光伏并网逆变器的电流谐波抑制策略概要

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光伏并网对电网谐波的影响及抑制

光伏并网对电网谐波的影响及抑制

光伏并网对电网谐波的影响及抑制摘要:光伏并网发电系统的主要来源是太阳能,积极将太阳能转化成电能,在并网逆变器的作用下传输到电能内,实现电能供应。

光伏并网发电系统内的关键技术比较复杂,关键技术的应用目的是提高太阳能的转化率,解决我国电能资源中的消耗问题,推进清洁能源的利用率。

光伏并网发电系统中的关键技术起到重要的作用,不仅深化了对太阳能的应用,更是改善了光伏并网发电系统的运行环境。

关键词:光伏并网;电网谐波;影响;抑制1光伏并网发电系统的特点由于光伏并网发电系统的工作原理是基于半导体的光生伏打效应将太阳能直接转换成电能,然后通过逆变器将光伏电池阵列发出的直流电转化为符合要求的交流电,并通过变压器接入电网。

由于受到白天夜晚,以及不同天气、地域以及时间的影响,光伏并网发电系统具有不同于普通火电、水电发电系统的独特性:1.2.1 随机波动性由于发电系统所处的环境温度、天气条件以及太阳能光照强度等因素的影响,使得光伏发电具有明显的随机波动性,随着光照条件、强度以及天气的变化,光伏发电系统的输出功率呈随机波动的特点。

1.2.2 纯有功功率性目前将光伏发电的输出电并网至电网的主要方法是逆变器,其控制方式是输入电压源,输出电流源,即电压源电流控制方式;这种方式通过控制输出电流跟踪网点电压进行并网。

输出功率因数近1,几乎为纯有功功率输出。

1.2.3 孤岛保护负荷相关性孤岛效应可以通过抗孤岛设备监测出来,目前的发电现状,光伏发电容量在电网中比重较小,监测准确度较高,但随着光伏并网发电系统的发展,光伏发电容量也在逐步提高,这就使得孤岛效应监测的时间增长,有可能和失败而导致电网故障。

同时,由于分布式光伏并网发电系统和集中式光伏并网发电系统类型的不同,其有着各自独特性:对于分布式光伏并网发电系统,其接入电网一般为低压配电网(0.4 kV),由于其户用式分布,所以还可以与风能发电等新能源一起形成微网并接入电网;而对于集中式光伏并网发电系统,由于其发电站式集中分布,所以可以更容易的进行电压和无功调节,因而更容易接入电网,接入电网以高压(10 kV)为主,但也是由于集中分布于远离城市的光照充足的区域,使得输电距离更远,容易形成干扰,并使得电路老化和损耗,二次设备成本较高。

光伏逆变器的谐波抑制策略研究

光伏逆变器的谐波抑制策略研究

光伏逆变器的谐波抑制策略研究引言近年来,随着可再生能源的快速发展,光伏发电作为一种高效、清洁的能源形式受到了广泛关注。

然而,光伏逆变器在实际应用中常常会产生谐波,对电网和其他设备造成不利影响。

因此,研究光伏逆变器的谐波抑制策略显得尤为重要。

一、谐波对光伏逆变器的影响谐波是指在电力系统中频率为基波频率的整数倍的电压和电流成分。

光伏逆变器工作时,由于电力电子元器件的特性,会导致输出电流和电压中存在谐波成分。

这些谐波信号会对光伏逆变器本身、电网、并联设备以及周围环境造成诸多问题。

首先,谐波会对光伏逆变器的工作效率和可靠性产生负面影响。

谐波信号会导致电力损耗增加、谐波电流引起器件温度升高等问题,降低光伏逆变器的工作效率和寿命。

其次,谐波对电网造成的问题也不容忽视。

由于谐波产生的非线性电流,电网中会引发谐波电压增大和电网电压失真等问题,甚至可能造成电网故障。

此外,光伏逆变器并联运行时,如果存在谐波信号,将对并联设备的输出质量产生负面影响。

谐波信号的叠加会导致共模电压增高、谐波传播等问题,进而影响到并联设备的工作稳定性。

二、谐波抑制策略为了解决光伏逆变器谐波问题,需要采取一系列的谐波抑制策略。

以下将介绍几种常见的谐波抑制策略。

1. 滤波器滤波器是一种用来滤除谐波的设备,可以根据需要选择不同类型的滤波器来消除谐波。

常见的滤波器包括被动滤波器和主动滤波器。

被动滤波器是通过电容、电感等元件组合而成的,它们可以阻止特定频率的谐波信号通过。

被动滤波器构造简单、成本较低,但在滤波范围和容量上有一定的限制。

主动滤波器是采用电力电子技术实现的,能够根据需求主动生成与谐波相消的信号,从而抵消谐波成分。

主动滤波器具有响应速度快、动态性能好等特点,但是成本相对较高。

2. 控制策略优化通过对光伏逆变器的控制策略进行优化,可以降低谐波的产生和传播。

例如,采用PWM(脉宽调制)技术控制逆变器开关,可以实现对谐波的有效抑制。

此外,合理设计逆变器的电路结构和控制参数,也能够减小谐波的生成。

光伏逆变器谐波治理

光伏逆变器谐波治理

光伏逆变器谐波治理1.引言1.1 概述概述:随着光伏逆变器的广泛应用和近年来光伏发电的快速发展,光伏逆变器的谐波问题日益凸显。

谐波是指在电力系统中,频率是电网基波频率的整数倍的波动,它通过电网传递给其他电气设备,可能引发各种电力质量问题,甚至对电网造成严重的污染。

因此,光伏逆变器的谐波治理变得至关重要。

本文旨在对光伏逆变器的谐波问题进行深入分析,并探讨谐波治理的重要性。

首先,我们将介绍光伏逆变器的谐波问题的背景和产生原因。

其次,我们将阐述谐波治理对于保障光伏发电系统的稳定运行以及提高电网电力质量的重要意义。

本文还将总结谐波治理的方法和技术,包括谐波滤波器的应用、谐波检测和控制技术等。

同时,我们将对光伏逆变器谐波治理的未来发展进行展望,探讨可能的发展方向和挑战。

最后,通过对光伏逆变器谐波治理的研究,我们有望为提高光伏发电系统的可靠性和电力质量做出贡献。

同时,也为相关研究和实际应用提供了一定的参考和指导。

1.2文章结构文章结构部分的内容应包括对整篇文章的组织和主要部分的介绍。

下面是一个可能的写作示例:在本文中,将着重讨论光伏逆变器谐波问题和谐波治理的重要性。

文章将分为引言、正文和结论三个部分进行阐述。

在引言部分,我们将首先概述光伏逆变器谐波问题的背景和现状。

通过对光伏逆变器谐波问题的简要描述,读者可以更好地了解本文所要解决的核心问题。

然后,我们将介绍本文的结构和内容安排,帮助读者快速抓住文章的重点。

正文部分将更深入地探讨光伏逆变器的谐波问题。

首先,我们将介绍光伏逆变器谐波问题的原因和特点,并分析其对光伏系统运行的影响。

接着,我们将重点讨论谐波治理在光伏系统中的重要性,包括节能减排、提高电网稳定性等方面的好处。

同时,我们还会探讨当前谐波治理技术的现状和应用情况,以及存在的挑战和待解决的问题。

在结论部分,我们将总结谐波治理的各种方法和技术,包括滤波器、优化控制等。

同时,我们会对光伏逆变器谐波治理的未来发展进行展望,提出可能的解决方案和研究方向。

光伏发电系统低功率运行并网电流谐波抑制分析

光伏发电系统低功率运行并网电流谐波抑制分析

光伏发电系统低功率运行并网电流谐波抑制分析摘要:光伏是太阳能的主要来源,得到了世界各国的大力支持。

尽管并网光伏发电的研究在国内外取得了许多成功,但许多关键技术仍然有待解决。

如果将光伏发电机连接到电网中的电网,则必须充分考虑发电不确定性和不连续性对电网的影响。

首先,单个光伏电站的性能,其在不同天气条件下的劳动力特征,其电气变化参数,功率概率分布特征,最大功率分布特征,随机功率波动以及不同系统中光伏发电的同时控制。

然后对电缆连接和电压对电网的影响进行了相关分析,然后研究了一些光伏电站的输出特性,输出相关性以及电网电压的影响,并分析了与光伏电站连接的光伏电池的电压极限。

网格进行了讨论。

最后,对光伏能源生产的详细预测可以抵消并网光伏系统对可靠和稳定运行的负面影响。

关键词:光伏电站,运行特性分析,仿真设计1 引言随着时间的推移,光伏太阳能技术的发展也越来越快,技术随着时间的推移正在变得成熟。

到2018年底,随着我国继续大力支持光伏电站,发电厂的总数迅速增长。

根据研究,电厂渗透率的提高将对电网和光伏发电机的内在波动以及电网的安全性和稳定性产生一定的影响,特别是在渗透率达到一定的极限,可能会威胁稳定的运行[1]。

对于中国而言,主要是大规模的集中式电网模型,这将给电网的电力平衡,安全,稳定和经济运行带来巨大挑战。

因此,有必要研究电网的运行特性和光伏电站的发电量预测,以确保电网的良好有序运行。

2 光伏电站的功率运行特性分析2.1 光伏电站的基本工作原理第一,非电力场合的电源,主要用于大多数非电力地区居民的日常生产,微波继电器的接触电流为太阳能充电器,路灯供电和太阳能草坪灯以及第三代并网电源等产品已在工业化国家中得到广泛使用[2]。

从理论上讲,电无处不在。

从航天器到国内能源;可以使用从兆瓦级发电厂到小型玩具厂的任何地方,任何电压均可用于发电。

这些电池中最常见的是单晶电池。

中国的晶体硅电池性能在10%到13%之间。

2.2 光伏电站的运行特性分析由于地球自转和自转,太阳辐射具有很强的规律性,使电站的输出非常强,并且具有0个连续段之一。

光伏并网逆变器电流控制策略的研究

光伏并网逆变器电流控制策略的研究

光伏并网逆变器电流控制策略的研究
光伏并网逆变器电流控制策略是为了实现光伏发电系统与电网之间的
高效能转换和稳定的电能注入而进行的研究。

光伏并网逆变器是将光伏发
电系统输出的直流电能转换为交流电能并注入电网的装置,其电流控制策
略的优化能够提高系统的性能和稳定性。

1.电流控制器的设计:光伏并网逆变器必须能够根据电网的要求控制
输出电流的大小和波形。

传统的电流控制器采用PI控制器或者模糊控制器,但这种控制器在应对光伏输出电流瞬时变化较大的情况下容易产生误差。

因此,当前的研究主要集中在模型预测控制、自适应控制等非线性控
制策略的设计和实现。

2.电流调节策略的研究:为了满足电网对电流波形和功率因数的要求,需要对光伏并网逆变器的电流进行调节。

常见的调节策略有包络控制策略、直接电流控制策略和模糊控制策略等。

这些策略主要通过改变逆变器的控
制参数来实现对电流波形和功率因数的调节。

3.技术经济性的研究:光伏并网逆变器电流控制策略的研究还需要考
虑其对系统的技术经济性的影响。

比如,是否能够降低系统的成本、提高
系统的效率等。

为了实现这些目标,可以利用先进的控制算法和器件设计
来降低系统的能耗,提高系统的效率。

光伏并网逆变器电流控制策略是目前光伏发电系统中一个重要的研究
领域。

通过采用先进的控制策略,可以有效提高光伏并网逆变器的电流控
制性能,实现稳定的电能注入。

同时,可以降低系统运行的成本,提高系
统的技术经济性。

因此,对光伏并网逆变器电流控制策略的研究具有重要
的理论和实际意义。

光伏并网逆变器的电流谐波抑制策略概要

光伏并网逆变器的电流谐波抑制策略概要

光伏并网逆变器的电流谐波抑制策略1 引言并网逆变器作为光伏电池与电网的接口装臵,将光伏电池的直流电能转换成交流电能并传输到电网上,在光伏并网发电系统中起着至关重要的作用。

随着投入应用的并网逆变器日益增多,其输出的并网电流谐波对电网电压的污染也不容忽视。

按照GB/ T 19939-2005所要求,光伏并网逆变器的总输出谐波电流应小于逆变器额定输出的5%,各次谐波也应限制在表1所列的百分比之内:2 基于d-q坐标系的控制策略B1图1 光伏逆变器电路结构如图1所示,在三相静止对称坐标系中,其交流侧的物理量均为时变交流量,不利于控制系统的设计。

为此考虑通过坐标变换将三相静止对称坐标系转换成以电网基波频率同步旋转的d-q坐标系。

这样经过坐标变换后,三相静止对称坐标系中的基波正弦变量将转化为d-q坐标系中的直流分量。

在d-q坐标系下,其数学模型可描述为:3(2-1)(2-2)式中 ed、eq——电网电动势矢量Edq的d、q分量vd、vq——三相VSR交流侧电压矢量Vdq的d、q分量 id、iq——三相VSR交流侧电流矢量Idq的d、q分量p——微分算子由式2-1可以看出,由于VSR的d、q轴变量相互耦合,因而给控制器设计造成一定困难。

为此,可采用前馈解耦控制策略,当电流调节器采用PI调节器时,则vd、vq的控制方程如下:Kil*Kil*(2-3)(2-4)式中 KiP、Kil ——电流内环比例调节增益和积分调节增益**、id iq——id、iq电流指令值将式2-3、式2-4代入式2-1,并化简得:*KilidKilidsLsL同样,求得:*KiliqKiliqsLsL显然,上式表明,基于前馈的控制算法2-3、2-4使得三相VSR电流内环(id,iq) 实现了解耦控制,如下图所示:iaibic图2 三相VSR电流内环解耦控制结构由于两电流内环的对称性,因而下面以iq控制为例讨论电流调节器的设计。

考虑电流内环信号采样的延迟和PWM控制的小惯性特性,已解耦的iq电流内环结构如图3所示图3 iq电流环结构3 波形畸变的原因3.1 死区对波形的影响在逆变器的工作过程中,为了防止逆变器桥臂上、下开关管直通,一般都要在两管的开关信号中插入死区时间,在此时间内上、下两管都处于关断状态,此时的输出电压由电感上的电流方向决定。

光伏并联变换器谐波谐振抑制方法

光伏并联变换器谐波谐振抑制方法

光伏并联变换器谐波谐振抑制方法探讨在光伏发电系统中,光伏并联变换器是一个重要的部件,它负责将光伏电池板的直流电转换为交流电并与电网进行连接。

然而,在这个过程中,谐波和谐振问题经常会出现,给系统的稳定性和效率带来挑战。

我们有必要探讨光伏并联变换器谐波谐振抑制方法,以确保系统的正常运行和性能提升。

1. 问题分析光伏并联变换器在运行过程中会产生谐波,这主要是由于电子开关器件的导通和关断引起的。

系统中的谐振现象也会导致电压或电流的不稳定,甚至损坏电网或光伏发电系统。

我们必须采取相应的措施来抑制谐波和谐振,从而提高系统的稳定性和安全性。

2. 谐波谐振抑制方法为了有效抑制光伏并联变换器的谐波谐振问题,我们可以采取以下方法:2.1 控制策略优化通过优化控制策略,我们可以减小电子开关器件的导通和关断导致的谐波问题。

引入谐波抑制控制算法,通过对电流和电压的精确控制来减小谐波的产生。

2.2 滤波器的应用在光伏并联变换器中加入滤波器是常见的抑制谐波的方法。

滤波器可以有效地滤除谐波成分,使输出波形更加纯净,减小对电网的影响。

2.3 谐振抑制电路的设计针对系统中可能存在的谐振问题,可以设计谐振抑制电路,通过改变系统的参数或结构来调整谐振频率,从而抑制谐振现象。

3. 个人观点在光伏发电系统中,光伏并联变换器谐波谐振抑制是一个复杂而重要的问题。

我认为,在解决这一问题时,需要综合考虑系统的结构特点和运行环境,采取多种手段综合抑制谐波和谐振,从而实现系统的稳定运行和高效发电。

随着光伏发电技术的不断发展,我相信会有更多创新的抑制方法应运而生,为光伏发电行业带来更大的发展空间和潜力。

总结通过对光伏并联变换器谐波谐振抑制方法的探讨,我们可以清楚地了解到这一问题的严重性和复杂性。

在光伏发电系统中,谐波和谐振问题不容忽视,需要我们采取有效的措施来加以抑制。

通过优化控制策略、应用滤波器和设计谐振抑制电路等手段,我们可以有效地解决这一问题,保障系统的稳定性和安全性。

光伏逆变器中的黑科技—谐波抑制技术

光伏逆变器中的黑科技—谐波抑制技术

光伏逆变器中的黑科技—谐波抑制技术光伏逆变器是光伏系统非常重要的一个设备,主要作用是把光伏组件发出来的直流电变成交流电,除此之外,逆变器还承担检测组件、电网、电缆运行状态,和外界通信交流,系统安全管家等重要功能。

在光伏行业标准NB32004-2013中,逆变器有100多个严格的技术参数,每一个参数合格才能拿到证书。

国家质检总局每一年也会抽查,对光伏并网逆变器产品的保护连接、接触电流、固体绝缘的工频耐受电压、额定输入输出、转换效率、谐波和波形畸变、功率因数、直流分量、交流输出侧过/欠压保护等9个项目进行了检验。

一款全新的逆变器,从开发到量产,要两年多时间才能出来,除了过欠电压保护等功能外,逆变器还有很多鲜为人知的黑科技,如漏电流控制、散热设计、电磁兼容、谐波抑制,效率控制等等,需要投入大量的人力和物力去研发和测试。

本文主要介绍逆变器的谐波抑制技术1、什么是谐波我们正常用的电都是正弦波交流电,方向和大小都会产生周期性的变化,我国的交流电频率是50Hz,就是每秒种方向变化50次,按照这种频率变化的波形叫基波,电网是97%以上都是基波,还有一部分就是谐波(harmonic wave),是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量,频率为基频2倍的谐波称为二次谐波;频率为基频3倍的谐波称为三次谐波;频率为基频n倍(以>1的整数倍)的谐波称为n次谐波。

此外还规定,频率为基频的奇数倍的那些谐波,统称为奇次谐波;频率为基频的偶数倍的那些谐波,统称为偶次谐波。

2、光伏逆变器为什么要抑制谐波谐波不但没有用途,还有十分严重的危害。

由于大部分设备都是包括电动机在内的感性设备,只能吸收基波,高次的谐波会转化为热量或者振动,造成电气设备过热、产生振动和噪声,并使绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁;在电力传送过程中,谐波由于频率高,产生的阻抗大,因此会多消耗电能,造成电能生产、传输和利用的效率降低;谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量放大,造成电容器等设备烧毁,或者某些频段的设备不能正常工作;谐波还会引起继电保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱。

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光伏并网逆变器的电流谐波抑制策略1 引言并网逆变器作为光伏电池与电网的接口装臵,将光伏电池的直流电能转换成交流电能并传输到电网上,在光伏并网发电系统中起着至关重要的作用。

随着投入应用的并网逆变器日益增多,其输出的并网电流谐波对电网电压的污染也不容忽视。

按照GB/ T 19939-2005所要求,光伏并网逆变器的总输出谐波电流应小于逆变器额定输出的5%,各次谐波也应限制在表1所列的百分比之内:2 基于d-q坐标系的控制策略B1图1 光伏逆变器电路结构如图1所示,在三相静止对称坐标系中,其交流侧的物理量均为时变交流量,不利于控制系统的设计。

为此考虑通过坐标变换将三相静止对称坐标系转换成以电网基波频率同步旋转的d-q坐标系。

这样经过坐标变换后,三相静止对称坐标系中的基波正弦变量将转化为d-q坐标系中的直流分量。

在d-q坐标系下,其数学模型可描述为:3(2-1)(2-2)式中 ed、eq——电网电动势矢量Edq的d、q分量vd、vq——三相VSR交流侧电压矢量Vdq的d、q分量 id、iq——三相VSR交流侧电流矢量Idq的d、q分量p——微分算子由式2-1可以看出,由于VSR的d、q轴变量相互耦合,因而给控制器设计造成一定困难。

为此,可采用前馈解耦控制策略,当电流调节器采用PI调节器时,则vd、vq的控制方程如下:Kil*Kil*(2-3)(2-4)式中 KiP、Kil ——电流内环比例调节增益和积分调节增益**、id iq——id、iq电流指令值将式2-3、式2-4代入式2-1,并化简得:*KilidKilidsLsL同样,求得:*KiliqKiliqsLsL显然,上式表明,基于前馈的控制算法2-3、2-4使得三相VSR电流内环(id,iq) 实现了解耦控制,如下图所示:iaibic图2 三相VSR电流内环解耦控制结构由于两电流内环的对称性,因而下面以iq控制为例讨论电流调节器的设计。

考虑电流内环信号采样的延迟和PWM控制的小惯性特性,已解耦的iq电流内环结构如图3所示图3 iq电流环结构3 波形畸变的原因3.1 死区对波形的影响在逆变器的工作过程中,为了防止逆变器桥臂上、下开关管直通,一般都要在两管的开关信号中插入死区时间,在此时间内上、下两管都处于关断状态,此时的输出电压由电感上的电流方向决定。

设电感电流iL和输出电压U的参考方向如图1所示,则在死区期间,若电感电流,则续流二极管D6导通,输出电压为负;若电感电流,则续流二极管D1导通,输出电压为正。

由图2可以看出,死区使实际逆变器输出PWM波形与理想PWM波形之间存在差异,两者之差是一组包络线为正负对称方波、极性与电流方向相反、幅值为,宽度为死区时间Td的电压脉冲序列。

由于方波里不仅含有基波分量,而且还含有大量的谐波分量,因此死区的存在一方面会影响输出基波电压的幅值和相位,令一方面又会使输出电压波形发生畸变。

图4 死区对波形的影响3.2 并网点电压畸变内模原理意味着只有将系统外部信号的动力学模型植入控制器以构成反馈控制系统,才能实现无静差地跟随输入信号。

对于一个交流信号而言,由于PI控制策略并不具备所需的动力学模型,也就无法实现无静差的跟踪。

在基于d-q坐标系的控制策略中,若只考虑交流基波分量,则在稳态时d-q坐标系中,其id、iq均为直流分量。

毫无疑问,在这种情况下PI控制策略能实现无静差的控制。

然而,如果并网点电压ea、eb、ec存在波形畸变或不平衡等情况,则在d-q坐标系中,ed、eq存在一定的交流量。

而PI控制策略将无法对这些非直流信号实现有效的无静差控制。

3.3 SVPWM高频谐波对于PWM控制的电压型逆变器,其输出电压波形为矩形波,含有大量的谐波。

与SPWM相比,SVPWM通过选择适当的开关状态,来控制电压空间矢量的运动轨迹,具有谐波总畸变率小、直流电压利用率高的优点。

根据参考文献1所述,写出A相调制函数:(3-1)式中,m——SVPWM的线电压调制度。

由于三相调制波相互对称,仅在相位上相差120°,因此可得其线电压的调制函数为:(3-2)由于SVPWM的波形较为复杂,采样得到的相电压包含两种角频率,故采用二维傅立叶分析的方法。

令:,式中:——载波角频率;——调制波角频率;对于由x(t)、y(t)共同作用的uAB(x,y),写出其傅立叶展开式:(3-3)式中:参考SVPWM规则采样示意,令载波幅值为1,考虑式3-1的调制波分段函数,得到SVPWM脉冲在6个区间内的开关时间:图5 SVPWM调制波规则采样示意1. 调制波在区间(3-4)2. 调制波在区间(3-5)3. 调制波在区间(3-6)对于调制波在其,,内,开关区间的选择对应重复式3-4~式3-6。

对于由图3规则采样得到的SVPWM波形,其相电压ua中含有两种电平,计算其傅立叶系数时,内积分需要分成3段讨论,计算复杂。

为简化计算量,在ua波形上注入一个直流量,得到的效果是将ua波形整体上移vdc/2。

此时ua波形中只含有vdc、0两种电平,在计算傅立叶系数时,可将双重积分内限由、变为、。

只需在最终的结果中,减去注入的直流分量即可。

()由此:(3-7)根据以上各部分的计算,考虑到,可得到SVPWM线电压波形谐波分析的结论:1、谐波主要集中在采样频率fs以及fs的整数倍附近2、在线性调制阶段,载波频率fs增加,低次谐波分量总量会减少,总的谐波畸变率会有相应的降低3、随着调制系数m的降低,低次谐波分量会增加,总的谐波畸变率会增大,这是由于零矢量相对增强。

4、在过调制阶段,低次谐波分量按不同次数有不同程度的增加,这是因为调制波本身就发生了畸变,矢量轨迹并非圆形,而是在圆形和正六边形之间相互切换。

4 死区补偿以逆变器中一个桥臂的A相为例进行死区效应分析,其负载为感性。

在理想状况下,功率管VT1和VT2的开关状态是互补的。

但是臵入死区时间Td后,功率管要延迟Td才能导通。

因此在死区时间内,VT1和VT2都处于关断状态,输出电流经过二极管续流。

由图4可见,假设电流流入感性负载的方向为正,流出为负。

在死区时间内,时,VD2导通,相当于下桥臂开关管导通,a点连接到光伏电池的负端。

同理,当时,VD1导通,a点连接到光伏电池的正端。

图6 VT1、VT2开通和关断时的电流流向Fig 6 Current directions when VT1、VT2 is on an off)一个载波周期内,开关管的理想和实际开关状态如图5所示。

图中,Sa和Sa分别为上下管的触发导通信号,a和b为上下桥臂的理想触发信号;c和d为实际开关信号,阴影部分时,上下管均处于关断状态。

i>0时,下桥臂二极管导通,就上管而言,输出正电压的脉冲宽度减少了Td,即实际导通时间比理想导通时间缩短了Td,而下管的实际导通时间则比理想导通时间延长了Td。

需要做的补偿是将上管的理想导通时间延长Td,由于信号的互补性,下管的理想导通时间相应缩短了Td,达到了实际导通时间与理想的相一致的目的,从而保证了实际脉冲信号与给定脉冲信号的一样性。

同理可知,i<0时,补偿方法是将上管的理想导通时间缩短Td图7 理想触发信号和实际开关信号(Fig.7 Ideal trigger signals and real switch signals)5 基于广义积分的控制策略在两相静止坐标系下,被控对象为交流量。

传统的PI控制器,只能无差跟踪直流给定信号,如要使得被控对象在控制器的作用下,其输出能无差地跟踪交流量,则必须采用新的控制器。

根据内模原理,如果系统的给定信号或扰动为单一频率的正弦信号,那么只要在控制器中植入与指令同频的正弦信号模型静差跟踪。

如果外部信号包含其它频率成分,这种情况下,若要实现无静差,只需针对每,就可以实现系统的无一种频率的信号设臵一个内模即可。

图8 基于广义积分的控制信号流图与基于d-q坐标系的控制策略相比,该方案无交叉耦合项,无需前馈解耦,运算更为简单,而且由于比例环节已能对输出电流波形进行一定控制,如能通过广义积分环节对少数几个谐波畸变率较大的频率成分进行改善,该控制策略不失为一个简单有效的方案。

6 基于重复控制的控制策略当然,如果频率成分复杂,则基于广义积分的控制策略将会导致内模数量大,控制器结构复杂,从应用角度而言不太合理,工程上也不易实现。

因此需要寻找一种新的内模形式来描述此种类型的外部信号。

分析可知,上面所述两种情况的干扰信号具有两个特点:首先是可重复性,即周期性。

其次是指令信号的谐波形式。

因此扰动信号在每个基波周期都以完全相同的波形出现。

对于这样的信号,可采用如下形式的内模:,L为给定信号的周期。

这是一个周期延时正反馈环节,不管什么形式的信号,只要重复出现,而且频率是基波的倍数,那么该内模的输出就是对输入信号的逐周期累加。

当输入信号衰减为0,该内模依然会不断的逐周期输出与上周期相同的信号,相当于任意信号发生器。

它的作用类似于积分环节,区别仅在于它是逐周期的累加,因此这样的内模能够满足要求。

采用这种特殊形式内模的闭环控制系统称之为重复控制系统。

由于上式中的存延时环节难以用模拟器件实现,因而在应用中重复控制都是以离散的数字形式实现。

重复控制器内模的离散形式为,N为一个周期的采样次数。

见图9。

图9 理想内模重复控制系统结构图对于重复控制控制而言,内模是系统的核心,它提供了稳定持续的控制信号,当内模为理想情况时,输入信号为0的情况下输出可以无衰减的反复重现上一周期的信号。

但是理想内模的极点分布在虚轴上,处于临界振荡状态,系统稳定性较差。

当受控对象的参数稍有变化,整个闭环系统很可能不稳定。

图9所示的重复控制器基本框图,可得到闭环系统的传递函数为:;;整理后得:,此式表明,系统稳定的条件是等式右面第二项是稳定收敛的。

由此可见,系统稳定存在约束条件。

这表明在理想内模条件下,只有满足此约束条件误差才会收敛。

但在一般情况下,被控对象难以在整个频段满足此条件,此时可对内模加以改造,即采用代替,保证系统稳定收敛。

Q可为小于1的常数,也可以为具有低通性质的函数。

使得回路满足。

改进型内模结构见图10。

图10 改进型内模原理图引入Q之后,内模的“纯积分”特性也被破坏,当输入信号为0时,改进内模的输出不能完全复现上个周期的信号,而是逐周期的衰减。

如果Q为常数,那么仅为幅值衰减,如果Q为低通函数,对于非单一频谱的信号而言,信号的形式就会发生变化位于重复控制系统的前向通道上,使控制信号延时为1个周期。

由于指令信号和扰动信号均为周期性,这样可使控制信号对下一周期而言具有一定的超前性。

而且对于超前相位补偿,此环节也是必须的。

但在引入周期延迟环节后,系统的快速性受到影响,有较大的控制滞后。

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