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中点钳位型三电平逆变器并联系统的零序环流抑制策略

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电工技术学报 2023年第S1期38卷 124-135页

作者：徐畅宫金武张国琴代克民查晓明武汉大学电气与自动化学院武汉430072 武汉纺织大学电子与电气工程学院武汉430200

针对中点钳位型(NPC)三电平逆变器并联系统内普遍存在的零序环流问题,该文首先分析模块间环流的通路,建立零序环流的电路和数学模型。根据等效模型阐述零序环流各成分的产生机制,并对零序环流进行定量分析。定义零序环流的三类具体成分... 详细信息

针对中点钳位型(NPC)三电平逆变器并联系统内普遍存在的零序环流问题,该文首先分析模块间环流的通路,建立零序环流的电路和数学模型。根据等效模型阐述零序环流各成分的产生机制,并对零序环流进行定量分析。定义零序环流的三类具体成分:通态零序环流、开关零序环流及混合零序环流。对于不同类别的零序环流,提出共享直流侧中线和改进型LCL滤波器的硬件措施及准比例积分谐振(PIR)控制器的软件措施去抑制对应环流成分的高频、低频分量;另外,针对改进型LCL滤波器中交流滤波电容中点和直流侧电容中点连接电缆上有较大高频电流的缺陷,提出载波移相控制下模块共用滤波电容的优化方案,在保证环流抑制效果的同时将奇数次开关频率的高频纹波转移到共用电容上,实现奇数纹波分量的自动抵消,使连接电缆上的电流减小近50%;最后,仿真与实验结果验证了所提环流抑制策略的可行性。

关键词：三电平中点钳位型逆变器逆变器并联系统零序环流抑制准比例积分谐振控制模块共用滤波电容载波移相控制

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并网逆变器并联系统的鲁棒控制与环流分析

电工技术学报 2017年第18期32卷 248-258页

作者：方红伟陶月肖朝霞贺叶君天津大学电气与自动化工程学院天津300072 天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室天津300387

对应用于并网逆变器并联系统的鲁棒控制策略进行研究和设计,在分析并联系统的电路结构和环流特点的基础上,提出简单的单桥臂控制方法。采用基于H∞控制的结构奇异值μ综合方法,抑制各种不确定性的影响,使并网并联系统的稳定性和性能得... 详细信息

对应用于并网逆变器并联系统的鲁棒控制策略进行研究和设计,在分析并联系统的电路结构和环流特点的基础上,提出简单的单桥臂控制方法。采用基于H∞控制的结构奇异值μ综合方法,抑制各种不确定性的影响,使并网并联系统的稳定性和性能得到提高,实现并网电流的准确控制和环流的抑制。同时,给出系统稳定运行的不确定性范围,所设计的控制器在给定范围内能保证系统稳定运行。仿真与实验结果验证了控制方案的有效性。

关键词：逆变器并联系统并网鲁棒控制 μ综合环流

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电流瞬时值控制的逆变器并联系统

浙江大学学报（工学版） 2009年第1期43卷 153-158页

作者：吕晓东李武华吴建德何湘宁浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

对采用最大电流控制法、平均电流控制法、3C电流控制法和加权电流控制法等电流瞬时值均流控制的逆变器并联系统进行统一建模,提出了一种统一的小信号模型.利用该模型,可以很方便地分析系统在电路参数一致和不一致情况下的均流环稳定性问... 详细信息

对采用最大电流控制法、平均电流控制法、3C电流控制法和加权电流控制法等电流瞬时值均流控制的逆变器并联系统进行统一建模,提出了一种统一的小信号模型.利用该模型,可以很方便地分析系统在电路参数一致和不一致情况下的均流环稳定性问题.对多台并联系统的阻抗匹配特性问题进行了研究和探讨,讨论了均流环控制参数和并联逆变器台数对并联系统均流性能的影响.通过对两台220 V输出、单台最大输出功率为1 kW的逆变器并联系统进行实验,验证了理论分析的正确性.

关键词：逆变器并联系统电流瞬时值均流控制小信号模型

谐波干扰下逆变器并联系统同步控制数字信号输出方法

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科学技术与工程 2018年第14期18卷 24-29页

作者：陶雪华彭喜英中原工学院信息商务学院电气工程系郑州451191

在谐波干扰下,传统同步控制数字信号输出方法存在谐波频率偏移、波形畸变大、输出信号同步性差的弊端。为此,提出一种新的逆变器并联系统同步控制数字信号输出方法。通过分数傅里叶方法实现谐波干扰抑制。以两个逆变器并联系统向相同的... 详细信息

在谐波干扰下,传统同步控制数字信号输出方法存在谐波频率偏移、波形畸变大、输出信号同步性差的弊端。为此,提出一种新的逆变器并联系统同步控制数字信号输出方法。通过分数傅里叶方法实现谐波干扰抑制。以两个逆变器并联系统向相同的负载供电为例,对逆变器并联系统的工作特性进行研究。不同逆变器并联系统通过采样同步总线中共享的信号,求出相位误差,依据获取误差对正弦基准数字信号输出进行同步控制。在同步控制的过程中添加频率控制,使得不同逆变器的频率保持在稳态频率的水平。实验结果表明,所提方法能够有效保证数字信号输出的同步性,实用性强。

关键词：谐波干扰逆变器并联系统同步控制数字信号输出

基于预警单元的逆变器并联系统分层故障诊断系统

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电气传动 2006年第8期36卷 38-42页

作者：谢孟李耀华韩继文赵众张吉先中国科学院中国科学院电工研究所航天部3院33所

随着逆变器并联系统规模的增大,电源系统对故障诊断提出了新的要求。结合逆变器并联系统故障诊断的特点,对所存在的问题进行了分析,并通过新的应用思路,将神经网络和专家系统应用到逆变器并联系统的故障诊断中。提出并定义了故障预警的... 详细信息

随着逆变器并联系统规模的增大,电源系统对故障诊断提出了新的要求。结合逆变器并联系统故障诊断的特点,对所存在的问题进行了分析,并通过新的应用思路,将神经网络和专家系统应用到逆变器并联系统的故障诊断中。提出并定义了故障预警的一系列相关概念,设计了预警单元的工作结构。在此基础上提出了一种新的基于故障预警单元的分层故障诊断专家系统,详细阐述了故障预警单元的实现以及诊断系统的工作原理。通过原理分析及仿真结果可以看出,提出的方法对神经网络和专家系统在故障诊断中的有效应用具有很好的推动作用和一定的指导意义。

关键词：逆变器并联系统故障诊断专家系统预警单元

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光伏逆变器并联系统及控制方法的研究

光伏逆变器并联系统及控制方法的研究

作者：崔天佩兰州交通大学

学位级别：硕士

在国家“加快形成绿色发展方式和生活方式,建筑碳中和,构建绿色生活新体系”的美丽愿景下,做为三大可再生能源之一的光伏发电迎来了前所未有的发展契机。随着各种家用电器的普及以及工业的发展,社会对交流电的需求量不断增大,传统的单... 详细信息

在国家“加快形成绿色发展方式和生活方式,建筑碳中和,构建绿色生活新体系”的美丽愿景下,做为三大可再生能源之一的光伏发电迎来了前所未有的发展契机。随着各种家用电器的普及以及工业的发展,社会对交流电的需求量不断增大,传统的单逆变器已经不能满足人们基本的用电需求,必须在单逆变器的基础上进行创新,研发出能够满足社会用电需求的新型逆变器,也就是本课题研究的光伏逆变器并联系统。不同于传统的单逆变器,逆变器并联系统能够在直流电进行转换的过程中,根据需要控制电量的输入及输出。很明显,这种并联系统更能满足社会发展的需要。然而我们需要了解的是,这种并联系统在进行电量输出的过程中,如果不能调节好各模块的电压输出,保证电能的稳定,一旦某一个环节的电压值超过系统的承载能力,整个并联系统将会被烧毁,甚至会发生火灾。光伏逆变器并联系统中起核心作用的器件就是逆变器,它的能量转换效率的高低决定了整个系统的优劣。在本文中,先是就国内外关于逆变器并联系统的研究现状进行分析,并且就关于逆变器并联系统的特点及相关理论知识进行简单介绍,接下来是就三相逆变器在使用过程中出现的问题展开论述。首先对光伏电池的原理和特性进行了分析并进行研究,通过仿真得到了不同光照强度和不同温度下光伏电池的功率-电压、电流-电压特性曲线图,了解到光伏电池在一定的环境温度,一定的光照强度下,具有唯一的最大功率点。为了让并联系统一直保持输出最大的功率,就要满足系统的每一部分始终输出最大功率,最大功率点跟踪技术就应用而生。本文在传统扰动观测法的基础上提出了一种基于占空比动态扰动的最大功率点跟踪技术。通过仿真分析可知,该占空比扰动算法能够很好的实现对电池系统最大功率点的跟踪,相较于传统的最大功率点追踪算法,该方法能够更加迅速地追踪到电池系统最大功率点,并且在外界环境条件发生突变的状况下,该方法也能迅速地跟踪到最大功率点,而且在追踪到最大功率点后,功率曲线也没有产生大的波动。接下来在dq坐标系下,对三相逆变器的双闭环控制系统进行了设计,该控制系统采用电压外环,电流内环的控制方法,并根据系统设计的参数,得到相应控制器参数。在系统的环流控制和实现功率均分方面,首先分析了传统下垂控制方法,但是该方法是在忽略系统的等效电阻的情况下进行控制的,所以为了克服这种局限,有一种方法是在传统下垂控制的基础上引入了虚拟阻抗,这种做法可以使系统的环流大大降低,并基本上可以实现功率的精准分配,但是虚拟阻抗的加入会造成系统产生很大的压降,影响系统的稳定性,因此在此基础上,提出了基于有功功率瞬时反馈的虚拟阻抗自适应下垂控制策略。与传统虚拟阻抗下垂控制策略不同的是,该方法加入了有功功率的瞬时反馈,系统可以利用接收到的有功功率的信息来实时调整虚拟阻抗的大小。为了验证本文设计的控制器及基于有功功率瞬时反馈的虚拟阻抗自适应下垂控制策略的可行性与合理性,设计了一种双逆变器并联系统并进行了仿真模型的搭建和验证,仿真结果表明,基于有功功率瞬时反馈的虚拟阻抗自适应下垂控制策略能够有效维持系统电压质量的稳定,实现功率均分,而且能够很大程度地减小系统产生的环流,提高光伏逆变器并联系统的安全性能。

关键词：逆变器并联系统最大功率点跟踪双闭环系统环流下垂控制

一种具有自适应电压补偿和恢复功能的微电网功率均分策略

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太阳能学报 2023年第7期44卷 61-70页

作者：彭志豪黄海益杨苓广东工业大学自动化学院广州510006

在高/低电压等级微电网中,线路参数的差异导致逆变器输出功率无法精确均分且系统间出现环流,传统的下垂控制未能较好解决此问题。为此,该文提出一种具有自适应电压补偿和恢复功能的微电网功率均分控制策略。首先,通过引入虚拟阻抗,使高... 详细信息

在高/低电压等级微电网中,线路参数的差异导致逆变器输出功率无法精确均分且系统间出现环流,传统的下垂控制未能较好解决此问题。为此,该文提出一种具有自适应电压补偿和恢复功能的微电网功率均分控制策略。首先,通过引入虚拟阻抗,使高/低电压等级下逆变器输出总阻抗呈感性/阻性;其次,在改进下垂控制中提出自适应电压补偿方法,消除系统输出电压间的偏差,实现无功/有功功率的精确均分,但存在系统总输出功率下降的问题;然后,在上述基础上进一步提出电压恢复方法,在不影响功率均分精度的前提下,使系统总输出功率恢复至初始状态;最后,通过实验验证所提策略的有效性。

关键词：微电网逆变器并联系统功率分配自适应电压补偿和恢复

基于虚拟同步发电机控制方法的光伏逆变器并联运行研究

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基于虚拟同步发电机控制方法的光伏逆变器并联运行研究

作者：丁润天西安理工大学

学位级别：硕士

光伏发电技术作为分布式能源技术发展的重要方向之一,具有清洁、高效、可靠性高的优点。基于电力电子技术的逆变装置很难为光伏并网发电系统提供阻尼及惯性支持,这对电网安全稳定运行提出了更高要求。因此研究分布式光伏逆变器控制技术... 详细信息

光伏发电技术作为分布式能源技术发展的重要方向之一,具有清洁、高效、可靠性高的优点。基于电力电子技术的逆变装置很难为光伏并网发电系统提供阻尼及惯性支持,这对电网安全稳定运行提出了更高要求。因此研究分布式光伏逆变器控制技术对于提高光伏电站整体的运行效率及可靠性具有重要的理论和工程实践意义。本文主要针对分布式光伏并联逆变器系统,基于虚拟同步发电机控制策略研究基础,深入研究逆变器并联运行控制策略,保证光伏并网系统的谐波、电压水平和稳定裕度。同时针对光伏并网发电系统输出功率优化问题及并联运行控制中的相位偏差问题,基于智能PID控制算法设计最大功率点追踪及预同步控制策略,具体研究内容包括:(1)针对光伏发电系统输出功率优化控制问题,充分考虑阴影遮挡及太阳能电池板老化下的光伏发电系统非线性建模,针对光伏并网系统的最大功率点跟踪优化问题,提出了一种智能PID的控制策略。所提控制策略仅利用光伏并网系统的输入输出数据。在相同仿真条件下,最大功率点跟踪智能PID控制追踪速率较P&O提升了 150%,系统稳定输出时功率波动幅度由20W降低到2.5W。对比仿真实验验证了所提控制方法的有效性和优越性。(2)围绕光伏并网系统逆变器并联运行控制中的功率耦合的问题,基于功率解耦算法与虚拟阻抗下垂控制改进虚拟同步发电机控制策略,实现光伏并联逆变器的协调控制。相同仿真条件下相较于下垂控制达到额定功率时间由0.15s减少为0.09s,且输出趋于稳定时功率波动降低了 50%,所提控制策略下,并联逆变器输出电流幅值约比为1:1,基本不存在环流,证明该控制策略的功率分配效果较好。(3)针对虚拟同步发电机并联运行控制中出现的相位偏差问题,并充分考虑弱电网环境下锁相环存在检测精度差、失锁等问题。提出光伏并网虚拟同步发电机预同步控制策略。逆变器仿真电压波形显示在0.4s得到预同步控制指令后,仅需0.07s即可实现与电网电压相位的同步,在0.5s时刻成功并网,且基本不存在并网冲击。

关键词：逆变器并联系统虚拟同步发电机最大功率点跟踪智能PID控制预同步控制

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三相逆变器并联功率分配策略研究

三相逆变器并联功率分配策略研究

作者：侯良宇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在全球能源危机以及清洁能源的发展趋势下，分布式发电发展迅速且有着非常广阔的前景。在分布式发电系统中，常采用逆变器并联技术将多个分布式电源连接到交流母线上。逆变器并联系统中功率分配策略通常使用下垂控制，然而下垂控制本身... 详细信息

在全球能源危机以及清洁能源的发展趋势下，分布式发电发展迅速且有着非常广阔的前景。在分布式发电系统中，常采用逆变器并联技术将多个分布式电源连接到交流母线上。逆变器并联系统中功率分配策略通常使用下垂控制，然而下垂控制本身存在着一些缺陷，如功率不能合理分配、功率存在耦合以及有差控制特性下电压的幅值和频率不能满足要求等。　　为了解决以上问题，本文以三相逆变器的并联系统为研究对象，研究基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制策略，旨在实现逆变器输出功率的合理分配，并提高系统的控制性能。主要内容如下：　　介绍下垂控制的机理，设计三相逆变器的下垂控制策略。通过建立三相逆变器的数学模型，设计电压电流控制器。为了研究逆变器的等效输出阻抗，分析了各控制参数对逆变器输出阻抗的影响。为了实现逆变器并联系统输出功率的合理分配，分析了虚拟阻抗对逆变器的等效输出阻抗进行重塑作用。　　为了改善定值虚拟阻抗无法实现功率分配精度与电压电能质量之间的矛盾，设计基于无功偏差的自适应虚拟阻抗。设计电压和频率的二次补偿以进一步提高交流母线电压的电能质量，引入功率的微分项以抑制系统的低频振荡。　　针对所提出的控制策略，设计了具体的实验方案，并搭建了两个逆变器并联系统的实验平台。对自适应虚拟阻抗控制下的系统进行实验，通过分析逆变器并联系统环流以及输出功率分配的精度，对控制策略进行验证。

关键词：逆变器并联系统功率分配自适应虚拟阻抗改进下垂控制下垂控制