块逆变器等效输出阻抗的模值,环流的无功功率与有功功率的比值取决于等效输出阻抗角的正切值;各模块输出电压单位相位差造成环流的大小取决于单模块输出电压和等效输出阻抗的模值,环流的有功功率和无功功率的比值取决于等效输出阻抗角的正切值。

一种适用于低压微电网的改进型下垂控制器

针对低压微电网中采用传统下垂控制器多微源之间功率分配精度不高和非线性负载影响的问题,通过虚拟阻抗的设计,将等效线路阻抗设计为在工频附近呈现阻性,满足低压微电网的线路阻抗特点,同时降低了微源逆变器功率均分控制对输出线路阻抗的敏感性;等效线路阻抗在高频谐波段呈感性,有效抑制非线性负载造成的高频谐波。同时改进了功率控制环,避免了较大的阻性等效输出阻抗造成电压降低的问题,加入的并网自动跟踪相角控制器在计划并网前自动调整微源输出电压相角,保证并网过程平滑过渡。仿真结果验证了提出的改进下垂控制器可以消除微源之间的环流,同时抑制高频谐波,输出电压与设定值无静差且并网过程平滑无冲击;基于DSP的样机实验结果也验证了该方法的正确性和可靠性。

双闭环控制电压源逆变器外特性研究

外特性是电压源逆变器的一个重要指标,其属性取决于逆变器等效输出阻抗。介绍了双闭环控制电压源逆变器的结构和工作原理,利用其闭环传递函数求解出了逆变器等效输出阻抗的表达式,分析了电压外环比例系数、积分系数和电流内环等效放大倍数对逆变器外特性的影响。分析结果表明,电压外环积分系数是影响逆变器外特性的主要因素。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。

考虑阻性有源滤波器等效输出阻抗的背景谐波抑制方案优化

在研究阻性有源滤波器(resistive active power filter,R-APF)背景谐波抑制时,发现实际谐波抑制效果弱于理论分析,其原因在于传统R-APF谐波抑制方案,没有考虑R-APF等效输出阻抗对抑制系统背景谐波的影响。为此,提出两种谐波抑制优化方案:考虑R-APF等效输出阻抗的影响,重新整定R-APF的虚拟导纳;选择多重比例谐振控制器增强特定谐波频率处R-APF等效输出阻抗,减弱其对谐波抑制效果的影响。通过仿真和实验验证,所提方案都能更有效的抑制系统背景谐波。

区域配电网中逆变型分布式电源不同控制方式下故障特性分析

由于逆变型分布式电源在中低压配电网中渗透率的增加,区域配电网运行模式及网内DG控制方式会对故障后输出的电流及端口电压产生明显影响。文章首先分析了区域配电网并网运行模式下电压控制和电流控制IBDG在PQ策略下的故障特性,然后分析了孤岛下电压控制IBDG在Droop策略下的故障特性,为了抑制电压波动并调节系统电压,设计了一种容性等效输出阻抗的电压电流环,并建立了子配网孤岛下不同故障类型的分析计算模型。最后基于PSCAD搭建了仿真模型,通过仿真分析验证该方法的正确性与有效性。

一种简化的逆变器并联控制技术研究(英文)

依据输出有功功率差和无功功率差分别调节输出电压相位和幅值的控制技术较多地应用在逆变器并联控制中。但是,对于基于电压电流双闭环反馈的电压源型逆变器,输出有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值均有耦合关系。本文推导出逆变器的等效输出阻抗,研究了有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值的定量关系。讨论了器件精度对输出电压跟踪基准电压幅值和相位的影响,在此基础上提出一种简化的并联控制策略:即基准电压同步,根据环流大小调节基准电压幅值。建立了并联系统模型,分析了并联系统特性,给出了实验结果。

三间隙耦合输出回路间隙阻抗频率特性的测量

从多端口微波网络等效的角度,讨论多间隙耦合输出回路间隙阻抗频率特性的测试问题,并以X波段三间隙耦合输出回路为例,分别从模拟测量和实际测量两个方面确定了其间隙耦合阻抗的频率特性,简化了测量过程,为三间隙耦合输出电路工程应用提供了有效的实验手段。

基于参考电流型光伏发电系统变功率输出控制策略

针对两级式光伏并网发电系统变功率输出技术的研究及应用现状,提出了一种新型的参考电流型变功率输出控制策略。通过光伏功率与指定功率的比较,实时改变光伏电流,可以实现最大功率跟踪和指定功率跟踪两种功率输出模式,并且在日照强度变化情况下能够快速有效地控制光伏功率的输出。所提控制策略对Boost变换器进行小信号建模,详细分析了不同功率下光伏阵列等效阻抗对前级系统稳定性的影响,并介绍了双模式功率输出的控制器设计。最后仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

阻抗法在多变流器并联系统稳定性分析中的应用

随着并网变流器越来越广泛的应用,对变流器并联系统稳定性的分析显得尤为重要。首先建立了单台并网变流器的诺顿等效电路,根据诺顿等效电路定义了变流器的输出阻抗,并基于阻抗法分析了多变流器并联系统稳定时的电网阻抗临界值及系统的失稳振荡频率。结果表明,阻抗分析法可将整个复杂的变流器并联系统分割成独立的子系统进行建模,简化了多变流器并联系统的稳定性分析,并且可准确对系统稳定时的临界参数值及失稳振荡频率进行求解。最后,在PLECS下搭建了多变流器并联系统的仿真模型,仿真结果证明了理论分析的正确性。

三态滞环控制逆变器等效输出阻抗计算与分析

三态滞环控制电压源逆变器采用电压外环和电流内环双闭环控制技术,具有电路拓扑和控制电路简单、稳态和动态性能良好的特点。对于电压源型逆变器,稳态电压精度是其输出电压的一个重要指标,其大小取决于逆变器的等效输出阻抗的大小。利用三态滞环控制逆变器的闭环传递函数求解出其等效输出阻抗的表达式,分析了逆变器控制电路参数对稳压精度的影响。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。

基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联特性研究

针对低压微网中采用传统下垂控制的并联逆变器功率均分效果差以及母线电压和频率偏移问题,分析了并联逆变器的环流和功率输出特性,提出一种基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联控制策略。该策略实现了逆变器等效输出阻抗的精确可控,且具有虚拟同步发电机的基本特性,逆变器等效电压源的频率和相位能够实现自同步功能,在不需要功率环的情况下间接实现了并联逆变器功率均分且具有环流抑制能力。通过设计电压二次调节控制,消除了微网母线电压和频率的偏移问题。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

逆变器并联系统的等效电路

由典型的双闭环逆变器的控制框图,根据频率是否在逆变器的带宽范围内,得出了逆变器在直流、基波频率和高次谐波频率下的等效电路。说明了直流等效电路和基波频率下的逆变器等效电路与控制参数和主电路参数都相关,而高频等效电路只与逆变器主电路中的滤波器参数有关。根据单台逆变器的等效电路得到了并联系统的等效电路,给出了并联系统的在不同等效电路下环流的大小。仿真结果验证了所给等效电路的正确性。

电流闭环对三相PWM变流器输出阻抗的影响分析

三相PWM变流器输出阻抗对其输出特性以及并网系统稳定性有着重要的影响。现有阻抗的研究多集中关注由变流器输出阻抗导致的交互影响问题,而对变流器本身输出阻抗特性分析较少。以三相PWM整流器为例,用小信号方法建立了整流器的开环阻抗模型以及考虑电流环和锁相环之后的阻抗模型,分析了电流环的引入对整流器阻抗的影响以及电流环参数与阻抗的关系。结果表明,与开环控制相比,引入电流环之后整流器的导纳幅值整体减小,在低频段减小的幅度与电流控制器的积分参数有关,在高频段减小的幅值与电流控制器的比例参数有关。仿真结果验证了分析方法的有效性和分析结果的正确性。

复合输出电容COT控制Buck变换器稳定性研究

对于单输出电容应用情形,已有文献报道了恒定导通时间(COT)控制Buck变换器的稳定性分析方法,且给出了输出电容时间常数或者等效串联电阻(ESR)的稳定性判据。然而对于复合输出电容应用情形,COT控制Buck变换器的时域分析相当复杂,动力学建模过于繁琐,难以给出相应的稳定性判据来有效指导工程实践。针对工程实践中两种常见的复合输出电容并联使用情况,在此提出一种新颖的COT控制Buck变换器复阻抗等效分析法,其核心思想是将复合输出电容电路经过简化计算,等效变换成单输出电容电路。基于该等效分析法,导出单输出电容的等效电路参数,并通过具体例子进行PSIM电路仿真和实验电路测量。仿真和实验结果验证了复阻抗等效分析法的有效性。

高频磁致伸缩换能器输出力特性分析与测试

磁致伸缩换能器可以将电能转换成机械振动,输出力特性是影响换能器机电转换效率的关键因素。基于动力学方程和阻抗特性研究,采用机-电类比方法,建立换能器机电等效电路。为了扩大模型应用范围,研究了不同频率对机电转换变量的影响并对模型参数进行修正,分析换能器的输出力特性。搭建实验平台,通过力传感器测量换能器不同输入电流与频率下的输出力特性,结果表明,谐振频率下的输出力振幅与阻抗分析结果相吻合;模型参数修正后可以较好的预测换能器不同工作状态下输出特性。

一种通过调整VSC等效输出阻抗来抑制SSR的新方法

严重的次同步谐振(SSR)会危及电力系统的安全运行。分析和探讨了电压源型换流器(VSC)在近同步发电机侧时,对系统次同步谐振的影响。VSC由一系列的电路元件组成,其等效输出阻抗和其控制参数是与电网交互作用的关键因素。采用复转矩系数法分析了VSC等效输出阻抗对系统阻尼的影响,进一步对VSC做出改善,提高其等效注入电阻以改善系统的阻尼,进而实现抑制次同步谐振的目的。最后给出了时域仿真结果,证明了这种VSC阻抗调整技术能够一定程度的抑制次同步谐振。

基于虚拟阻抗的低压微网多逆变器环流抑制研究

低压微网内逆变器等效输出阻抗导致多逆变器间环流上升,低压微网整体运行出现异常,稳定性下降,严重时会造成器件损毁。为解决上述问题,提出基于虚拟阻抗的低压微网多逆变器环流抑制策略,在低压微网结构中,分析等效输出阻抗对输出功率特性的影响,提出多环控制策略,在下垂控制方法基础上引入虚拟阻抗,将全部逆变器的等效输出阻抗由感性转变为阻性,均分低压微网负荷功率,提升低压微网稳定性。在Matlab/Simulink仿真平台内构建低压微网仿真模型,仿真结果显示,引入虚拟阻抗后可将低压微网多逆变器间的环流最大值降至2 A以下,保障了低压微网系统稳定运行,仿真结果证明了所提方法及控制器的可行性与有效性。