并网电流控制策略
并网电流控制策略
系统控制框图
系统的控制框图如上图所示：前级DC/DC 部分我们采用电流环控制，直流
侧电感指令值*
g I 与实际电流传感器采集的直流侧电感电流的差值进过PI 调节器
得到调制波，最后经过与三角载波进行比较得到直流侧开关管S5、S6的触发脉冲，经前面的原理分析知本拓扑的直流侧的S5、S6两个IGBT 的驱动信号互补。
后级DC/AC 部分用经典的双闭环（电压外环与电流内环）并网控制，电压外环的功能是实现中间直流电压的稳定，电流内环的作用实现对并网电流指令的跟踪，实现单位功率因数并网。
控制器的选择
光伏并网技术控制策略有很多种，其中滞环电流控制动态响应快，跟踪精度高，稳定性好的优点，但是也存在缺点：开关频率不固定。无差拍控制动态性能好，但是要依赖精确的数学模型，实际应用性不大。重复控制一般比较复杂要与其他控制相结合，空间矢量控制利用坐标变换，将交流量变换为直流量后再采用PI 控制，控制效果很好，但不适用于单相并网系统。PI 控制原理较为简单，便于实现，系统的稳态与动态性能较好。
电流内环结构框图。
图1电流内环控制系统框图
*g I 是经直流电压外环调节器后给定的并网电流瞬时指令，即为与并网电压同
频同相的并网电流参考信号。G(s)为PI 控制器传递函数，由于开关频率远大于网频，不考虑开关动作对系统的影响，因此我们近似的将逆变环节等效为一个增益环节K ，g V 为并网电压，f ()G s 为滤波网络传递函数。
根据自控原理可以推导出逆变器输出电流即并网电流的传递函数，如式1-1所示：
*g ()()()
=1()()1()()
f f
g g f f KG s G s G s I I V KG s G s KG s G s -++ （式1-1）
本拓扑中采用单L 滤波，电感等效串联电阻为R ，因此1
()s f G s L R
=+，代
入式1-1得出并网电流传递函数如式1-2所示：
*
g ()1=
()s ()
g g KG s I I V sL R KG s L R KG s -++++ （式1-2）
当电流环采用PI 控制器，()s I P K G s K =+
，()I P K
G j K j ωω
=-，PI 控制算法简单，可靠性高。然而PI 控制器在基波频率0ω=100π
其中P K 、I K 、0ω均为有限值，得出控制器在基波频率下的增益同样为有限值，
因此式1-2中第一项的系数小于1，故输出并网电流值小于并网电流参考值，这样系统必然会存在稳态误差，无法实现电流的无静差控制。同时式1-2中第二项的系数不为0，因此输出并网电流还受到并网电压影响，这两点就是采用PI 控制
器时存在的问题。当电流环采用PR 控制器时，控制器传递函数 220
()=+R P K s
G s K s ω+，
计算得PR 控制器在基波频率0ω=100π
=+∞，
即PR 控制器在基波频率0ω=100π处的增益为无穷大。因此式1-2中的第一项的
系数无限趋近于为1，同时第二项系数无限趋于0，此时输出并网电流值无限趋近于并网电流参考值，因此采用PI 控制器时能够实现电流的无差控制，同时具有一定的抗电网电压干扰能力。我们也可以从波特图中对PI 、PR 两种控制器的进行比较分析，PI 、PR 两种控制器的传递函数波特图如图1.1所示，其中设P K =4、
I K =1000、R K =200、0ω=314。
M a g n i t u d e (d B )
10
10
10
10
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
图1.1 两种控制器的波特图
从波特图中可以看出采用PI 控制时，控制器的传递函数在基波频率下的增益为有限值很小，而采用PR 控制时，控制器在基频下的幅频特性为300dB ，同时相角裕度为无穷大，因此采用PR 控制时式1-2中的第一项的系数无限趋近于为1，同时第二项系数无限趋于0，此时输出并网电流值无限趋近于并网电流参考值。
采用PR 控制器时尽管传递函数在基频处的增益很大，然而频率一旦略微偏离基频，增益就迅速衰减，使得PR 控制器起不到对并网电流指令实现无静差跟踪的作用。为了解决PR 控制器存在的上述问题，我们采用一种新的准比例谐振控制。该控制器的传递函数如式1-3所示：
c 22
c 0
2()=+2s+R P K s
G s K s ωωω+
（式1-3） 为了得到准PR 控制器的波特图便于观察它与PR 控制器的区别，我们令P
K =4、R K =200、c ω=5、0ω=314，其中参数P K 、R K 取值与PR 控制器相同，画出比特图如图1.2所示：
图1.2 准比例谐振控制器波特图
从上图可以看出在基频附近控制器的增益同样很大，可以实现在网频出现波动时同样能够实现对并网电流指令的无差跟踪。
从式1-3看出，准PR 控制器受P K 、c ω、R K 三个参数影响，为了实现对系统更好的控制，必须要分析这三个参数对系统的性能的影响。
首先假设P K =0、R K =1、c ω未知，对c ω进行赋值，令其分别为1、7、15、30，分别画出波特图，如图1.3所示：
M a g n i t u d e (d B )10
10
10
10
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
图1.3c ω变化时控制器的波特图
从上图可以看出，随着c ω的增大，在同一频率下（基频除外）的控制器增益随之增大，控制器的带宽同样增大。得出控制器增益、带宽都受参数c ω影响。 同理设P K =0、c ω =3.14、对R K 赋值分别为1、20、100、500，分别画出波特图，如图1.4所示：
图1.4 R K 变化时控制器的波特图
从波特图中可以看出，随着R K 的增加，在同一频率处的增益随之增大，但是控制器的带宽不变，因此控制器的增益与参数R K 有关且成正比关系，而控制器的带宽与之无关。
为了分析系统的抗干扰性能，我们定义电网电压谐波与并网谐波电流的比值为系统的谐波阻抗并以Z 表示，根据电流内环控制系统框图（图1）得谐波阻抗表达式如式1-4所示：
-80-70-60-50-40-30-20
-100M a g n i t u d e (d B )
10
1010
10
-90
-450
45
90P h a s e (d e g )
Frequency (rad/sec)
M a g n i t u d e (d B )
10
10
10
10
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
=
()g g
V Z sL R KG s I =++ （式1-4）
将式1-3代入上式得系统谐波阻抗如式1-5所示：
322
c c 022
c 0
s (2)[2()]s ()
=+2s+P P R P L KK L R s KK KK R KK R Z s ωωωωω++++++++ （式1-5） 由式1-4可以得出，如果系统的电网电压谐波一定，则谐波阻抗越大，则并网谐波电流越小，系统抗干扰性能越强。这里假设L=10mH 、R=0、K=1、R K =500、
c ω=3.14、0ω=314，对P K 进行赋值，令其分别为0.5、1、5、10、20，分别画出
波特图，如图1.5所示:
图1.5 P K 变化时谐波阻抗波特图
由图1.5可以得出，P K 变化时，在基波频率下系统的谐波阻抗不变，在基频以外的频率下，系统的谐波阻抗随着P K 增大而增加，成正比关系，但是P K =10、20时波特图重合。因此在一定范围内P K 越大，系统谐波阻抗越大，系统的抗干扰性能与好。
综上所述，控制器的增益受参数R K 、c ω影响，且与两者成正比关系，但基波频率下的增益只有R K 有关。控制器的带宽与参数c ω成正比，系统的抗干扰性能与参数P K 成正比。
考虑控制器需要的增益，我们要求在基波频率下的控制器的增益尽可能大，因此本文中选择R K =500。同时考虑系统的抗干扰性能，由图1.5得出当P K =10或20时系统的抗干扰性能最好，但是P K 我过大时系统的稳定性变差，因此本文中我们选择P K =10。将s=j ω代入准PR 控制器的传递函数即式1-3得：
c c 222222
c 0c 00c 22(j )=+2j ++2j +1()/2R R R
P P P j K j K K G K K K j ωωωωωωωωωωωωωωωωω
+=+=+---- 令P K =0，得到
M a g n i t u d e (d B )
10
10
10
10
10
10
10
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
2
20c (j )1()/2R
K G j ωωωωω=
-- （式1-5）
由自控原理知诸如(j )b /(1+a)G j ω=
类的传递函数的带宽为(j G ω
与
(j G ω1-5得到控制器的带宽为分母虚部分别
等与1、-1时对应的频率差，即2
20c ()/21ωωωω-=±对应的频率差。列出方程组：
22c 022
c 0+20
20
ωωωωωωωω?-=??--=?? 解得12c 2f 2f 2ππω-=，即控制器带宽为c /ωπ，由于电力系统中规定电网
频率允许在50±0.5HZ 范围内波动，c /ωπ=1，因此本文中我们取c ω=3.14。
将P K =10、R K =500、c ω=3.14代入式1-3得准PR 控制器的传递函数：
22
03140()=10+6.28s+s
G s s ω+
（式1-6） 同时基波频率为f=50HZ ，0=2f=100ωππ代入式1-6得准PR 控制器最终的传递函数：
23140()=10+6.28s+98596
s
G s s +
（式1-7）
变速变桨距风力发电机组控制策略改进与仿真
变速变桨距风力发电机组控制策略改进与仿真 刘 军,何玉林,李 俊,黄 文 (重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆市400030) 摘要:在分析变速变桨距风力发电机组基本控制策略的基础上,提出一种扩大过渡区的改进控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响。依据改进的控制策略设计了3个控制器平滑过渡方案,实现对该策略的最佳跟踪。运用MAT LAB 仿真平台模拟了改进控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明了改进控制策略的正确性及控制器设计的有效性。 关键词:风力发电机组;变速变桨距;控制策略;扩大过渡区;平滑控制 收稿日期:2010 06 23;修回日期:2010 10 09。重庆市科技攻关重点项目(CST C2007A A3027)。 0 引言 风力发电机组的控制技术由原来单一的定桨距失速控制转向变桨距变速控制,目的是为了防止风能转换系统承受的载荷过重,从风场中最大限度地捕获能量以及为电网提供质量较好的电能。然而,风力发电机组作为一种复杂的、多变量、强耦合、非线性的系统,要想减小风力机载荷以延长其使用寿命,抑制功率波动以降低对电网的不利影响,控制策略的选取及控制器的设计至关重要[1 6]。 本文通过对变速变桨距风力发电机组基本控制策略的分析,针对过渡区运行过程中出现的功率波动大及突变载荷强等情况,提出一种改进的控制策略来减缓此种影响。为最佳跟踪改进的控制策略,设计了3个控制器以实现3个运行区间的平滑过渡。同时应用M ATLAB 仿真平台对变速变桨距风力发电机组运行特性进行了仿真,结果表明了所提出方案的合理性和可行性。 1 基本的变速变桨距控制策略 如图1所示,在转速 转矩平面图中,曲线A BC 描述了变速变桨距风力发电机组的基本控制策略。在低风速区,风电机组从切入风速为V in 的A 点到风速为V N 的B 点,沿着C pmax 曲线轨迹运行,此区间称为恒C p 运行区。由于在B 点发电机转速达到了其上限值 N ,当风速从V N 上升到V N 时,转速将恒定在 N ,提升发电机转矩使风电机组达到其额定功率,在图1中为BC 段,也称为恒转速区或过渡区。当风速超过额定风速V N 时,变桨距系统将开 始工作,通过改变桨距角保持功率的恒定,风电机组将持续运行在C 点,直到风速超过切出风速V out ,此区间称为恒功率区,而此区间内桨距角控制方式采用统一桨距控制,它是指风力机所有桨距角均同时 改变相同的角度[7 8] 。在此需要注意的是:若最大功率P N 曲线与C pmax 曲线的相交点在额定转速极限值左侧,就会造成风电机组在未达到额定转速时,已进入失速状态,相应的A B 区间将被缩小,这时就需 对整个风电机组额定点进行重新选取。 图1 变速变桨距风力发电机组控制策略Fig.1 C ontrol strategy of the variable speed pitch controlled wind turbine driven generator system 从图1可以看出,3个区间工作点的划分非常明显,而控制器的设计与工作点的选取有着必然的联系,因此,基本的变速变桨距风电机组通常会设计2个独立的控制器,一个用来跟踪参考速度,另一个用来跟踪额定功率。由于2个控制器都有各自的控制目标,在运行过程中相互独立,然而在工作点附近,2个控制器又相互制约,这种制约就会导致风电机组在C 点控制系统的调节能力下降,在突遇阵风 82 第35卷 第5期2011年3月10日Vo l.35 N o.5M ar.10,2011
单相PWM整流器直接电流控制策略的研究
单相PWM整流器直接电流控制策略的研究 【摘要】通过对单相PWM整流器的控制思路的提出，分析并总结了单相PWM整流器直接电流控制的几种控制策略，分析了每种策略的工作原理和优缺点，并总结和展望了单相PWM整流器直接电流控制技术的发展趋势。 【关键词】单相PWM整流器；直接电流控制 1.前言 随着电力电子技术的发展，功率电子设备的应用越来越广泛，致使大量的非线性负载涌入电网，给电力系统的电压和电流都带来了越来越严重的谐波污染。而PWM整流器提高了系统的功率因数，降低了对电网的谐波污染，得到了人们的重视。 根据输入电感电流状态PWM整流器可分为电流断续工作模式（DCM）和电流连续工作模式（CCM），由于CCM模式具有输入输出电流纹波小、滤波容易、器件导通损耗小、适用于大功率场合等优点，得到了更多地关注。在CCM 模式中，根据是否直接选取瞬态电感电流作为反馈量，又可分为直接电流控制和间接电流控制。间接电流控制结构简单、无需电流传感器，但是它最大的缺点是电流动态响应缓慢，甚至交流侧电流中含有直流分量，且对系统参数波动较敏感。相对于间接电流控制，直接电流控制把整流器的输入电流作为反馈和被控量，形成电流闭环控制，使电流动、静态性能得到了提高，同时也使网侧电流控制对系统参数不敏感，从而增强了电流控制系统的鲁棒性[2][3]。所以，直接电流控制技术有着非常广阔的应用前景和使用价值。 2.单相电压PWM整流器原理框图 单相电压型PWM整流器的拓扑结构如图1所示，它主要由三部分组成：交流回路、功率开关桥路、直流回路。其中交流回路包括交流电动势、网侧电阻及网侧电感等；直流回路包括由电感和电容组成的串联谐振电路用来滤除电网的2次谐波分量、滤波电容及负载等；功率开关桥路由四个反并联二极管的IGBT组成[1]。 单相PWM逆变器的控制思路是：在保证直流侧电压稳定的情况下，使交流侧的电流与电压尽可能的保持同相位，从而使交流侧的功率因数为1。 3.单相PWM整流器直接电流控制技术分析 直接电流控制根据控制方式的不同，又可分为滞环电流控制、峰值电流控制、预测电流控制、平均电流控制、状态反馈控制单周控制等。 3.1 峰值电流控制
发电机并网操作作业方案
发电机并网操作作业方案 批准： 审核： 编制： 日期：年月日
发电机并网操作作业方案作业概况及流程 操作负责人员 值班负责人： 值班长： 班组长： 齐，绝缘靴和绝缘手套，验电器齐全。 应急预案 2.1发电机异常处理 2.1.1 发电机运行中遇下列情况，应立即解列停机 1）发电机冒烟、着火。 2）发电机发生强烈振动。 3）危及人身安全，不停电无法处理。
2.1.2发电机非同期并列 现象： 1）系统各参数剧烈变化。 2）发电机、变压器发出轰鸣声。 3）发电机静子电压、有无功负荷变化比较大。 处理： 1）如果发生非同期并列，很快地电流、电压各参数变化衰减，轰鸣声消失，发电机各参数趋于稳定。此时可不发电机解列。但事后应汇报运行部主任、总工程师。 2）如果发电机各参数的变化并不衰减，应立即汇报值长，将发电机与系统解列。 2.1.3发电机运行中发生振荡 现象： 1) 发电机各参数周期性的变化。 2）系统电流、电压、有无功参数剧烈变化。 3）转子电流、电压参数在正常值附近变化，发电机发出与各参数变化规律相合拍的鸣音。 4）失去同步的机组的参数变化规律与正常机组相反。 处理： 1）立即增加各机组的无功负荷，减少振荡机组有功负荷。 2）如果采取上述措施后，机组振荡仍不衰减，超过3分钟，请示值长，将严重过负荷的机组解列。 2.1.4 发电机1TV断线 现象: 1）预告音响“响”，监控界面上发“发电机电压断线”光子，发变组保护屏A发“TV断线”信号。 2）发电机有功、无功负荷，定子电压指示降低。 3）监控界面上发“励磁调节器通道切换动作”信号发出。 4）定子电流、转子电压、转子电流指示正常。 处理: 1）若发电机有、无功负荷及定子电流指示不正常，并伴随TV断线信号时，通知机炉保持锅炉蒸汽压力、流量稳定，维持机组热负荷稳定。2）检查励磁调节器由A套切至B套。 3）对1TV一、二次回路进行详细检查，若经检查确属1TV回路故障，立即退出发电机保护A柜：程序逆功率、逆功率、过电压、失磁保护，
风力发电并网技术及电能质量控制策略
风力发电并网技术及电能质量控制策略 发表时间：2018-08-20T17:02:21.880Z 来源：《红地产》2017年8月作者：熊毅 [导读] 随着我国科学技术的发展，社会的进步，加上矿物资源越来越贫乏， 随着风力发电技术的不断发展，已经从过去的小型风力发电机独立运行发展为大型发电机组并网运行，也就是常说的风力发电场并网运行。采用这种运行方式以后，不但提高了对风力的利用率，还在电能供给方面做出了卓越的成绩。在电能的质量控制面，因为风力发电并网技术的实行，使电能质量控制达到了良的效果，从而在根本上改变了人们的用电状况，为人们的工作和生活增添了一份助力。 1 风力发电的原理和技术 空旷的原野和辽阔的海面是风能的优质资源，风力发电是利用大自然中的空气以一定速度流动所产生的风能驱动风车的叶片旋转，将此旋转运动在增速机中转速提升，在由此产生的力矩带动下，发电机组中的导体通过切割磁力线产生感应电动势，外接闭合回路在导体中会有电流产生，实现风能向电能的转换。依据目前的风车技术，只要风速大于 3 米 / 秒便可以产生电能，实现发电目的。 风力发电机一般有风轮、偏航装置、发电机组、塔架、限速安全机构和储能用蓄电池等部件构成。风轮是由，个或、个叶片组成的集风装置，它的作用是采集风的动能转变为风轮旋转的机械能。风轮后面的调向器也叫尾舵，它的功能是控制风轮的迎风方向，使风轮随时面对风向，最大限度地获取风能。限速安全机构的作用是对风轮的转速予以一定的限制，使之在规定的范围内保持相对稳定，起到保证风力发电机限速平稳运行的作用。塔架则是机组的承载和风轮的支撑机构。 由于自然界的风速极不稳定，其很强的随机性和间歇性致使风力发电机的输出功率也极不稳定，高峰和低谷落差甚大，所以，风力发电机发出的电能不能直接用在电负载上，而是先用铅酸蓄电池储存起来，以保持风力发电系统持续稳定的供电运行状态。 2 风力发电并网技术 风电并网技术，是发电机输出电压，在频率、幅值和相位以上及电网系统电压是一致的。而随着风电机组容量的逐渐增大，风电电力并网的时候对电网的冲击也随之增大，因此选择科学的风电并网技术是十分必要的。 2.1 同步风力发电机组并网技术 同步发电机在运行的过程当中，一方面要输出有功功率，而另一方面则需提供无功功率，此外还需周波稳定及质量高，所以被广泛采用。然而怎么将这项技术与风电机组的并网结合起来也是一个问题，通常因风速不稳定等因素造成了转子转矩的不稳定，在并网的时候调速的性能不能达到精度要求，若不采取有效的控制，就会出现无功振荡或失步的问题。特别是重载情况，结果可能会更加的严重。但是近些年，随着科学技术不断提高，新型的电力电子技术能够在一定的程度上处理好这个问题，例如说一些变频装置。所以同步风力发电机组并网技术应当给予足够重视。 2.2 异步风力发电机组并网技术 与同步风电机组并网技术不同，异步风电机运行的过程当中，其主要凭借转差率调整负荷，因此调速的精度要求较低，也不需要同步设备与整步操作，只需要在其转速接近同步转速的时候，就能够轻松的并网。风电机组配用异步发电机，优点就在这项技术控制装置相对较为简单，在并网之后无振荡与失步问题，并且运行稳定及可靠。而缺点是直接并网可能会造成大冲击电流出现，降低电压，从而对系统运行的安全造成一定影响，系统的本身没有无功功率，其需要进行无功补偿。若不稳定系统频率太低的话，就会使电流剧增及电压过载。因此，对异步风电机组要进行严格的监视，并采取有效的措施，才能够保证发电机组的安全运行。 3 电能质量控制策略 3.1 改善电能质量 电能质量就是电力系统中电能的质量，理想的电能应该是美对称的正弦波，但有些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。很多城市的电能质量较低，对人们的生活和工作产生了很大的影响，因此必须改善电能质量。主要方法为：首先可以改善电功率因数，使无功就地平衡，但要注意的是，一定要合理选择供电半径。其次要合理选择供电系统线路的导线截面，但要注意合理配置变电与配电设备，防止其过负荷运行。第三要适当设置调压措施，例如串联补偿、变压器加装有载调压装置、装同期调试相机或者静电电容器等。以上三种措施，在实际的用中对电能质量的改善具有良好的效果，可以大力推广。同时，我们要注意及时对百姓的用电情况进行调查，找出不足之处，以便于对电能质量及时进行改善。 3.2 提高电能质量 电能质量的高低影响着人们的日常生活和工作，因此在改善电能质量的基础上，必须有所提高。很多城市的电能质量虽然得了改善，但还是没有办法满足人们的需求，因此，提高电能质量成为了人们的迫切要求，对于科研人员来说也是一项重要的任务。要想提高电能质量，首先要找出供电电压超过允许偏差的原因，经过大量的调查和研究，我们发现原因主要有三点，一是冲击性负荷、非对称性负荷的影响；二是调压措施缺乏或使用不当；三是线路过负荷运行。根据上述三点原因，使用风力发电并网技术可以有效的提高电能质量，不仅节省了运营成本，而且对风能的利用率也提高了不少。 4 结束语 综上所述，研究风力发电并网技术及电能质量控制策略对确保电网电能质量具有重要的作用。因此要进一步提高风力发电并、网技术及电能质量控制策略，这样才能促进整个电力系统的稳定运行。 参考文献： [1] 常耀华 . 对风力发电并网技术与其电能质量控制策略浅论 [J]. 电子制作 ,2014(01):266. [2] 齐洁 , 常耀华 . 对风力发电并网技术与其电能质量控制策略浅论 [J]. 企业研究 ,2014(02):153. [3] 魏巍 , 关乃夫 , 徐冰 . 风力发电并网技术及电能质量控制 [J]. 吉林电力 ,2014,42(05):24-26. [4] 樊裕博 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].科技传播 ,2015,7(21):43-44. [5] 邹金运 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].黑龙江科技信息 ,2015(35):88. [6] 谢鹏 . 风力发电并网技术与电能质量控制 [J]. 科技创新导报 ,2016,13(13):41+70. [7] 路立仁 . 浅析风力发电并网技术及电能控制策略 [J].科技与创新 ,2016(17):134. [8] 张国新 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].电力自动化设备 ,2009,29(06):130-133.
开关电压冲击电流控制方法..
开关电源的冲击电流控制方法 开关电源的输入一般有滤波器来减小电源反馈到输入的纹波，输入滤波器一般有电容和电感组成∏形滤波器，图1. 和图2. 分别为典型的AC/DC电源输入电路和DC/DC电源输入电路。 由于电容器在瞬态时可以看成是短路的，当开关电源上电时，会产生非常大的冲击电流，冲击电流的幅度要比稳态工作电流大很多，如对冲击电流不加以限制，不但会烧坏保险丝，烧毁接插件，还会由于共同输入阻抗而干扰附近的电器设备。
图3.通信系统的最大冲击电流限值（AC/DC电源） 图4.通信系统在标称输入电压和最大输出负载时的冲击电流限值（DC/DC电源） 欧洲电信标准协会(the European Telecommunications Standards Institute)对用于通信系统的开关电源的冲击电流大小做了规定，图3为通信系统用AC/DC电源供电时的最大冲击电流限值[4]，图4为通信系统在DC/DC电源供电，标称输入电压和最大输出负载时的最大冲击电流限值[5]。图中It为冲击电流的瞬态值，Im为稳态工作电流。 冲击电流的大小由很多因素决定，如输入电压大小，输入电线阻抗，电源内部输入电感及等效阻抗，输入电容等效串连阻抗等。这些参数根据不同的电源系统和布局不同而不同，很难进行估算，最精确的方法是在实际应用中测量冲击电流的大小。在测量冲击电流时，不能因引入传感器而改变冲击电流的大小，推荐用的传感器为霍尔传感器。
2. AC/DC开关电源的冲击电流限制方法 2.1 串连电阻法 对于小功率开关电源，可以用象图5的串连电阻法。如果电阻选得大，冲击电流就小，但在电阻上的功耗就大，所以必须选择折衷的电阻值，使冲击电流和电阻上的功耗都在允许的范围之内。 图5. 串连电阻法冲击电流控制电路（适用于桥式整流和倍压电路，其冲击电流相同）串连在电路上的电阻必须能承受在开机时的高电压和大电流，大额定电流的电阻在这种应用中比较适合，常用的为线绕电阻，但在高湿度的环境下，则不要用线绕电阻。因线绕电阻在高湿度环境下，瞬态热应力和绕线的膨胀会降低保护层的作用，会因湿气入侵而引起电阻损坏。 图5所示为冲击电流限制电阻的通常位置，对于110V、220V双电压输入电路，应该在R1和R2位置放两个电阻，这样在110V输入连接线连接时和220V输入连接线断开时的冲击电流一样大。对于单输入电压电路，应该在R3位置放电阻。 2.2 热敏电阻法 在小功率开关电源中，负温度系数热敏电阻（NTC）常用在图5中R1，R2，R3位置。在开关电源第一次启动时，NTC的电阻值很大，可限制冲击电流，随着NTC的自身发热，其电阻值变小，使其在工作状态时的功耗减小。 用热敏电阻法也由缺点，当第一次启动后，热敏电阻要过一会儿才到达其工作状态电阻值，如果这时的输入电压在电源可以工作的最小值附近，刚启动时由于热敏电阻阻值还较大，它的压降较大，电源就可能工作在打嗝状态。另外，当开关电源关掉后，热敏电阻需要一段冷却时间来将阻值升高到常温态以备下一次启动，冷却时间根据器件、安装方式、环境温度的不同而不同，一般为1分钟。如果开关电源关掉后马上开启，热敏电阻还没有变冷，这时对冲击电流失去限制作用，这就是在使用这种方法控制冲击电流的电源不允许在关掉后马上开启的原因。
光伏并网逆变器控制与仿真设计
光伏并网逆变器控制与仿真设计 为了达到提高光伏逆变器的容量和性能目的，采用并联型注入变换技术。根据逆变器结构以及光伏发电阵电流源输出的特点，选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，并在仿真软件PSCAD中搭建光伏电池和逆变器模型，最后通过仿真与实验验证了理论的正确性和控制策略的可行性。 ?近年来，应用于可再生能源的并网变换技术在电力电子技术领域形成研究热点。并网变换器在太阳能光伏、风力发电等可再生能源分布式能源系统中具有广阔发展前景。太阳能、风能发电的重要应用模式是并网发电，并网逆变技术是太阳能光伏并网发电的关键技术。在光伏并网发电系统中所用到的逆变器主要基于以下技术特点：具有宽的直流输入范围；具有最大功率跟踪（MPPT）功能；并网逆变器输出电流的相位、频率与电网电压同步，波形畸变小，满足电网质量要求；具有孤岛检测保护功能；逆变效率高达92％以上，可并机运行。逆变器的主电路拓扑直接决定其整体性能。因此，开发出简洁、高效、高性价比的电路拓扑至关重要。 ?1 逆变器原理 ?该设计为大型光伏并网发电系统，据文献所述，一般选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，如图1所示。光伏阵列输出的直流电由逆变器逆变为交流电，经过变压器升压和隔离后并入电网。光伏并网发电系统的核心是逆变器，而电力电子器件是逆变器的基础，虽然电力电子器件的工艺水平已经得到很大的发展，但是要生产能够满足尽量高频、高压和低EMI的大功率逆变器时仍有很大困难。所以对大容量逆变器拓扑进行研究是一种具有代表性的解决方案。作为太阳能光伏阵列和交流电网系统之间的能量变换器，其安全性，可靠性，逆变效率，制造成本等因素对于光伏逆变器的发展有着举足轻
基于改进型电流控制策略的单相并网逆变装置研究
第31卷第2期2012年4月 电工电能新技术 Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy Vol．31，No．2Apr．2012 收稿日期：2011-07-05基金项目：广东省教育部产学研结合项目（2009B090300424）；广东省科技计划项目（2010A010200004）；2010年粤港关 键领域重点突破招标项目“风光互补分布式发电并网控制系统关键技术及产业化” （20100107-3）作者简介：曾晓生（1984-），男，广东籍，硕士研究生，从事光伏控制技术研究； 杨 苹（1967-），女，广西籍，教授，博士生导师，从事电力电子系统分析与控制研究。 基于改进型电流控制策略的单相并网逆变装置研究 曾晓生，杨 苹 （华南理工大学电力学院，广东省绿色能源技术重点实验室，广东广州510640） 摘要：单相并网逆变装置的性能主要取决于其控制技术，传统的并网电流瞬时值单环PI 控制虽然能够获得快速的动态性能，但不能保证输出电流幅值的精度且系统会受电网电压影响。针对以上问题，本文提出了并网电流平均值外环和瞬时值内环的双环控制策略，提高了系统的精度，并在内环加入电网电压前馈环节，消除了电网电压的干扰。通过仿真实验和样机对比实验证明了所提方案的有效性。 关键词：并网逆变；电流控制；双环控制；平均值外环；电网电压前馈 中图分类号：TM464 文献标识码：A 文章编号：1003- 3076（2012）02-0056-041引言 在风能、太阳能并网发电系统中，并网逆变装置 是最为核心的部分。而控制算法的改进是优化并网逆变装置的关键。高性能的逆变器不但动态响应快，而且稳态精度高，抗干扰能力强，系统稳定。 对于单相并网逆变装置，目前广泛应用电流控制的控制方式［1］ ，使逆变器相当于一个电流源。闭 环控制电流的方法有电流瞬时值PI 控制、电流滞环 控制 ［2］ 、单周控制［3］和无差拍控制［4］ 等。其中电流 瞬时值PI 控制已经是工程应用中比较成熟有效的方法，具有简单、易实现的优点，能够使并网逆变器的输出电流快速地跟踪参考电流的变化，有良好的动态性能。随着研究的不断深入，从该方法已经发展出直接电流控制、间接电流控制和混合控制等不同的策略 ［5］ 。然而，单独的电流瞬时控制环不能满 足系统输出精度的要求。因此本文在电流瞬时值PI 控制的基础上加入电流平均值外环，使逆变装置不但有快速的动态性能， 而且有很高的电流幅值精度。同时在电流瞬时值内环加入电网电压前馈，使系统不受电网电压的影响。 2拓扑结构和电流瞬时值内环数学模型 为了设计电流平均值外环，需要首先确定系统 拓扑和建立电流瞬时值内环的控制模型。2.1 拓扑结构 本文选用的逆变系统拓扑结构如图1所示 。 图1系统拓扑结构Fig．1 System topology 图1中，U d 是直流母线电压，电容C 起缓冲无功能量的作用， 逆变电路为电压型单相全桥电路，选用IGBT 作为开关管，每个开关管都并联了一个反馈二极管，为交流侧向直流侧反馈无功能量提供通道。采用单电感的滤波电路， R 为滤波电感及交流进线等效阻抗。在此系统结构上，建立并网电流瞬时值控制模型。2.2 电流瞬时值内环数学模型由图1可以得到以下等式：
风力发电机的控制方式综述
风力发电机及风力发电控制技术综述 摘要：本文分析比较了各种风力发电机的优缺点，介绍了相关风力发电控制技术，风力发 电系统中的应用，最后对未来风力发电机和风力发电控制技术作了展望。 关键词：风力发电机电力系统控制技术 Overview of Wind Power Generators and the Control Technologies SU Chen-chen Abstract:This paper analyzes the advantages and disadvantages of the various wind turbine control technology of wind power, wind power generation system, and finally prospected the future control of wind turbines and wind power technology. 1 引言 在能源短缺和环境趋向恶化的今天，风能作为一种可再生清洁能源，日益为世界各国所重视和开发。由于风能开发有着巨大的经济、社会、环保价值和发展前景，近20年来风电技术有了巨大的进步，风电开发在各种能源开发中增速最快。德国、西班牙、丹麦、美国等欧美国家在风力发电理论与技术研发方面起步较早，因而目前处于世界领先地位。与风电发达国家相比，中国在风力发电机制造技术和风力发电控制技术方面存在较大差距，目前国内只掌握了定桨距风机的制造技术和刚刚投入应用的兆瓦级永磁直驱同步发电机技术，在风机的大型化、变桨距控制、主动失速控制、变速恒频等先进风电技术方面还有待进一步研究和应用[1]。发电机是风力发电机组中将风能转化为电能的重要装置，它不仅直接影响输出电能的质量和效率，也影响整个风电转换系统的性能和装置结构的复杂性。风能是低密度能源，具有不稳定和随机性特点，控制技术是风力机安全高效运行的关键，因此研制适合于风电转换、运行可靠、效率高、控制且供电性能良好的发电机系统和先进的控制技术是风力发电推广应用的关键。本文分析比较了各种风力发电机的优缺点，介绍了相关风力发电控制技术，风力发电系统中的应用，最后对未来风力发电机和风力发电控制技术作了展望。 2 风力发电机 2.1 风电机组控制系统概述 图1为风电机组控制系统示意图。系统本体由“空气动力学系统”、“发电机系统”、“变流系统”及其附属结构组成; 电控系统(总体控制)由“变桨控制”、“偏航控制”、“变流控制”等主模块组成(此外还有“通讯、监控、健康管理”等辅助模块)。各种控制及测量信号在机组本体系统与电控系统之间交互。“变桨控制系统”负责空气动力系统的“桨距”控制，其成本一般不超过整个机组价格5%，但对最大化风能转换、功率稳定输出及机组安全保护至关重要，因此是风机控制系统研究重点之一。“偏航控制系统”负责风轮自动对风及机舱自动解缆，一般分主动和被动两种偏航模式，而大型风电机组多采用主动偏航模式。“变 流控制系统”通常与变桨距系统配合运行，通过双向变流器对发电机进行矢量或直接转矩控制，独立调节有功功率和无功功率，实现变速恒频运行和最大(额定)功率控制。
电流型矢量控制技术2
电流型矢量控制技术 摘要: 本文介绍了矢量控制技术的原理和基本方程式,提出了矢量 控制系统的总体设计案。 关键词:矢量控制技术 变频调速 电动机 Abstract: The paper introduced the principle and the fundamental equation of the vector control technique,then put forward the total desion scheme for the vector control technique. Key words: the vector control technique,frequency-conversion timing Motors 一、引言 科学技术的发展，对于改变社会的生厂面貌，推动人类文明向前发展具有特别重要的意义。电气自动化技术是多种学科的交叉综合。特别在电力电子，微电子及计算机技术迅速发展的今天，电气自动化技术更是日新月异。毫无疑问，电气自动化技术必将在建设“四化”，提高国民经济水平发挥重要的作用。 矢量控制技术是上世纪70-80年代发展起来的新技术，正逐步取代传统的直流调速。 交流电动机相对直流电动机结构简单，成本低，维修方便，但变频装置昂贵及交流调速性能差。长期以来，在调速领域里，一直都是直流传动占统治地位。近年来，随着电力电子技术的发展，情况有了很大的改变，与直流调速相比，交流调速用变频装置增加的成本已能被采用交流电动机而节约的成本所补偿。采用矢量控制后，交流调速的性能也能做到和直流一样。因此，在许多直流调速的世袭领域里出现了用交流调速取代直流调速的趋势。交-直-交变频传动是一种在大功率（500KW 以上）低速（600r/min 以下）范围内广泛采用的交流调速方案，正在轧机，矿山卷扬，电力机车，船舶推进，水泥，风洞等传动中逐步取代传统的大功率直流调速，取得了良好的经济效益，并提高其运行可靠性和生厂过程的自动化水平。 二、矢量控制的原理 任何拖动控制系统都服从于基本运动方程式: M -z M =2 )(GD /375X n d (/t d ) 由此可以看出,在恒转矩负载的起动、制动和调速，如果能够控制电磁转矩M 恒定，即可获得恒加（减）速运动，在突加负载扰动时，如果能
浅析风力发电并网技术及电能控制策略 邵威
浅析风力发电并网技术及电能控制策略邵威 发表时间：2019-09-21T10:57:41.780Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：邵威 [导读] 摘要：风能是一种可再生和清洁的能源，得到了国家的大力支持。 中国华电科工集团有限公司 100160 摘要：风能是一种可再生和清洁的能源，得到了国家的大力支持。随着风力发电厂规模的不断扩大，我国的发电比重也在逐步提高。再加上风能的特殊性，风电场通常位于人烟稀少的地区，因此需要承受更多的冲击，如不解决，它很可能会在整个电网中造成谐波污染或其他质量问题。本文笔者阐述了并网运行时可能出现的电能质量问题，并提出了相应的解决办法，为相关并网运行方式的研究提供参考。 关键词：风能；发电；并网技术 1 前言 风力发电技术日趋成熟，电厂产能不断提高。虽然可以在一定程度上缓解社会生产与电力资源的供需矛盾，但风力发电总量的增加对电网系统有一定的影响。一般来说，风力发电厂都建在地广人稀地区，远离供电网的中心区域，所需承受的冲击力相对较小。在并网时容易造成配电网的谐波污染和闪变问题。而且受风力发电特性的影响，其不稳定性也会影响电网整体供电质量。因此，有必要加强风电并网技术和电能控制策略的研究。 2 风力发电并网技术的基础 风力发电并网技术的基础可以一分为二，第一个是同步风力发电并网技术，第二个是异步风力发电并网技术。它们有各自的特性以及应用限制条件与不足之处。 2.1 同步风力发电并网技术 风力发电并网技术最理想的状态是同步发电机组和风力发电机组两者之间步调一致、完美结合。一般情况下，因为风速一直是变幻不定的状态，所以受之影响的发电转子也会有大幅度的摇摆不定，就导致了风力发电并网调速无法达到同步发电机的精度，很容易出现失步状况。正是因为存在这一难题，同步发电机虽然在一些领域有所涉及，但一直都没有大规模去做推广应用。如何使同步发电机与风力发电机有效协调步调同步，一直是电力学方面研讨的关键与核心。电力及相关专业的专家学者在研发出可以有效应对此难题的变频设备之后，即将其运用到同步风力发电并网技术中并不断加以完善，在坚持不懈的努力之下，同步发电与风力发电运营组已经实现了初步的有机结合，前景看好。 2.2 异步风力发电并网技术 异步发电动力组和风力发电动力组两者先进行结合然后保持相同步调运转，则为异步并网技术，与同步并网技术相比，受限的可能性极大程度上地降低，无需风力发电并网调速精准做到与同步发电机精度一致，只需要发电转子运转时风力发电并网调速异步发电机的转动转速保持一定程度的协调一致即可。风力电机组搭配使用的异步发电机方式，可避免整个系统设置复杂的控制装置，并且在并网后，也不必担心产生无振荡或者失步问题，整体运行状态相对稳定。但是就实际应用效果来看，电力发电异步并网技术还存在一定缺陷，部分情况下在并网后，会因为冲击电流过大、电压降低等因素干扰，而导致风力发电系统异常，尤其是不稳定系统频率值降低过大，会导致异步发电机的电流急剧增大，造成系统运行过载，甚至整个瘫痪，生产安全风险增大，因此想要选择此种并网方式，还需要提前做好相关准备工作，采取一定措施来维持异步风力发电机组的稳定运行状态。 3 风电并网对电网质量的影响 3.1谐波影响风力发电 并网过程中会产生一系列谐波，而对电网整体运行状态产生影响，主要可以从两个方面来进行分析。第一，并网时涉及到的逆变器形成的谐波。第二，接通风力电源以后，运行时也有可能会产生谐波。谐波被引入电网中，会直接影响整个结构的电能质量。另外，现在风力发电并网常用的为软并网技术，整个并网过程会产生较大冲击电流，如果切出风速小于外界风速，风机便会脱离额定处理状态，同样也会对整个电网电能质量产生影响。 3.2电压波与闪变 风电为一种清洁型能源，但是因为近年来风电容量不断增加，并网时很容易会对整个电网电压造成影响，产生电压波动与闪变。如果风力发电并网时，所选连接位置相距配电变压器过小，风电接入电网后产生的电压闪变只会造成比较小的影响，但是此种接入方式会对电流产生较大影响，馈线附近的电压会出现大幅度的波动，进而会造成发电的用电设备受损，导致风力发电无法正常进行。另外，接入风力发电后电网电压还会增大，尤其是现在风力发电应用最多的是异步电机，发电机处于正常运行状态下，构建旋转磁场需要消耗大量的无功功率，而功率分布方式的变化直接影响着电网电压，并网后会消耗掉一部分无功功率，进而会使得电网线路上的压降增大。 4 电能质量控制策略 4.1电压波动和闪变的控制策略 4.1.1 有源电力滤波器 要想控制善变的电压，理应在负荷电流发生急剧波动时进行。当负荷发生变化时，应及时补偿无功电流，以此来实时补偿负荷电流。因为有源电力滤波器采用的电子器件是可以关断的，所以，电子控制器完全可以替代系统电源，以此来输出畸变电流到电压负荷，只要保证系统只为负荷提供正弦基波电流即可。从整体情况来看，有源电力滤波器具有电压波动大，响应速度快，补偿容量小，补偿率高，控制能力强，运行稳定、可靠等特点。其在电压波动的控制方面必然发挥较大的作用。 4.1.2 动态电压恢复器 在中低压配电网中，有功功率的快速波动也将导致电压闪变问题的出现。因此，保证补偿装置的科学性和有效性就显得十分关键了。除了要进行必要的无功补偿之外，还应该适时进行有功补偿。然而，由于带储能单元的补偿装置可以有效改善电能质量，所以，其完全可以取代传统的无功补偿装置。那么，对于本身就带有储能单元的动态电压恢复器而言，其能够以正常电压和故障电压的差值在ms 级内将电压注入到系统中。这种方式可以有效解决电压波动、谐波等动态电压质量问题。3）统一电能质量控制器。如果既要对电压加以补偿，又要对电流加以补偿，则就选择应用综合类补偿装置，而统一电能质量控制器就是典型的综合类补偿装置。该装置可以将串联、并联有效的融合起来，以便用户能够解决综合补偿问题。由于统一电能质量控制器功能强大，既能够进行谐波补偿，又能够控制电能质量，因此得以广
风力发电机偏航系统控制策略研究
风力发电机偏航系统控制策略研究 摘要：风能作为一种可再生的清洁能源，是人与自然和谐共处，实现社会与经 济可持续发展的新能源。风向是在不断变化，水平轴的风力发电组就需要不断利 用偏航系统来进行方向的调整，通过风能最大限度的利用，就能够满足实际的需求。因此，本文就风力发电机偏航系统的控制策略进行探讨。 关键词：风力发电机；偏航系统控制策略 1研究现状综述 纵观整个风电技术的发展历程及其现阶段所呈现出的发展趋势，现代大型风 力发电机组的单机容量不断增大，原来适用于中小型风机的风速、风载等分析模 型在大型化的风机应用中逐渐显现出不适性，巨大的风轮扫略平面内风速的空间 分布差异变得很大，长长的叶片在旋转过程中所处的方位不同，所处的风况也不 尽相同。现有的风速建模研究文献多倾向于简化风速模型或未深入考虑风速的空 间分布对机组运行的影响。由于风轮扫略面积成倍增大，偏航误差造成的叶片动 力学特性及机组的偏航力矩、倾斜力矩等载荷波动也会被成倍放大，对于中小型 风机能够容许的偏航误差对于大型风机则未必适用，而偏航容许误差的调整可能 会很大程度上影响偏航控制算法。现有的文献大多局限于研究偏航误差对偏航控 制和气动性能的影响以及如何针对性的进行优化提高，而频繁偏航造成的偏航硬 件设备的耗损和高故障率很少被关注，在偏航误差对风电机组并网运行特性的影 响方面以及基于偏航系统可靠性的偏航控制策略优化设计更是少有研究成果问世。 2风力发电机偏航控制系统分析 2.1风力机组 风力发电机是直接将风能转化为机械功，然后利用机械功实现对转子的带动 旋转，最终输出交流电。在转换能量的时候，基于风力机将风能直接转变为机械能，然后将机械能转换成为电能，这样就可以满足实际的转换，让风力机组可以 满足其实际的应用目标偏航系统结构。基于大型水平轴风电机组，其包含的部分 主要是针对偏航轴承、驱动装置、计数器等。 2.2偏航系统功能 偏航控制系统也属于对风装置，其包含的具体功能在于：配合机组控制系统，放出现风速矢量方向改变的时候，利用偏航控制系统的处理，就可以实现风向平 稳而快速的对准，并且也可以满足风轮最大风能的实现；针对风机电缆而言，还 需要考虑到单向缠绕偏多从而引发电缆出现断裂现象。一旦电缆缠绕，就能适应 自动解缆处理的需求，进而实现风机的运行安全性，其实际的控制流程见图1。 2.3风速和风向 风是地球上的一种自然现象，由太阳辐射热引起。太阳照射到地球表面，地 表各处因受热不均产生温差，从而引起大气对流运动形成风。自然风有大小也有 方向，通常用风速或风力描述风的大小、用风向描述风的方向。气象上把风吹来 的方向称为风向。风向的度量有多种方法：在陆上多采用16方位度量法；在海 上多采用36方位度量法；而在高空则多用角度表示，将圆周标成360°，北风(N) 对应0°(或360°)，东风(E)对应90°，南风(S)对应180°，西风(W)对应270°，其它细分风向可由此计算得出，风的大小也称风的强度常用风力或风速表示。 2.4偏航误差 当风向发生变化或机组偏航对风不准时，风向与风轮轴线就会偏差一定角度，
并网逆变器的电流控制方法
并网逆变器的电流控制方法敬德，1140319060；凯，1140319070；指导老师：王志新（交通大学电气工程系，，200240） 摘要：并网逆变器是光伏发电系统的一个核心部件，其控制技术一直是研究的热点。其使用的功率器件属于电力电子设备，它们固有特性会对系统产生不利的影响，为了防止逆变器中的功率开关器件处于直通状态，通常要在控制开关管的驱动信号中加入死区，这给逆变器输出电压带来了谐波，对电网的电能产生污染。本文对传统的控制方法重复控制、传统的PI控制、dq轴旋转坐标控制、比例谐振控制进行了总结分析，并比较了它们的优缺点。 关键词：并网逆变器，重复控制，传统的PI控制，dq轴旋转坐标控制，比例谐振控制 0引言 随着现代工业的迅速发展，近年来全球围包括煤、石油、天然气等能源日益紧缺，全球将再一次面临能源危机，同时，这些燃料能源的应用对我们所生活的周围环境产生了严重的影响。环境问题受到了人们的广泛关注，为了解决能源紧缺以及环境污染问题，寻找可再生能源是解决这一问题的有效方式。太阳能因其清洁，无污染的优势受到了人们的青睐，太阳能光伏发电是目前充分利用太阳能资源的主要方式之一。太阳能发电主要有单独运行和并网运行两种模式，其中并网运行发展速度越来越快，应用的规模也愈来愈大[1]。逆变器是光伏发电系统中的关键部件，逆变器的工作原理是通过IGBT、GTO、GTR等功率开关管的导通和关断，把直流蓄电池电能、太阳能电池能量等变换为电能质量较高的交流电能，可以把它看成是一种电能转换设备。功率开关管的开关频率一般都比较高，因此利用它们进行电能转换的效率也比较高，但有一个很大的缺点是由它们组成的逆变系统的输出电能却不理想，其输出的波形中包含了很多对电能质量产生不利的方波，而很多场合都要求其输出的是一定幅值和频率的正弦波，所以要寻找更好的控制策略来提高逆变器的电能质量，让
并网逆变器电流控制方法
并网逆变器的电流控制方法陈敬德，1140319060；杨凯，1140319070；指导老师：王志新（上海交通大学电气工程系，上海，200240） 摘要：并网逆变器是光伏发电系统的一个核心部件，其控制技术一直是研究的热点。其使用的功率器件属于电力电子设备，它们固有特性会对系统产生不利的影响，为了防止逆变器中的功率开关器件处于直通状态，通常要在控制开关管的驱动信号中加入死区，这给逆变器输出电压带来了谐波，对电网的电能产生污染。本文对传统的控制方法重复控制、传统的PI控制、dq轴旋转坐标控制、比例谐振控制进行了总结分析，并比较了它们的优缺点。 关键词：并网逆变器，重复控制，传统的PI控制，dq轴旋转坐标控制，比例谐振控制 0引言 随着现代工业的迅速发展，近年来全球范围内包括煤、石油、天然气等能源日益紧缺，全球将再一次面临能源危机，同时，这些燃料能源的应用对我们所生活的周围环境产生了严重的影响。环境问题受到了人们的广泛关注，为了解决能源紧缺以及环境污染问题，寻找可再生能源是解决这一问题的有效方式。太阳能因其清洁，无污染的优势受到了人们的青睐，太阳能光伏发电是目前充分利用太阳能资源的主要方式之一。太阳能发电主要有单独运行和并网运行两种模式，其中并网运行发展速度越来越快，应用的规模也愈来愈大[1]。逆变器是光伏发电系统中的关键部件，逆变器的工作原理是通过IGBT、GTO、GTR等功率开关管的导通和关断，把直流蓄电池电能、太阳能电池能量等变换为电能质量较高的交流电能，可以把它看成是一种电能转换设备。功率开关管的开关频率一般都比较高，因此利用它们进行电能转换的效率也比较高，但有一个很大的缺点是由它们组成的逆变系统的输出电能却不理想，其输出的波形中包含了很多对电能质量产生不利的方波，而很多场合都要求其输出的是一定幅值和频率的正弦波，所以要寻找更好的控制策略来提高逆变器的电能质量，让其输出各项性能指标都满足要求的波形。目前所用的逆变器可以分为以下两类：一类是恒压恒频逆变器，这类逆变器在各种电源持续供电的领域应用广泛，它能够输出电压幅值和频率都是特定值的交流正弦波，简称CVCF 逆变器。第二类是变压变频逆变器，这种逆变器主要用在电动机的调速系统中，它能够输出特定的幅值电压和频率，简称VVVF 逆变器[2]。 本文将对并网逆变器的几种常见控制方法进行总结，如传统的PI控制、基于dq 旋转坐标系的控制、重复控制及比例谐振控制。给出了框图和数学模型，并指出了它们各自的优缺点。 1重复控制 1.1重复控制思想 重复控制是基于内模原理的一种控制方法。所谓内模原理，即在一个闭环调节系统中，在其反馈回路中设置一个内部模型，使该内部模型能够很好的描述系统的外部特性，通过该模型的作用可使系统获得理想的指令跟踪特性，具有很强的抗干扰能力
第五章--单相并网逆变器
第5章单相并网逆变器 后级的DC- AC部分，采用单相全桥逆变电路，将前级 DC- DC输出的400V 直流电转换成220V/50Hz 正弦交流电，完成逆变向电网输送功率。光伏并网逆变器实现并网运行必须满足要求：输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相（单位功率因数），而且其输出还应满足电网的电能质量要求，这些都依赖于逆变器的有效并网控制策略。 光伏并网逆变器拓扑结构 按逆变器主电路的拓扑结构分类，主要有推挽逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器。 5.1.1推挽式逆变电路 推挽式逆变电路由两只共负极的功率开关元件和一个原边带有中心抽头的升压变压器组成。它结构简单，两个功率管可共同驱动，两个开关元件的驱动电路具有公共地，这将简化驱动电路的设计。 U 图5-1 推挽式逆变器电路拓扑 推挽式电路的主要缺点是很难防止输出变压器的直流饱和，另外和单电压极性切换的全桥逆变电路相比，它对开关器件的耐压值也高出一倍。因此适合应用于直流母线电压较低的场合。此外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困难。推挽式逆变器拓扑结构如图5-1 所示。 5.1.2半桥式逆变电路 } 半桥式逆变电路使用的功率开关器件较少，电路结构较为简单，但主电路的交流输出电压幅值仅为输入电压的一半，所以在同等容量条件下，其功率开关的额定电流要大于全桥逆变电路中功率元件额定电流，数值为全桥电路的2 倍。由于分压电容的作用，该电路具有较强的抗电压输出不平衡能力，同时由于半桥
式逆变电路控制较为简单，且使用元件少、成本低，因此在小功率等级的逆变电源中常被采用。其主要缺点是直流侧电压利用率低，在同样的开关频率下电网电流的谐波较大。 图5-2 半桥式逆变器电路拓扑 5.1.3全桥式逆变电路 全桥逆变电路可以认为是由2 个半桥逆变电路组成的，在单相电压型逆变电路中是应用最多的电路，主要用于大容量场合。在相同的直流输入电压下，全桥逆变电路的最大输出电压是半桥式逆变电路的2 倍。这意味着输出功率相同时，全桥逆变器的输出电流和通过开关元件的电流均为半桥式逆变电路的一半。 本文采用的是单相全桥式逆变器，其拓扑结构如图5-3 所示，它结构简单且易于控制，在大功率场合中广为应用，可以减少所需并联的元件数。其不足是要求较高的直流侧电压值。 图5-3 单相全桥逆变器电路拓扑 光伏并网逆变器的控制 光伏并网逆变器按控制方式分类，可分为电压源电压控制、电压源电流控制、电流源电压控制和电流源电流控制四种方法。以电流源为输入的逆变器，其直流侧需要串联大电感提供稳定的直流电流输入，但由于此大电感往往会导致系统动态响应差，因此当前大部分并网逆变器均采用以电压源输入为主的方式，即电压型逆变器。采用电压型逆变主电路，可以实现有源滤波和无功补偿的控制，在实际中已经得到了广泛的研究和应用，同时可以有效地进行光伏发电、提高供电质