基于LCL滤波器的单相光伏并网三环控制策略

引入LCL滤波器代替L型和LC型滤波器。分析了有源阻尼算法,针对在光照过强的条件下由于输入功率和输出功率不匹配出现的直流母线过电压现象,提出直流母线电压环、电网电流环、电容电流环三环控制策略,稳定直流母线电压。搭建了单相光伏并网控制系统模型,详细分析了所设计的控制策略,仿真结果表明,采用新型控制策略能有效控制直流母线电压,改善入网电流品质,提高系统的稳定性。     

抑制两级式逆变器中间母线电压二次纹波的方法

针对两级式单相逆变器中间母线电压存在二次纹波的问题,提出了一种可以抑制其幅值的控制方法。对两级式单相逆变系统中能量流动、纹波功率以及中间母线电容纹波电压的产生机理进行了分析。提出一种在前级直-直电路控制器的电压环的给定处加入与母线电容电压同频、同相的扰动量,通过调节扰动量的大小来抑制母线电容纹波电压的控制方法。该方法可增加电压外环的带宽,提高系统的响应速度,显著改善负载跳变时的动态特性。此控制策略在基于DSP的先进数字控制平台上进行了实验,实验结果表明该控制策略的有效性和合理性。     

三相级联H桥光伏并网控制研究

级联H桥多电平逆变器由于开关管承受应力较小,且并网电流谐波含量低等优点,使得其在高压大容量光伏并网发电系统中,具有广阔的应用前景。级联H桥多电平逆变器光伏并网发电存在光照强度和温度不均匀、光伏板老化或被遮光等问题,会造成级联H桥逆变器各相输出功率不平衡,从而导致并网电流不对称。文章以基于DC/DC变换器的三相级联H桥光伏并网系统为研究对象,提出了一种零序注入法,通过特定方波减去正序外包络电压得到所需零序分量,使得在各相输入功率不相等的情况下,并网电流仍能与电网电压同相。在MATLAB/Simulink环境下进行仿真研究,结果表明,并网电流谐波含量满足IEEE Std.929-2000标准,能够实现单位功率因数运行。     

基于电容电压平衡的三相四开关整流器FCS-MPPC策略

针对三相四开关整流器电容电压不平衡,进而影响系统稳定性的问题,提出了电容电压平衡的三相四开关整流器有限控制集模型预测功率控制策略.在控制系统的价值函数中,引入抑制电容电压波动目标项,以保持直流侧电容电压平衡,既兼顾有功/无功功率脉动最小且能有效地平衡电容电压,最终实现网侧电流谐波含量低、波形质量好、系统稳定性高.仿真测试结果验证了所提方法的有效性.     

一种新型单相三开关光伏并网逆变器研究

光伏逆变器由于受外界因素以及逆变器的一些内在因素的影响,导致逆变器对输入电压的要求很严格。传统的逆变器加变压器的方法和多级级联的方法不能够妥善解决输入电压适应性的问题。为满足对大范围直流电压输入变化的适应性要求,同时实现光伏并网逆变器逆变与升压两个功能,提出了一种新型的单相三开关光伏并网逆变器拓扑。采用高频开关器件和反激变换器,替换了传统笨重的工频升压变压器,使得逆变器的体积、重量及成本降低,易于集成,且提高了变换效率。实时波形反馈技术的闭环SPWM（sinusoidal pulse width modulation）控制方法,可提供快速响应。通过一个小的交流滤波器可获得低谐波失真的正弦输出。对理论分析结果进行仿真验证,结果表明该新型单相三开关光伏并网逆变器具有拓扑简单,适应大范围直流输入电压变化,可靠性高等优点。     

宽输入电压范围单相光伏并网变换器的控制策略

双级型光伏并网变换器中,如果光伏阵列电压接近或高于直流母线电压,升压斩波器将不能正常工作．为了扩大变换器对输入电压的适应范围,本文为双级型变换器增加了单级式工作模式：当光伏阵列电压高于逆变所需的直流母线电压时,切除升压斩波器,由并网逆变器实现最大功率点跟踪．在临界电压附近设置滞环,以免升压斩波器频繁投切．通过上述方法,当光伏阵列的电压在150V到550V的宽范围内变化时,变换器都能良好工作．实验结果验证了本文方法的可行性．     

基于预测控制的光伏阵列最大功率点跟踪方法

针对传统PI控制的光伏系统在外界环境变化剧烈时无法及时跟踪最大功率点的问题,提出基于预测控制的光伏阵列MPPT跟踪方法.选取两级并网逆变器为研究对象,在分析光伏电池发电原理和数学模型的基础上,基于改进传统电导增量MPPT算法,建立BOOST电路离散数学模型来预测目标时段的变化,以评价函数表示期望的控制结果,利用评价函数最小化确定最优开关状态,最终实现MPPT.以Matlab/Simulink为平台,进行的光伏系统在外界环境短时多次突变下功率响应的仿真实验表明:基于预测控制的MPPT方法输出功率稳定,且具有较高的灵敏性和准确性.     

直接功率控制在三相光伏并网系统中的研究

逆变器的控制在光伏并网系统中起着核心的作用,在三相光伏并网系统的基础上对并网逆变器提出了一种直接功率控制的方案。直接功率控制(DPC)仅需要测量交流侧的电压与电流,通过坐标转换,计算出瞬时有功功率与无功功率,得到的结果分别与PI调节得到的参考有功功率以及给定无功功率进行比较,经过滞环比较器,开关表等环节来控制并网变流器。Matlab/Simulink仿真结果表明,并网逆变器直接功率控制方法简单,并网功率因数接近于1,电流谐波小,具有良好的动态和稳态性能。     

具有快速并网功能的微网系统控制策略

为提高微网系统的性能,本文在已有的微网系统控制策略基础上,针对以下两点对其进行优化：一是微网用分布式电源输出功率限幅功能,用以抑制多台微网用分布式电源并联运行时,由于下垂特性不同而导致的微网用分布式电源过载或功率反向注入问题;二是微网系统离网状态向并网状态切换时,在微网系统二次调频控制的基础上添加频率扰动策略,用以缩短微网系统的频率调节时间,实现微网系统与电网的快速同步.本文对所提出的这一控制策略进行了分析,并利用4台容量为25 kVA的微网用分布式电源变流器和1台90 kVA可调模拟负荷组成微网系统实验电路,通过微网系统并网/离网无缝切换实验验证了这一控制策略的可行性.     

多电平变换器直流侧电压平衡控制电路

为解决二极管箝位型多电平变换器直流侧电容电压不平衡的问题,设计了一种带二级辅助电感的平衡控制电路,通过简单控制可以平衡多电平变换器直流侧所有电容的电压.在分析电路结构和控制原理的基础上,从能量转换的角度出发,给出了辅助电感参数选择的范围.以五电平变换器为研究对象,建立了Matlab/Simulink仿真模型,搭建了实验样机,对比分析了本文平衡电路与传统一级平衡控制电路的电容电压平衡特性.实验结果表明,当二级辅助电路工作时,所有直流侧电容电压在20 ms内达到平衡,电容电压的纹波小于3%.      

复合谐振型非接触电能双向传输模式

针对单级谐振的双向电能传输方式所存在的谐振容量小及器件应力大等缺点,提出一种基于LCL复合谐振的对称拓扑双向电能传输模式.建立了系统的交流阻抗模型,推导了系统输入输出增益,并分析了不同负载下系统的频率响应及不同负载与耦合系数下输出功率特性.在此基础上,给出一种基于能量注入和自由振荡双工作模式切换的输出电压调节方法,并给出一种切换占空比控制方法以保证输出电压的恒定.仿真与实验数据表明:基于双工作模式的双向电能传输模式能有效地实现能量双向传输,输出的电压纹波始终小于0.3 V,同时该模式还具有相对简单、易于实现的特点.      

电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法

多能互补型微电网将具有互补性的多种能源集中于同一并网系统,可有效提高微电网的能源利用效率及供电可靠性. 虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）技术,实现分布式电源的友好并网. 然而,在非理想运行情况下,当电网电压出现不平衡时,传统的VSG控制不具备抑制负序电流的能力,将导致微电网三相并网电流不平衡,因此提出一种基于电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法. 本文搭建了包含光伏及储能系统的电能系统模型,和包含电解槽-氢储能-燃料电池系统的氢能系统模型;分析了VSG的基本原理,通过VSG并网小信号模型的分析,对控制参数进行了设计,提高了系统的稳定裕度;定量分析了不平衡电流的产生原因,通过改进dq坐标系下电流指令计算方法,抑制了负序电流,保证电-氢多能互补型微电网的电能质量. 最后仿真验证了多能互补微电网能量管理策略的有效性,仿真结果证明VSG平衡电流控制方法能在电压不平衡情况下实现并网电流三相平衡,最终将冲击电流由52 A抑制至27 A,并显著减小了功率波动.      

一种无功功率补偿器

利用AT89C52单片机设计了一种无功功率补偿器。该补偿器利用单片机AT89C52实现对数据的处理、输入和输出等功能;采用数字检测电路来获取电网中电压与电流的相位差;控制开关采用过零触发型固态继电器,使电容的投入和切除控制实现等电压投入、零电流切除;添加了光电耦合器,以便提高系统的抗干扰性;利用外接键盘实现了功率因数的人工设置。通过实时监测功率因数及分析补偿,该补偿器能够有效提高电力系统的供电质量和降低电能损耗。     

基于滑模双环控制的感应耦合电能传输系统设计

为解决轨道交通供电负载频繁波动使得系统输出恒压困难的问题,提出了基于滑模控制和PI控制的双环控制策略.首先对原边建立离散时间动态模型、副边采用大信号模型分别进行建模;其次,基于系统建模设计双环控制策略,采用滑模控制控制电流内环、PI控制控制电压外环;最后,对设计的双环控制进行了实验验证.验证结果表明:恒压下进行70 Ω和50 Ω电阻切换时,电压变化约5%,并在15 ms左右恢复到稳定值,因此,在负载波动的条件下该控制策略能保证输出电压恒定和快的响应.      

单相UPS输出电压的一种新型复合控制方案(英文)

为了提高UPS输出电压波形质量,根据PID控制器的快速响应性和重复控制器的无静差跟踪特性,提出了一种新型的单相UPS输出电压复合控制的方案.改进型重复控制器只需检测UPS输出电压,结构简单,易于实现.试制了10 kVA单相UPS样机,实验结果表明了在线性和非线性负载下系统均具有良好的稳态和动态特性.输出电压总谐波畸变(THD)较小.     

微处理器电压调节器瞬态响应特性的改善

为设计具有快速动态响应的微处理器电源电压调节器，分析了在负载突变时电压调节器的瞬态响应特性和电路器件参数对输出电压瞬态响应影响．分析表明，采用合适电容值的低等效寄生电阻的滤波电容，并提高开关频率，可减小输出电压跌落．仿真结果显示，电感减半使电压跌落减小约20％，响应时间减小约60％；取临界(优化的)电容值可使电压波动减小约40％，但延长了响应时间；电流型控制方法比电压型控制方法电压跌落减小了约20％。响应时间缩短70％以上．     

船舶并网光伏电力系统稳定性

为分析高渗透率光伏并网导致船舶电力系统等效转动惯量降低，静态和暂态稳定性恶化的问题，以中国首艘集成并网光伏电力系统的“中远腾飞”轮汽车滚装运输船为研究对象，根据船舶电力负荷计算书和电气系统图建立了船舶并网光伏电力系统仿真模型；光伏并网逆变器采用恒功率控制策略，对比了牛顿-拉夫逊、XB快速解耦、BX快速解耦、龙格-库塔、Iwanoto和简单鲁棒算法在系统潮流分析中的效果差异；对比了8组仿真算例，研究了不同光伏渗透率下系统的静态稳定性，分析了光伏并网运行中连续负载和艏侧推器顺次启动过程对系统暂态稳定性的影响。分析结果表明:牛顿-拉夫逊法的迭代次数仅为4次，动态仿真时长仅为Iwanoto算法的10.4%，其他6项评估参数与多种算法结果均值一致，在6种方法中最适于计算强耦合刚性电力系统潮流；随着光伏渗透率的提升，其系统的总有功和无功功率损失呈增长趋势，尤其当渗透率超过33.36%时，无功功率损失是有功功率损失的10倍；21.32%渗透率下，与同步发电机组相同功率等级的动力负载启动将导致船舶电力系统同时出现暂态功角和电压失稳；并网型光伏系统能够快速补偿船舶电力系统的低频振荡，但不能在维持或恢复船舶电力系统暂态稳定过程中起到有效作用。