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基于镜像虚拟电阻技术的三相光伏逆变器直流电压波动抑制策略

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太阳能学报 2024年第3期45卷 555-564页

作者：刘淇伟曾江冯健磊陈伟国华南理工大学电力学院广州510641 广东省电网智能量测与先进计量企业重点实验室广州510663

针对光伏逆变器直流侧电容电压波动的问题,根据光伏逆变器直流电压波动的机理和其主要输出有功功率的特点,提出一种镜像虚拟电阻技术用以解决光伏逆变器直流电压波动的问题。该策略只需在逆变器正常工作的基础上增加少量计算,具有较高... 详细信息

针对光伏逆变器直流侧电容电压波动的问题,根据光伏逆变器直流电压波动的机理和其主要输出有功功率的特点,提出一种镜像虚拟电阻技术用以解决光伏逆变器直流电压波动的问题。该策略只需在逆变器正常工作的基础上增加少量计算,具有较高实用性。对于谐波分量,光伏逆变器等效为一个与基波等效电阻大小相等、方向相反的镜像虚拟电阻吸收电网谐波功率,同时可显著减小直流侧电压波动的问题。仿真和实物实验结果均验证了该策略的有效性。

关键词：直流电压波动瞬时无功功率虚拟电阻镜像虚拟电阻谐波抑制光伏逆变器

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基于虚拟电阻有源阻尼的LC滤波型永磁同步电机系统预测电流控制

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电工技术学报 2023年第22期38卷 6059-6069页

作者：郑长明董萱萱肖子语阳佳峰公铮中国矿业大学电气工程学院徐州221116

LC滤波型永磁同步电机(LC-PMSM)驱动系统因具有固有谐振峰而易引起电流环谐振失稳问题,且LC滤波器增大了系统阶数,导致常规线性控制方法结构和参数整定复杂。为解决上述问题,该文提出一种基于虚拟电阻有源阻尼的无差拍预测电流控制策略... 详细信息

LC滤波型永磁同步电机(LC-PMSM)驱动系统因具有固有谐振峰而易引起电流环谐振失稳问题,且LC滤波器增大了系统阶数,导致常规线性控制方法结构和参数整定复杂。为解决上述问题,该文提出一种基于虚拟电阻有源阻尼的无差拍预测电流控制策略。考虑到逆变器侧电感电流可由控制器直接控制,首先,设计了一种结构简单的电感电流无差拍预测控制器,其能够实现对定子电流的间接矢量控制;其次,为了抑制系统固有谐振,进一步提出了一种基于滤波电容并联虚拟电阻的有源阻尼控制策略;最后,给出了系统的闭环稳定性分析及参数设计准则,并通过实验验证了所提控制方法的有效性。

关键词：永磁同步电机 LC滤波器预测控制虚拟电阻有源阻尼

基于虚拟电阻的电动汽车负荷虚拟同步机调频性能优化策略

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电力自动化设备 2022年第10期42卷 210-217页

作者：芮月晨肖国春何玉瑞高子鹏西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

负荷虚拟同步机(LVSM)技术可使电动汽车(EV)充电桩等负荷主动参与电网调频,但在EV两级式充电结构中,基于比例积分(PI)控制的后级DC/DC变换器的特性会削弱LVSM的调频性能。为此,提出一种虚拟电阻(VR)控制策略,通过重塑后级DC/DC变换器的... 详细信息

负荷虚拟同步机(LVSM)技术可使电动汽车(EV)充电桩等负荷主动参与电网调频,但在EV两级式充电结构中,基于比例积分(PI)控制的后级DC/DC变换器的特性会削弱LVSM的调频性能。为此,提出一种虚拟电阻(VR)控制策略,通过重塑后级DC/DC变换器的输入阻抗为阻性,优化了LVSM的调频性能,充分发挥了LVSM的网荷互动能力。从理论上对比了采用传统PI控制和所提出的VR控制时,负荷扰动后电网频率偏差、各台LVSM直流母线电压和充电电流变化量的响应过程,结果表明VR控制通过充电电流调节过程使电网频率稳定性有所提升,且未对LVSM直流母线电压的稳定性造成不良影响。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提控制方法的有效性。

关键词：电动汽车负荷虚拟同步机惯量调频虚拟电阻

基于虚拟电阻的双馈风机次同步振荡分数阶PI控制

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电力工程技术 2022年第5期41卷 12-20页

作者：刘志坚刘杰李鹏程自超梁宁昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500

针对传统方法抑制双馈风机经不同串补电容并网引发的次同步振荡效果不佳的问题,文中提出一种基于虚拟电阻的风机分数阶比例-积分(FOPI)控制策略。首先,分析风电系统次同步振荡发生机理,并以风机并网电流为输入信号设计宽频带次同步电流... 详细信息

针对传统方法抑制双馈风机经不同串补电容并网引发的次同步振荡效果不佳的问题,文中提出一种基于虚拟电阻的风机分数阶比例-积分(FOPI)控制策略。首先,分析风电系统次同步振荡发生机理,并以风机并网电流为输入信号设计宽频带次同步电流滤波器,构建出虚拟电阻控制器以增强系统电气阻尼;之后,利用Oustaloup算法改进分数阶积分算子,以网侧变流器控制方程为底层模型重构FOPI电流控制环,分析积分阶次对电流跟踪动态特性的影响;然后,通过引入非线性迭代权重以及学习因子改进传统灰狼优化算法,优化控制策略参数;最后,利用Matlab/Simulink搭建仿真验证模型,结果表明所提策略能有效抑制不同串补度下的次同步振荡,表现出较强的鲁棒稳定性。

关键词：虚拟电阻双馈风电场次同步振荡改进灰狼优化算法分数阶比例-积分(FOPI) 参数优化

不平衡电网三相PWM整流器虚拟电阻等效控制

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电力电子技术 2022年第12期56卷 64-68页

作者：赵博赵亮国网辽宁省电力有限公司辽宁沈阳110116 国电南瑞南京控制系统有限公司电网分公司江苏南京211100

三相脉宽调制(PWM)整流器具有网侧电流正弦化、高功率因数和能量双向传输等优越性能,在电机传动、电能质量控制等领域广泛应用。随着可再生能源发电装机容量不断提高,随机性、间歇性特征造成电网三相不平衡现象频现,直接影响PWM整流器... 详细信息

三相脉宽调制(PWM)整流器具有网侧电流正弦化、高功率因数和能量双向传输等优越性能,在电机传动、电能质量控制等领域广泛应用。随着可再生能源发电装机容量不断提高,随机性、间歇性特征造成电网三相不平衡现象频现,直接影响PWM整流器高性能、高可靠运行。为此,这里提出不平衡电网条件下PWM虚拟电阻等效控制方法,在对不平衡电网下PWM整流器瞬时功率特征分析的基础上,引入虚拟共模电阻和差模电阻概念,并设计共模电阻调节器(CMR)和差模电阻调节器(DMR),实现稳态平均功率调节和差异化暂态目标调节,包括恒有功功率、对称输入电流和恒无功功率等。最后,基于10 kW测试样机对虚拟电阻等效控制方法进行测试与分析,与传统不平衡电网条件下PWM整流器控制方案相比,所提方法无需电网电压传感器和电路参数,系统成本低且具备更高的鲁棒性和可靠性。

关键词：不平衡电网脉宽调制整流器虚拟电阻

基于虚拟电阻的复杂直流网络P-V下垂控制方法

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科学技术与工程 2023年第31期23卷 13423-13429页

作者：王辞喻赵兴勇山西大学电力与建筑学院太原030031

对于复杂直流网络控制困难的问题,现有研究很少有基于虚拟电阻的下垂系数计算方法,设计了一种将复杂电网等效为简单放射状网络的方法,并提出一种基于虚拟电阻的功率-电压(P-V)下垂控制方法。首先,定义虚拟母线及虚拟节点,将节点分为3类... 详细信息

对于复杂直流网络控制困难的问题,现有研究很少有基于虚拟电阻的下垂系数计算方法,设计了一种将复杂电网等效为简单放射状网络的方法,并提出一种基于虚拟电阻的功率-电压(P-V)下垂控制方法。首先,定义虚拟母线及虚拟节点,将节点分为3类并分别处理,得到一个等效的放射状电网拓扑结构。然后,根据简化结果推导出P-V下垂系数的计算公式,得出控制策略。仿真结果表明了所提电网等效方法和基于虚拟电阻的P-V下垂控制策略的有效性和可行性。

关键词：虚拟节点虚拟电阻 P-V下垂控制复杂直流系统网络等效化简

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基于线性自抗扰的虚拟电阻型光伏逆变器研究

基于线性自抗扰的虚拟电阻型光伏逆变器研究

作者：冯健磊华南理工大学

学位级别：硕士

随着“碳达峰”、“碳中和”目标的提出,电力系统的光伏渗透率也会逐步增大,而光伏逆变器作为光伏并网发电的关键接口将在其中发挥着重要的作用。然而目前光伏逆变器基本上仅具备有功、无功输出功能,不仅少有电能质量治理功能,还可能向... 详细信息

随着“碳达峰”、“碳中和”目标的提出,电力系统的光伏渗透率也会逐步增大,而光伏逆变器作为光伏并网发电的关键接口将在其中发挥着重要的作用。然而目前光伏逆变器基本上仅具备有功、无功输出功能,不仅少有电能质量治理功能,还可能向电网输出谐波、造成三相不平衡等问题。实际上光伏逆变器拥有与有源滤波器类似的拓扑结构和电流控制方法,拥有进行电能质量治理的硬件基础,只是常规有源滤波器需要检测非线性负载的输出电流,并不适用于光伏逆变器。本文致力于挖掘光伏逆变器的电能质量治理潜力,引入虚拟电阻控制方法,其仅需检测并网点电压,控制逆变器在谐波频域对外表现为电阻特性,实现谐波抑制功能。本文为提高光伏逆变器的电流跟踪性能,提出采用线性自抗扰电流控制器,建立了LCL型光伏逆变器在αβ坐标系上的数学模型和Boost电路的数学模型,并分别设计了三阶自抗扰控制器和一阶自抗扰控制器,同时为提高控制器的控制带宽,采用梯形法对线性自抗扰控制器进行离散化,通过仿真验证了所提控制器的有效性。针对传统有源滤波器只能就近补偿负载谐波电流的缺陷,本文根据并联电阻对谐波的抑制作用提出了虚拟电阻型光伏逆变器控制思想。结合并网电压和输出电流中的谐波分量引起逆变器直流侧电压波动的机理,提出了基于镜像电阻的光伏逆变器直流侧电压波动抑制控制策略,保证其在高三相不平衡度和高谐波含量的电网条件下稳定并网运行。为进一步发挥光伏逆变器对电网电能质量的治理作用,本文提出了基于谐波功率最大化和基于最大谐波阻尼的虚拟电阻控制策略,前者通过快速傅里叶变换和扰动观察法控制光伏逆变器吸收的各次谐波功率始终维持在最大值,降低电网谐波含量的同时提高用户参与谐波治理的积极性。后者可在电网需要时尽可能地增大光伏逆变器的谐波阻尼,同时维持光伏逆变器直流侧电压稳定。为进一步验证本文所提控制策略的有效性,搭建了基于TMS320F28335的光伏并网逆变器实验平台和实时仿真平台,验证了虚拟电阻型光伏逆变器的可行性,推动了多功能光伏逆变器技术水平的发展。

关键词： LCL型光伏逆变器线性自抗扰控制虚拟电阻谐波抑制谐波阻尼

利用虚拟电阻提高接入弱交流电网的MMC小信号稳定性控制方法

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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中国电机工程学报 2015年第15期35卷 3794-3802页

作者：苑宾许建中赵成勇何智鹏新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)换流阀具有自关断能力,适用于向弱交流电网供电。该文对已有功率同步控制方法进行改进,通过在电压调制波处增加虚拟电阻控制,等效增大系统与弱交流电网之间的电阻,从而增强系统的... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)换流阀具有自关断能力,适用于向弱交流电网供电。该文对已有功率同步控制方法进行改进,通过在电压调制波处增加虚拟电阻控制,等效增大系统与弱交流电网之间的电阻,从而增强系统的稳定性。该方法实现简单,同时虚拟电阻并不消耗能量,不会降低换流器的传输效率。文中建立了受端弱交流电网MMC系统小信号数学模型,通过对多输入多输出系统开环传递函数矩阵进行分析,得到虚拟电阻对系统稳定运行特性的影响;同时对虚拟电阻的作用机理进行研究,分析得出虚拟电阻对系统运行极限的影响。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了101电平受端弱交流电网MMC系统仿真模型,仿真结果验证了虚拟电阻控制的有效性,同时体现了虚拟电阻对系统运行极限的影响。

关键词：虚拟电阻模块化多电平换流器弱交流电网功率同步控制稳定性分析运行极限

基于并联虚拟电阻的级联DC-DC变换器稳定控制方法

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电工技术学报 2020年第18期35卷 3927-3937页

作者：黄远胜刘和平苗轶如廖建权输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

级联DC-DC变换器结构是直流分布式电源系统的常用形式,级联系统中单独设计的单个变换器能够独立稳定运行,但级联后因源和负载变换器间相互作用可能引起整个系统的不稳定。该文以Buck变换器级联为例,通过状态空间平均法建立大信号模型分... 详细信息

级联DC-DC变换器结构是直流分布式电源系统的常用形式,级联系统中单独设计的单个变换器能够独立稳定运行,但级联后因源和负载变换器间相互作用可能引起整个系统的不稳定。该文以Buck变换器级联为例,通过状态空间平均法建立大信号模型分析级联系统的开环稳定性,并据此确定能在全负载范围内稳定的并联电阻范围;然后分析并联电阻对级联系统中源变换器输出阻抗影响,在此基础上提出一种基于并联虚拟电阻的有源阻尼控制策略,以改善级联系统的稳定性。该方法可在不影响源变换器的闭环动态性能下,满足与负载变换器输入阻抗相匹配的稳定要求。然后利用Lyapunov间接法得到该控制策略的稳定性判据,通过合理选择并联虚拟电阻可满足整个系统稳定。最后通过仿真和实验证了所提控制策略的有效性。

关键词：级联DC-DC 稳定性分析虚拟电阻 Lyapunov间接法