离网逆变器控制策略
微电网并离网切换控制策略
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电力电子• Power Electronics222 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】微电网 逆变器控制策略 并离网切换 平滑切换近年来,随着化石能源日益枯竭,分布式发电技术日益成熟,将分布式电源、储能与负荷元件等组成的独立供电系统以微电网的形式接入配电网,在实现配电网安全稳定运行的同时,提高了电能质量和供电可靠性。
所以,微电网的安全稳定控制技术吸引了众多国内外学者进行深入分析与研究。
一般情形下,微电网有两种运行方式:离网、并网。
当配电网出现故障或电能质量不满足要求时,将立即断开微电网与配电网的连接,改由微电网为负荷提供所需功率。
在电能微电网并离网切换控制策略文/冯诗扬 崔双喜质量满足要求或是修复出现的故障后,重新并网。
所以,在切换并离网模式的过程中,存在控制策略的切换,过渡时易产生较大的冲击,而如何平滑的完成过渡成为微电网安全稳定运行的关键。
1 微电网整体控制技术1.1 主从控制主从控制是以微电网中某个分布式电源作为主控单元,其他分布式电源作为从控单元。
主控单元为微电网系统提供电压和频率支撑,借助主控单元的指令,从控单元进行相应无功与有功频率的输出。
微电网主从控制一般应用在孤岛模式下,当微电网由并网模式向离网模式进行切换,就会与配电网断开,前者提供的频率与电压也会消失,负荷的电压和频率就由微电网模块单元提供,所以微电网模块需由具备一定范围的可调容量且具有快速动作能力的分布式电源作为主控单元,为微电网提供电压和频率支撑。
而从单元则负责提供用户需要的能量。
1.2 对等控制对等控制是指所有参与频率和电压控制的分布式电源保持地位一致的状态,各控制器具有平等关系,根据接入点的本地信息进行控制。
由于地位相同,所以在功率平衡的前提下,任意一个分布式电源的接入或离开并不影响其他分布式电源的设置。
而分布式单元保持着各自独立,实现输送功率的平衡。
微网的光伏系统并网运行和离网运行的控制策略
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微网的光伏系统并网运行和离网运行的控制策略【摘要】光伏微网逆变器分为并网运行和离网运行双模式。
本文详细分析和研究微网逆变器的控制策略,确定了在离网工作模式下的电压闭环控制策略和在并网工作模式下的瞬时电流控制策略。
根据选定的控制策略分别对其控制系统进行了建模仿真和相关参数的设计,并利用Matlab/Simulink软件对并网和离网模式以及两种模式之间的相互切换进行仿真,仿真结果证明了本文所采用的控制方法的正确性和有效性。
【关键词】光伏微网;微网逆变器;并网;离网微网是一种由负荷和各种微型电源共同组成的系统,它可以同时提供电能和热量。
光伏微网发电技术是介于离网型光伏发电和并网型光伏发电之间的前沿技术,既结合了两种技术优点,又克服了并网型光伏发电只能将能量输送到电网所带来的缺陷,并且可以解决离网型光伏发电效率低下的问题,在国际上受到了广泛的重视,有实际的研究价值。
1.微网逆变器的工作模式1.1 并网工作模式在太阳光照充足的情况下,微网逆变器一般工作于并网模式,除了保证本地重要负载正常工作外,还可把多余的电能输送给电网,可等效于传统的并网型逆变器。
根据控制对象的不同,并网逆变器的输出控制方式有电压控制和电流控制两种,在逆变器与电网进行并联运行时,电网可看作一个容量无穷大的交流电压源,如果用电压型控制,则与电网之间很容易产生环流,所以并网逆变器的输出经常采用电流型控制,只要将逆变器的输出电流跟踪电网电压,同时设定输出电流的大小,就可以实现稳定并网运行,其控制方法相对简单,效果也较好。
1.2 离网工作模式具有离网单独运行的能力是微网逆变器最重要的特点之一。
当电网出现故障时,信号采样电流检测到电网故障,发出电网故障信号,经过DSP处理,发出指令,微网逆变器切换到离网模式,通过断开静态开关,利用蓄电池的储能,为本地重要负荷提供不间断供电,保证重要负荷供电的可靠与稳定。
微网逆变器离网运行的输出控制法也可分为电流型控制法和电压型控制法。
离网型三相光伏逆变器控制策略研究
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离网型三相光伏逆变器控制策略研究王要强;谢海霞;曹冲;王晓亮【摘要】以离网型三相光伏发电系统为研究对象,研究其输出逆变环节的拓扑结构和控制策略.逆变器主电路采用三相半桥拓扑,输出滤波器取三相星形LC结构,控制策略以输出电压峰值作为闭环变量.仿真和实验结果表明,系统三相输出电压变化平滑且稳定对称,其幅值和频率能够准确跟踪其给定值.【期刊名称】《河南科技》【年(卷),期】2016(000)013【总页数】4页(P132-135)【关键词】光伏发电;离网型;逆变器;控制策略【作者】王要强;谢海霞;曹冲;王晓亮【作者单位】郑州大学电气工程学院,河南郑州450001;郑州大学电气工程学院,河南郑州450001;郑州大学电气工程学院,河南郑州450001;郑州大学电气工程学院,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TM615随着煤、石油等化石能源的日渐枯竭与人类生存环境的不断恶化,太阳能、风能等可再生自然资源的开发利用近年来得到了国内外的普遍重视[1-3],许多国家已作出大规模推广太阳能等可再生能源开发利用的决策和规划[4-6]。
光伏发电是太阳能开发利用的主要形式之一[7],光伏发电系统按照是否与电网连接可以分为并网型[8-9]和离网型[10-11]两大类。
其中,离网型光伏发电系统可以独立运行,为负载提供稳定的直、交流电压。
在距离电网较远的偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等场所,离网型光伏发电系统具有重要的理论意义和工程应用价值。
电力电子功率变换单元作为光伏电池阵列与用户负载的接口单元,是实现光伏发电系统的核心[12-13]。
其中,逆变环节连接系统的直流母线和交流母线,实现直流-交流变换,并且逆变器作为直接面对用户负载的输出单元,其工作性能直接会影响到系统的供电质量,是发电系统功率变换的关键。
本文以离网型光伏发电系统的输出逆变单元为研究对象,首先分析其电路拓扑与数学模型,然后研究光伏逆变器的控制策略,最后通过仿真和实验验证研究内容的正确性与有效性。
基于DSP的光伏UPS离网逆变器双向切换控制策略研究
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基于DSP的光伏UPS离网逆变器双向切换控制策略研究薛家祥;张天夏;郑照红【摘要】针对市面普遍的UPS光伏离网逆变器切换速度较慢的问题,提出一种用于UPS光伏离网逆变器中整流和逆变两个不同模式的快速切换方法,分析双向变换器的拓扑结构及其工作原理.双向变换器硬件电路拓扑采用全桥4个开关管的拓扑结构,软件部分采用基于PI的改进算法以及精确的电网有效值计算算法进行闭环控制,实现逆变整流不同模式之间的自动切换,达到UPS功能.将控制算法应用在实验室的硬件平台上,并且进行相应的测试实验,逆变整流波形均满足要求,模式切换时间小于同类UPS产品.如果要实现更大功率的输出以及更高系统的稳定性,可以进行离网逆变器的并联.%In order to solve the low switching speed of UPS photovoltaic off-grid inverter, a switching method for rectified mode and inverting mode in UPS PV inverter has been proposed. The topological structure and working principle of bidirectional inverter has been analyzed. The hardware of this bidirectional converter uses the full-bridge topology, the software uses improved closed-loop control method based on PI algorithm and algorithm for calculating the effective value of power grid. Thus the dual mode switching can be achieved. Lastly, the control algorithm has been already used on the hardware platform and corresponding tests have been opreated. Rusults show that the switching time is less than the similar UPS products and waves of rectified mode and inverting mode can both meet the requirements. If the higher output and system stability are required, the inverter can be carried out in a paralleled mode.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2017(043)002【总页数】6页(P87-92)【关键词】自动控制技术;双模式切换;PI算法;UPS离网逆变器【作者】薛家祥;张天夏;郑照红【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州 510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州 510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州 510640【正文语种】中文在传统的光伏离网发电系统中,由光伏太阳能板给蓄电池进行充电,蓄电池电压经过升压逆变给负载供电,或者由太阳能板输出电压通过BUCK电路降压再通过升压逆变后给负载进行供电。
离网条件下的三相四桥臂逆变器控制策略研究
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基 波正序 、 负序 和零序分量分解 , 研究分别采用正序、 负序和零序旋 转坐标 系下的电压、 电流双 闭环控制 方法 , 搭建了 以英飞凌 X E 1 6 4 F N单 片机为控制核心的硬 件 实验平 台, 并进行 实验研 究, 实验结 果证 明所 用控制方法的正确性。
关键 词 : 离网; 三相 四桥 臂 逆 变 器 ; 对 称 分 量 法
检测与控制
2 0 1 3 年 第5 期( 第2 6 卷, 总 第1 2 7 期 )・ 机械 研究 与应用 ・
离 网条 件 下 的 三 相 四桥 臂 逆 变 器 控 制策 略研 究
李章 清 , 丁 军怀 , 刘成 洋
( 1 . 兰州长城 电X -  ̄4 #有 限公 司, 甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0;2 . 天水电气传动研 究所有限责任公司, 甘肃 天水 7 4 1 0 2 0 3 . 天水长城 开关厂有 限公 司, 甘肃 兰州 7 4 1 0 2 0 )
L I Z h a n g — q i n g , D I N G j u n — h u a i ,L I U C h e n g — y a n g
( . L a n z h o u G r e a t w a l l E l e c t r a i c a l C o . , L t d , L a n z h o u G a n s u 7 3 0 0 0 0, C h i n a ;
3 . T i a n g s h u i G r e a t w a l l S w i t c h g e a r o. C , L t d ,T i a n s h u i G a su n 7 4 1 0 2 0, C h i n a )
Ab s t r a c t :A t h r e e - p h a s e f o u r - l e g i n v e r t e r i s d e s i g n e d t o a d a p t t h e u n b a l a n c e l o a d s i n t h e mi c r o g r i d .I t s ma t h e ma t i c a l mo d e l s a r e r e a l i z e d o n t h e a - b -e s t a t i o n a r y f r a me a n d d - q s y n c h r o n o u s r o t a t i o n r e f e r e n c e f r a me r e s p e c t i v e l y,t h e s y mme t r i c a l c o mp o — n e n t me t h o d i s u s e d t o a b s t r a c t t h e f u n d a me n t a l — f r e q u e n c y p o s i t i v e s e q u e n c e, z e r o s e q u e n c e a n d n e g a t i v e s e q u e n c e f o r t h e r e — l a t e d v o l t a g e s a n d c u r r e n t s , t h e o u t e r v o l t a g e l o o p a n d i n n e r c u r r e n t l o o p a r e s t u d i e d b a s e d o n t h e s e q u e n c e c o mp o n e n t s o n t h e d - q s y n c h r o n o u s r o t a t i o n r e f e r e n c e f r a me ,a p r o t o t y p e i n t h e c o r e o f XE1 6 4 F N i s e s t a b l i s h e d .T h e e x p e r i me n t s a r e d o n e a n d
微电网逆变器并/离网切换控制策略
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SHI Kaiꎬ JIAO Longꎬ XU Pei ̄fengꎬ YE Hai ̄han
文章编号:1009 - 2552(2018)10 - 0052 - 06 DOI:10������ 13274 / j������ cnki������ hdzj������ 2018������ 10������ 011
微电网逆变器并 / 离网切换控制策略
施 凯ꎬ 焦 龙ꎬ 徐培凤ꎬ 叶海涵
( School of Electrical and Information EngineeringꎬJiangsu Universityꎬ Zhenjiang 212013ꎬJiangsu ProvinceꎬChina)
Abstract: In allusion to the micro ̄grid inverter based on voltage synchronous generator model ( VSG) in micro ̄gridꎬ an integrated control method combining quasi ̄synchronous parallel algorithm and island detection algorithm is proposed to improve the reliability and quality of power supply. The integrated control strategy can simultaneously satisfy the requirements of grid ̄connected operation and island operation as well as smoothly switching between two operation modes. For realizing the flexible grid ̄ connectionꎬ the quasi ̄synchronous parallel algorithm of micro ̄grid inverter is designed to simulate the quasi synchronizing device of synchronous generatorꎬ which can restrain instantaneous current shock occurs. For quickly detecting the phenomenon of unplanned islandingꎬ an island detection algorithm combining with the characteristics of VSG algorithm for is put forward for smoothly switching to the active islanding operation. For realizing the stable operation of micro ̄gridꎬ a smooth switching control method of grid ̄connected / island operation mode is provided. Finallyꎬ the correctness and effectiveness of the proposed models and control strategies are verified by the simulation results based on MATLAB / simulink. Key words: micro ̄grid inverterꎻ virtual synchronous generator ( VSG) ꎻ quasi ̄synchronizationꎻ islanded detectionꎻ smooth ̄switch control
一种可与市电并联的分布式发电储能离网逆变器控制方法及应用
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一种可与市电并联的分布式发电储能离网逆变器控制方法及应用孙玉鸿;严蕾【摘要】本文提出了一种新的储能型分布式发电离网逆变器控制方案:当市电正常时,可并网运行,供给负载运行所需的大部分能量;当市电不正常时,快速切换到离网运行,确保重要负荷的不间断供电.方案采用双向BUCK-BOOST电路实现小容量分布式光伏发电离网或并网运行,从而优化并降低户用型光伏发电储能系统的配置成本,提高动力电池的综合利用率.通过调节光伏储能离网逆变并联市电输出的相位和幅值,使市电提供负载大部分功率的同时,该逆变器的并网电流和市电之间只存在给定的相位差,从而有效提高系统运行的功率因数.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】6页(P157-162)【关键词】储能;离网逆变器;市电;功率因数;光伏微网【作者】孙玉鸿;严蕾【作者单位】上海追日电气有限公司,上海200331;山东省水利勘测设计院,济南250014【正文语种】中文风能、太阳能等间歇式可再生新能源发电电源并网及其输配电应用技术是目前能源领域优先发展主题之一,是今后能源结构调整的主流方向。
真正影响未来能源大格局的是电力的储能技术,储能技术很可能是下一个能源革命里面最重要的突破方向,是未来改变即发即用传统发输配能源结构和电力消费方式变革的战略性支撑。
电池储能系统在分布式电源与负荷供需特征矛盾下的应用更受关注,但目前由于动力电池储能成本仍然较高、效率偏低,仍处于示范应用与技术经济性提升开发阶段,在技术创新提升经济性的同时,商业模式的创新与政策环境的支持也在同步探讨中[1-2]。
通过储能离网逆变器,可以实现对分布式间歇供电、供电环境不稳定及孤岛离网运行方式下网侧电能的供给、控制与调节等任务。
研究储能离网逆变器在各种应用条件下的最佳拓扑结构、组合方式、可并网性以及控制算法,对优化储能设施成本及利用率、减小整体损耗、提高市电功率因数、改善供电可靠性等各个方面具有重要的意义和工程实用价值[3-6]。
单相并网离网双模式逆变器控制策略综述
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电气传动2020年第50卷第5期ELECTRIC DRIVE 2020Vol.50No.5摘要:单相并网/离网双模式逆变器是分布式发电系统的重要组成部分,它既可工作于并网模式,将分布式发电装置产生的电能送入大电网;又可工作于离网模式,在大电网供电中断时将分布式电能提供给本地负载。
基于广大学者对单相并网/离网双模式逆变器的研究成果,主要对其控制策略进行分类和归纳,总结其控制特点和适用场合,为进一步深入研究单相并网/离网双模式逆变器提供参考。
关键词:户用微电网;单相;双模式;逆变器;控制策略中图分类号:TM46文献标识码:ADOI :10.19457/j.1001-2095.dqcd19938Overview of Control Strategies for Single -phase Grid -connected/Off -grid Dual -mode InvertersCHEN Yaai ,ZHAO Junwei ,ZHOU Jinghua ,SHI Yongshuai ,WANG Sai(Inverter Technology Engineering Research Center of Beijing ,North China University ofTechnology ,Beijing 100144,China )Abstract:The single -phase grid -connected/off -grid dual -mode inverter is an important part of the distributedgeneration system.It can work in the grid -connected mode to send the power generated by the distributed power generation unit to the large power grid.Mode that provides distributed power to the local load when the mains supplyis interrupted.Based on the research results of single -phase grid -connected/off -grid dual -mode inverters ,its control strategies was classified and generalized ,its control characteristics and applicable occasions was summarized.It providesd a reference for further studies of single -phase grid -connected/off -grid dual mode inverters.Key words:household microgrid ;single -phase ;double -mode ;inverter ;control strategy单相并网/离网双模式逆变器控制策略综述陈亚爱,赵军伟,周京华,石永帅,王赛(北方工业大学北京市变频技术工程技术研究中心,北京100144)基金项目:国家自然科学基金面上项目(51777002);北京市高水平创新团队建设计划资助项目(IDHT20180502)作者简介:陈亚爱(1961-),女,硕士,教授,cya@数字控制在电力电子领域的应用和进步,使全球能源管理技术得到迅速发展,从而使智能电网的实现成为可能[1]。
两级式储能逆变器并离网控制技术
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两级式储能逆变器并离网控制技术吴伟亮!2,侯凯!2,王小红!2,杨合民1,",简优宗!2,胡静1,"!1.南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院),江苏南京211106;2.国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京211106]摘要:随着新能源的大规模应用,储能装置作为一种可控电源,因具有调峰幅度大、响应速度快等优点而在保证微电网正常运行方面具有重要作用。
介绍了一种两级式储能逆变器,一级是三相全控桥构成的网侧变换器,另一级是3个构成的变换器。
了储能逆变器在并网和离网工作模式下的控制网切换的技术关键点。
通过MATLAB仿真验证了该储能逆变器采用控制可以实网、离网的正常运行网切换的顺利过渡,采用3个构的变换器可高岀电流能力,通过相可电。
储能逆变器可了微电网的并网网运行控制,有改善了可能源发电的,为新能源一了技术保障。
关键词:微电网;储能逆变器;并网;离网;交错并联回路;载波移相中图分类号:TM464文献标志码:A文章编号:1673-6540(2021)05-0072-07doi:10.12177/emca.2021.009On-Grid/Off-Grid Control Technology of Two-StageEnergy Storage InverterWU Weiliang1,2,HOU Kai1,2,WANG Xiaohong1,2,YANG Hemin',,j IAN Youzong1,2,HU Jing1,2(1.NARI Group Corporation/State Grid Electric Power Research Institute,Nanjing211106,China;2.State Grid NARI Technology Co.,Ltd.,Nanjing211106,China)Abstrach:In the laroe-scaOe application of new eneroy,eneroy stooge device acta as a kind of controllabOe power supply.It has the advantages of laroe amplitude of peak ogulation and fast response,se it plays an important role in ensuring the normal operation of microorid.A two-staye eneoy storage inverter is introduced:one stage is the grid side converter which is composed of three-phass full control bridee,and the other staee is the DC converter which is composed of three interleeved pfallee circuits.Then,the coniol principles of the energy storaee inveVer in on-grid/ of-grid operation mode and the key pointr of switchiny between on-grid^eff-grid are introduced.The MATLAB simulations show that the proposed cod W o I stratees can realize the normae operation of on-gid/eff-grid and the smooth transition of switchiny between on-grid and f-grid,and the DCcan the WWI output current capacity by three interleeved parallee circuits and reducc the WWI output current fluctuation by coirier phase shiftiny.The eneroy storaye invertee can reliably realiee the on-gid/eff-grid operation cod W o I of microorid.The continuity of renewable eneroy power yeneration output power is eVectively irnpaved,and the technical support fn the furthee development of new eneroy field is provided.Key wordt:microgrid;energy storage idverter;on-grid;off-grid;interleave/parallel circuitt;carrier phast shiding收稿日期:2021-02-03;收到修改稿日期:2021-03-02作者简介:吴伟亮(1987-),男,硕士,高级工程师,研究方向为电力电子与电机控制o0引言电、风力发电为主的新能源速,但是新能源发电的波大,可 , 新能源的利用 匚口%*°而微电网的储能 能 新能源发电 大、 的 。
基于DSP技术的5kW离网型光伏逆变器设计
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基于DSP技术的5kW离网型光伏逆变器设计太阳能光伏发电是当今世界上最有发展前景的新能源技术,太阳能光伏发电系统按照系统运行方式的不同可分为离网型光伏发电系统、并网型光伏发电系统以及混合型光伏发电系统。
随着我国光伏发电系统的迅速发展,尤其是光伏屋顶计划的实施,国内对离网型光伏逆变器的需求将越来越大。
离网型光伏发电系统主要是由光伏电池阵列、控制器、逆变器、储能装置等环节组成,如图1所示,其中逆变器是光伏系统中重要的器件之一,其可靠性和转换效率对推行光伏系统、降低系统造价至关重要。
目前,国内同类产品主要存在以下不足:a.大多采用单片机控制,实时性差,数据处理及通信能力有限;b.采用变压器,体积大、笨重;c.输出电压精度不高,不能满足社会发展的需要。
本文提出了5kW光伏控制器的设计方案,可以广泛用于离网型光伏发电系统、风光互补发电系统,具有体积小、重量轻、输出电压精度高、波形好、现场总线实现智能监控等特点。
1、5kW离网型光伏逆变器基本结构光伏逆变器的结构如下所示,包含一次回路和二次回路两部分,其中一次回路由输入滤波电路、Boost升压电路、全桥逆变电路和输出滤波电路等组成,二次回路由TMS320Fz812控制器电路、信号检测电路、人机交互电路和通讯电路组成。
下面就5kW离网型光伏逆变器的硬件主电路和控制策略进行设计。
图2光伏控制器结构图2、5kW离网型光伏逆变器硬件设计目前,常用的离网型逆变电路主要有三种拓扑结构:工频隔离单级逆变器、高频隔离两级逆变器和无隔离两级逆变器。
经理论计算和实践验证,使用一种更适合用在光伏发电系统中的电路拓扑结构:无隔离两级逆变,也叫做Boost逆变器,如图3所示。
通过输入滤波电路对光伏太阳能输入的48V直流电进行滤波处理,然后通过Boost升压电路进行升压,采用全桥逆变进行逆变处理,输出SPWM波,最后经过LC低通滤波器进行滤波,输出50Hz频率的正弦波。
2.1 输入滤波电路的设计输入滤波电路是由滤波电容组成,用来减小输入端电压的脉动,假设变换器传输最大功率为Pmax,由输入输出功率相等可得出一个周期内输入滤波电容所提供的能量约为2.2 Boost电路Boost电路如图4所示,其中Q为全控型的功率器件IGBT,Boost电路是一种输出电压等于或高于输入电压的非隔离直流变换电路,当光伏控制器的输入电压在允许范围波动时,通过控制功率开关器件Q的导通比D,使输出电压保持稳定。
离网型光伏逆变器的电压与双电流闭环控制方法
![离网型光伏逆变器的电压与双电流闭环控制方法](https://img.taocdn.com/s3/m/90e9ca37ae45b307e87101f69e3143323968f5c9.png)
离网型光伏逆变器的电压与双电流闭环控制方法仲磊1 ,莫建冬2 ,韩金刚1 ,汤天浩1(1.上海海事大学电力传动与控制研究所,上海201306;2.上海航天设备制造总厂,上海200245)摘要离网型光伏逆变器一般采用电压、电流双闭环控制结构,其电流内环可采用电感电流反馈控制或电容电流反馈控制。
电感电流内环具有抑制小信号扰动和过流保护的作用;电容电流内环具有带负载能力强,稳定性更好的优点。
但对于高性能要求的特殊场合,双闭环系统受到限制。
本文提出一种电压与双电流三闭环控制方法,构建了电压外环,电容电流中间环,电感电流内环的系统结构,并通过系统分析和仿真来验证三环系统的优越性。
关键词系统结构,控制策略,系统设计,性能分析和比较。
1 引言光伏发电系统在运行中,可能存在的扰动一般为:占空比的扰动,母线电压扰动[1],负载电流的扰动等。
为此,离网型光伏逆变器常用电压、电流双闭环控制方法[2][3]。
其电流内环又可采用电感电流反馈控制和电容电流反馈控制两种形式。
由于电感电流和电容电流在系统结构中位置不同,对于不同的扰动,其抗扰效果也不同:采用电压外环电感电流内环控制策略对母线电压扰动和占空比扰动有比较好的抑制作用,但是对负载电流扰动不能及时抑制;而采用电压外环电容电流内环控制策略对负载电流扰动能够及时抑制,但是对母线电压扰动和占空比扰动的抑制不够及时。
从上述的分析可知,双闭环系统在抗扰动方面有其局限性,特别是对于航天、载运工具等高性能要求的特殊场合,双闭环系统难以满足技术要求。
为此,本文提出一种基于电压与双电流三闭环控制方法,以提高系统的鲁棒性。
2 双闭环控制系统的抗扰性能分析2.1 电压外环电感电流内环控制策略电压外环电感电流内环控制框图[4][5](忽略开关延时),如图1 所示:图 1 电压外环电感电流内环控制策略的结构框图其中Vref 为负载电压给定;Gv(s) 为电压外环的调节器的传递函数;Gvf为电压反馈的反馈系数;G (s) 为电感电流环的调节器的传递函数;G为电感电流的反馈系数; d 表示占空比;i l i l fKPWM = E / UT,其中 E 为母线电压,UT为调制三角波的峰值。
光伏离网逆变器研制及其PWM控制方法
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摘
要
摘
要
能源的大量消耗,各国都在加大对可再生能源开发的投入力度,但建 立大型的光伏电站或风能电站需要庞大的占地面积和投资,且需要专人维 护。中小型的光伏发电设备在离网设备中已有许多应用,如路灯,信号灯, 发射机等。本课题拟设计一种光伏离网逆变器及其 PWM 控制方案,在实际 应用过程中,可通过连接 MPPT 模块直接提供高质量的交流电能。 本文设计了光伏离网逆变器的硬件电路,利用无变压器的单相全桥拓扑 结构,通过 HPWM 调制方式,在大幅降低输出波形中的谐波含量的同时降低 开关器件上的损耗,改进的滤波器设计方法,综合考虑输出电流纹波和滤波 电容的阻抗,在保证输出电压纹波较小的同时,减小了整个滤波器的体积, 降低了成本。通过建立离网逆变器的仿真模型,完成了电压有效值闭环控制 的参数计算,保证了输出电压具有较高的稳定性和动态响应特性,并采用直 流电源供电,针对母线电压出现波动及负载突变等状态对单相离网逆变器的 动态响应过程及稳态性能进行测试。通过引入重复控制器,对电压有效值闭 环方法进行修正,保证输出电压在过零点时不会出现震荡现象。设计了带 MPPT 模块光伏离网逆变器的联机实验,对联机系统的启动、母线电压波动 等进行测试。采用带有重复控制器的电压有效值闭环光伏离网逆变器的单体 功率达到了 5kVA。 本课题所做仿真和实际电路实验均验证了光伏离网器的可行性,在母线 波动和负载突变时,整个系统输出电压是稳定的。 关键词 :光伏离网逆变器;死区效应;滤波器设计; HPWM;逆变器建模
硕士学位论文
光伏离网逆变器研制及其 PWM 控制方法
RESEACH ON PV OFF-GRID INVERTER AND PWM CONTROL METHOD
张 迪
哈尔滨工业大学 2010 年 6 月
光储互补并离网一体逆变器控制策略
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光储互补并离网一体逆变器控制策略罗潇;李征【摘要】随着新能源技术的发展,光伏发电受到越来越多人的关注。
研究了一种光储互补并离网一体逆变器系统的控制策略,该系统由光伏组件、锂电池、电网和功率变换器组成。
各个变换器独立工作,共同控制直流母线电压的稳定。
分析了各个功率变换器的控制策略,实现了光伏储能并离网一体逆变器的稳定运行。
%With the development of new energy resources, photovoltaic power generation system becomes more and more popular. A control strategy of grid-connected and stand-alone converter integrated with photovoltaic and battery system is researched. The system is composed of photovoltaic module, lithium battery, power grid and converters. They work individually and control the voltage of DC bus together.Paper studied each power converter's control strategy to achieve stable operation of the power generation system.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2015(000)019【总页数】5页(P132-135,139)【关键词】光储互补;并离网一体;变换器;控制策略【作者】罗潇;李征【作者单位】东华大学信息科学与技术学院,上海 201620;东华大学信息科学与技术学院,上海 201620【正文语种】中文【中图分类】TN3随着全球能源危机以及环境问题的日益严峻,以清洁、可再生的太阳能作为能源的光伏发电技术受到越来越多的关注[1-3]。
基于Matlab的离网光伏单相全桥逆变器控制策略
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基于Matlab的离网光伏单相全桥逆变器控制策略安聪慧; 郭英军; 孙鹤旭; 孔洪洪【期刊名称】《《河北工业科技》》【年(卷),期】2019(036)005【总页数】9页(P326-334)【关键词】电力电子技术; 离网光伏; 逆变器; 电压电流双闭环控制; 多环稳压控制【作者】安聪慧; 郭英军; 孙鹤旭; 孔洪洪【作者单位】河北科技大学电气工程学院河北石家庄 050018; 中国电信公司沧州分公司河北沧州061000【正文语种】中文【中图分类】TM615随着经济发展,化石能源日渐枯竭,发展可再生能源迫在眉睫。
太阳能取之不尽用之不竭,清洁环保,其快速发展是大势所趋。
欧盟委员会联合研究中心(Jiont Research Centre)预测,到2050年光伏发电比例将超过1/3。
因此,随着光伏发电的发展种类不断增多,光伏负载对电能的要求将急剧提高[1]。
提高光伏逆变器的性能是发展光伏发电的首要问题,而其中最重要的指标之一是输出电压波形畸变率。
通过采用合理的控制策略,能够比较有效地减小输出电压波形畸变率。
PI控制[2-4]结构简单、理论成熟、应用最普遍,但是动态响应一般,不能实现对正弦参考信号的无静差调节,不能较好地对非线性负载扰动进行控制。
若在该控制中的电压环内增加电流内环,就能使动态性能得到明显提高,并迅速消除负载扰动影响,因此研究人员提出了双闭环控制方法[5-6]。
该控制方法拥有良好的静态和动态性能,但若发生非线性负载扰动,电流内环必须能够很快响应,利用数字控制方式达到理想的响应速度有一定难度。
无差拍控制[7-9]动态响应极其迅速,对给定值可以很好地进行追踪,但是要求高精度的数学模型,并且当实际情况和数学模型存在差别时,系统极有可能不稳定。
重复控制[10-11]利用扰动的“重复性”,根据“记忆”扰动的发生位置,就能够完成对参考信号的无静差稳态跟踪,唯一不足的是有一个周期的延时,导致动态性能难以达到预期的效果。
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逆变器控制策略:
逆变器的控制目标是提高逆变器输出电压的稳态和动态性能。
稳态性能主要是指输出电 压的稳态精度和提高带不平衡负载的能力;动态性能主要是指输出电压的THD 和负载突变时的动态响应水平。
在这些指标中输出电压THD 要求比较高,对于三相逆变器,一般要求阻性负载满载时THD 小于2%,非线性满载(整流性负载)的THD 小于5%。
1、离网逆变器的控制性能要求主要是使其输出电压具有良好的控制抗扰性。
离网逆变器采用输出电容电流内环和输出电压外环的双闭环控制。
电流调节器可以实现快速加减速和电流限幅作用,同时使系统的抗电源扰动和负载扰动 的能力增强。
电压调节器主要是控制输出电压的稳定。
2、基于LC 滤波器的离网型逆变器
图2 基于LC 滤波的电压型离网逆变器主电路
图3 基于LC 的VSI 输出电压单闭环控制结构
图5 基于电容电流反馈的单位调节器内环控制结构
1VD 3VD 5VD 2VD 6VD 4VD 1
V 3V 5V 4V 6V 2V U V W
dc
C
C
R
L
dc u +
-L i o i C i L u C
u i u 调节
器
PWM
K 1sL R +-i u o i C *u C u L i -1sC -C i ⊗
⊗
⊗C
u L u *Cq u cq u PI P PWM
K 1sL sC 1iq u C *i C
i ⊗⊗⊗⊗oq
i +----
图14 基于同步坐标系的LC-VSI 双环控制结构
PI PI
P P
Inv.Park Trans Inv.Clarke Trans
SPWM Generator
Clarke
Trans
Park Trans
Clarke
Trans
Park Trans
*q
s U
*sd
U sd
U q
s U *sd
I *q
s I
q s I d
s I a
s I βs I A
U βs U a
s U B
U A
I B
I
1
1ov T s +11
e T s +1
1oi T s +PI
1Ls
1Cs
P
11
oi T s +11
ov T s +*Cq
u C
*i
iq
u oq
i cq
u C
i +-+-
+
-+
-电流内环。