CN107887910B - 一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法 - Google Patents
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Abstract
一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法,包括:确定双闭环控制下分布式光伏并网系统中电容电流反馈系数;采用测量阻抗均值法实现分布式光伏并网系统的电网阻抗的实时测量;确定补偿后分布式光伏并网系统的相位超前环节和相位滞后环节的参数。本发明的方法通过电网阻抗的实时测量、相位超前和滞后环节的加入,在满足系统稳定性的基础上维持了系统开环增益不变,同时保证了系统良好的高频谐波衰减特性,使双闭环控制下分布式光伏并网性能得到改善。即使在电网阻抗不断变化的环境下该方法也可以保证并网系统的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种分布式光伏并网性能改善方法。特别是涉及一种一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法。
背景技术
随着全球化石能源储藏量的不断下降以及由于化石能源燃烧引起的环境污染和温室效应的不断加剧,以太阳能和风能为代表的可再生清洁能源逐渐得到人们的关注。分布式光伏发电因地制宜与就近利用的特点使其具有广阔的发展前景。分布式光伏和电网一般通过并网逆变器相连,因此并网逆变器的性能对并网电流的总谐波畸变率(totalharmonic distortion,THD)与功率因数(power factor,PF)有着决定性的作用。
在LCL滤波器的总电感值与L滤波器电感值相等的情况下,LCL滤波器可以实现更好的高频谐波衰减;或在实现相同的高频谐波衰减效果情况下,LCL滤波器所需的总电感值相较于L滤波器要小得多,即在这种情况下,LCL滤波器的成本更低、体积更小。因此,实际应用中的并网逆变器一般采用LCL滤波器,但是LCL滤波器本身的高阶特性给并网系统带来的谐振尖峰会严重影响系统的稳定运行。于是,为了实现对LCL滤波器谐振尖峰的阻尼及对并网电流的直接控制,并网逆变器采用了电容电流内环并网电流外环双闭环控制系统。
并网逆变器中的电力电子设备作为非线性装置不可避免的会在系统中引入谐波污染,进而影响系统的稳定运行,同时经过以往学者的研究发现,电网阻抗对系统的稳定性也会产生影响:电网阻抗的增加并不会使系统有源阻尼失效而引发谐波谐振,但是并网系统的幅值和相角裕度会逐渐降低甚至不满足系统稳定性的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种在满足系统稳定性的基础上维持了系统开环增益不变,同时保证了系统良好的高频谐波衰减特性,使双闭环控制下分布式光伏并网性能得到改善的改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法。
本发明所采用的技术方案是:一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法,包括如下步骤:
1)确定双闭环控制下分布式光伏并网系统中电容电流反馈系数Hc;
2)采用测量阻抗均值法实现分布式光伏并网系统的电网阻抗的实时测量;
3)确定补偿后分布式光伏并网系统的相位超前环节Gq(s)和相位滞后环节Gh(s)的参数。
步骤1)包括:
由PI控制器构成的并网电流控制器的传递函数Gi2(s):
Gi2(s)=KP+KI/s (1)
式中,KP为PI控制器的比例调节系数,KI为PI控制器的积分调节系数,s为拉普拉斯算子;
根据并网电流控制器的传递函数Gi2(s)得到双闭环控制下单相并网系统未加入补偿装置的开环传递函数Go(s):
开环传递函数Go(s)中振荡环节对应的阻尼比η为
阻尼比η的公式中给出了η与Hc的关系,从而得到电容电流反馈系数Hc
其中,Lgr为系统一般工作环境下的电网电感经验参考值;阻尼比η取最佳阻尼比,即η=0.707。
步骤2)包括:
式中,Zg(i)为第i个工作点处的电网阻抗,i=1,2,3,...,n;得到第i个工作点处的电网阻抗模值|Zg(i)|:
式中,|Ug|为测得的电网电压幅值;θg为测得的电网电压相位;|UPCC(i)|为第i个工作点处测得的PCC点电压幅值;θPCC(i)为第i个工作点处测得的PCC点电压相位;|I2(i)|为第i个工作点处测得的并网电流幅值;
对n个工作点处的电网阻抗取平均指值作为最终的电网阻抗,同时也得到电网电感Lg
Lg=(|Zg(1)|+|Zg(2)|+...+|Zg(i)|+...+|Zg(n)|)/(2πf0n) (7)
式中,f0为工频频率;
测量阻抗均值法在不向系统加入扰动的情况下实时获取电网阻抗,有利于系统的安全稳定运行。
步骤3)包括:
(1)获得未补偿系统的相角裕度γ0
将s=jω代入补偿前系统的开环传递函数Go(s),然后由|Go(jω)|=1得到补偿前系统的截止频率ωc0,ωc0满足如下关系式
式中,Leq=L2+Lg,j为虚数单位;由上式计算得到补偿前系统的截止频率ωc0,通过截止频率ωc0获得未补偿系统的相角裕度γ0:
首先设定一个满足系统稳定性要求的相角裕度γ,然后通过未补偿系统的相角裕度γ0与要求的相角裕度γ的比较来判断未补偿系统是否需要进行补偿;如果γ0≥γ,说明未补偿系统满足稳定性的要求,此时不需要对系统进行补偿,终止;如果γ0<γ,说明未补偿系统不满足要求的稳定裕度,则需要对未补偿系统进行补偿,进入下一步;
(2)确定相位超前环节Gq(s)的参数
相位超前环节Gq(s)公式如下:
式中,τ1为相位超前环节的时间常数,q为相位超前环节的分度系数,满足q>1;
相位超前环节的分度系数q根据下式求得
式中,θm为超前环节最大相角补偿量,超前环节最大相角补偿量为θm=γ-γ0+ε,其中ε是为了减小超前环节加入后截止频率ωc的偏移而留出的裕度;
θm对应的角频率称为最大超前角频率ωm,将系统补偿后的截止频率ωc设置在ωm处,即使得ωm=ωc;根据相位超前环节Gq(s)的特点,补偿后系统截止频率ωc同时也是最大超前角频率ωm满足下式
20lg|Go(jωm)|=-10lgq (12)
整理后可以得到
由上式解得最大超前角频率ωm;相位超前环节的时间常数τ1满足
得到相位超前环节的分度系数q和时间常数τ1;
(3)确定相位滞后环节Gh(s)的参数
超前环节补偿后系统的相角裕度γq为
令γq=0,得到补偿后系统的相角穿越频率ωg;
相位滞后环节Gh(s)的传递函数为
式中,h为滞后环节的分度系数,满足0<h<1,τ2为滞后环节的时间常数;滞后环节的极点绝对值p和零点绝对值z分别为p=1/τ2与z=1/hτ2;
极点绝对值p和零点绝对值z按如下要求配置:极点绝对值p选择在4倍的相角穿越频率ωg处,即满足
零点绝对值z选择在9倍的相角穿越频率ωg处,即满足
将相角穿越频率ωg代入1/τ2和1/hτ2便得到相位滞后环节Gh(s)的分度系数h和时间常数τ2;
(4)对滞后环节补偿后系统相角裕度γqh的判断
设滞后环节补偿后系统的开环传递函数Gqh(s)为
Gqh(s)=Go(s)Gq(s)Gh(s) (19)
滞后环节补偿后系统的截止频率ωcqh满足下式
|Go(jωcqh)Gq(jωcqh)Gh(jωcqh)|=1 (20)
求解得补偿后系统的截止频率ωcqh,其中Go(jωcqh)、Gq(jωcqh)和Gh(jωcqh)分别为将s=jωcqh代入补偿前系统的开环传递函数Go(s)、相位超前环节Gq(s)和相位滞后环节Gh(s)得到的表达式;
滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh为
将补偿后系统的截止频率ωcqh代入滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh的求解公式,得到滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh;将滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh与要求的相角裕度γ作比较,如果满足要求则结束,不满足则返回第(2)步重新选择超前环节最大相角补偿量θm中的裕度ε,然后对相位超前和滞后环节参数重新进行整定。
本发明的一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法,首先通过测量阻抗均值法实现了电网阻抗的实时测量;然后,针对系统稳定裕度不足的问题为系统增加相位超前补偿环节,在不同的电网阻抗下为系统提供足够的稳定裕度;最后,为解决相位超前环节对系统高频衰减特性的影响,在相位超前补偿环节的基础上增加了相位滞后环节来维持系统良好的高频衰减特性。即本发明的方法通过电网阻抗的实时测量、相位超前和滞后环节的加入,在满足系统稳定性的基础上维持了系统开环增益不变,同时保证了系统良好的高频谐波衰减特性,使双闭环控制下分布式光伏并网性能得到改善。即使在电网阻抗不断变化的环境下该方法也可以保证并网系统的安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法的整体流程图;
图2是加入补偿环节的分布式光伏单相并网系统结构图;
图3是补偿前不同电网电感Lg环境下系统并网电流i2波形图;
图4a是补偿前电网电感Lg为7mH时系统并网电流i2波形图;
图4b是比例加相位超前环节补偿后电网电感Lg为7mH时系统并网电流i2波形图;
图4c是本发明方法补偿后电网电感Lg为7mH时系统并网电流i2波形图;
图5a是本发明方法补偿后测量电网电感Lg为4.2mH(实际为7mH)时系统并网电流i2波形图;
图5b是本发明方法补偿后测量电网电感Lg为7mH(实际为7mH)时系统并网电流i2波形图;
图5c是本发明方法补偿后测量电网电感Lg为9.8mH(实际为7mH)时系统并网电流i2波形图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法做出详细说明。
如图1所示,本发明的一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法,包括如下步骤:
1)确定双闭环控制下分布式光伏并网系统中电容电流反馈系数Hc;包括:
电容电流反馈实现了系统的有源阻尼,图2中Hc对应着电容电流反馈系数。由PI控制器构成的并网电流控制器的传递函数Gi2(s):
Gi2(s)=KP+KI/s (1)
式中,KP为PI控制器的比例调节系数,KI为PI控制器的积分调节系数,s为拉普拉斯算子;
根据并网电流控制器的传递函数Gi2(s)得到双闭环控制下单相并网系统未加入补偿装置的开环传递函数Go(s):
开环传递函数Go(s)中振荡环节对应的阻尼比η为
阻尼比η的公式中给出了η与Hc的关系,从而得到电容电流反馈系数Hc
其中,Lgr为系统一般工作环境下的电网电感经验参考值;阻尼比η取最佳阻尼比,即η=0.707。
2)采用测量阻抗均值法实现分布式光伏并网系统的电网阻抗的实时测量;通过测量实时获取系统电网电压的幅值和相位,同时获取n个不同工作点处公共连接点(point ofcommon coupling,PCC)电压与电流的幅值和相位信息,这样便获取了电网电压相量公共连接点电压相量与并网电流相量电网电压相量公共连接点电压相量与并网电流相量之间的关系表示为
式中,Zg(i)为第i个工作点处的电网阻抗,i=1,2,3,...,n;得到第i个工作点处的电网阻抗模值|Zg(i)|:
式中,|Ug|为测得的电网电压幅值;θg为测得的电网电压相位;|UPCC(i)|为第i个工作点处测得的PCC点电压幅值;θPCC(i)为第i个工作点处测得的PCC点电压相位;|I2(i)|为第i个工作点处测得的并网电流幅值;
分布式光伏并网系统中电网阻抗电感分量一般要比电阻分量大得多,因此,电网阻抗模值近似与感抗分量大小相等。对n个工作点处的电网阻抗取平均指值作为最终的电网阻抗,同时也得到电网电感Lg
Lg=(|Zg(1)|+|Zg(2)|+...+|Zg(i)|+...+|Zg(n)|)/(2πf0n) (7)
式中,f0为工频频率;
测量阻抗均值法在不向系统加入扰动的情况下实时获取电网阻抗,有利于系统的安全稳定运行,图2中电网阻抗测量环节实现的便是这一功能。
3)确定补偿后分布式光伏并网系统的相位超前环节Gq(s)和相位滞后环节Gh(s)的参数;包括:
(1)获得未补偿系统的相角裕度γ0
将s=jω代入补偿前系统的开环传递函数Go(s),然后由|Go(jω)|=1得到补偿前系统的截止频率ωc0,ωc0满足如下关系式
式中,Leq=L2+Lg,j为虚数单位;由上式计算得到补偿前系统的截止频率ωc0,通过截止频率ωc0获得未补偿系统的相角裕度γ0:
如前所述,随着电网阻抗的增加,系统的稳定裕度会逐渐减小甚至不满足稳定性的要求。因此,首先设定一个满足系统稳定性要求的相角裕度γ,然后通过未补偿系统的相角裕度γ0与要求的相角裕度γ的比较来判断未补偿系统是否需要进行补偿;如果γ0≥γ,说明未补偿系统满足稳定性的要求,此时不需要对系统进行补偿,终止;如果γ0<γ,说明未补偿系统不满足要求的稳定裕度,则需要对未补偿系统进行补偿,进入下一步;
(2)确定相位超前环节Gq(s)的参数
为了解决相角裕度不足带来的系统稳定性问题,采用相位超前环节对系统进行补偿。图2中Gq(s)对应着相位超前补偿环节,为了在补偿后不改变系统的开环增益,相位超前环节Gq(s)采用如下公式:
式中,τ1为相位超前环节的时间常数,q为相位超前环节的分度系数,满足q>1;
相位超前环节的分度系数q根据下式求得
式中,θm为超前环节最大相角补偿量,超前环节最大相角补偿量为θm=γ-γ0+ε,其中ε是为了减小超前环节加入后截止频率ωc的偏移而留出的裕度;
θm对应的角频率称为最大超前角频率ωm,将系统补偿后的截止频率ωc设置在ωm处,即使得ωm=ωc;根据相位超前环节Gq(s)的特点,补偿后系统截止频率ωc同时也是最大超前角频率ωm满足下式
20lg|Go(jωm)|=-10lgq (12)
整理后可以得到
由上式解得最大超前角频率ωm;相位超前环节的时间常数τ1满足
得到相位超前环节的分度系数q和时间常数τ1;
在不改变系统开环增益的前提下为系统加入相角超前补偿环节Gq(s),使系统达到要求的稳定裕度。一方面维持了系统对并网参考电流的跟踪能力,同时增加了系统的带宽,使系统快速性得到了提高;但是超前环节的加入抬高了系统的高频段,降低了系统对高频谐波的衰减,因此在相位超前环节的基础上加入滞后环节来保证系统的高频衰减特性。
(3)确定相位滞后环节Gh(s)的参数
为了降低相位滞后环节加入后对系统稳定裕度的影响,在相位超前环节Gq(s)补偿后系统的相角穿越频率ωg之外加入相位滞后环节Gh(s)。超前环节补偿后系统的相角裕度γq为
令γq=0,得到补偿后系统的相角穿越频率ωg;
图2中Gh(s)对应着相位滞后环节,相位滞后环节Gh(s)的传递函数为
式中,h为滞后环节的分度系数,满足0<h<1,τ2为滞后环节的时间常数;滞后环节的极点绝对值p和零点绝对值z分别为p=1/τ2与z=1/hτ2;
极点绝对值p和零点绝对值z按如下要求配置:极点绝对值p选择在4倍的相角穿越频率ωg处,即满足
零点绝对值z选择在9倍的相角穿越频率ωg处,即满足
将相角穿越频率ωg代入1/τ2和1/hτ2便得到相位滞后环节Gh(s)的分度系数h和时间常数τ2;
(4)对滞后环节补偿后系统相角裕度γqh的判断
设滞后环节补偿后系统的开环传递函数Gqh(s)为
Gqh(s)=Go(s)Gq(s)Gh(s) (19)
滞后环节补偿后系统的截止频率ωcqh满足下式
|Go(jωcqh)Gq(jωcqh)Gh(jωcqh)|=1 (20)
求解得补偿后系统的截止频率ωcqh,其中Go(jωcqh)、Gq(jωcqh)和Gh(jωcqh)分别为将s=jωcqh代入补偿前系统的开环传递函数Go(s)、相位超前环节Gq(s)和相位滞后环节Gh(s)得到的表达式;
滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh为
将补偿后系统的截止频率ωcqh代入滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh的求解公式,得到滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh;将滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh与要求的相角裕度γ作比较,如果满足要求则结束,不满足则返回第(2)步重新选择超前环节最大相角补偿量θm中的裕度ε,然后对相位超前和滞后环节参数重新进行整定。
为了验证本发明的一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法,在MATLAB/Simulink平台搭建图2的模型对本发明的方法进行仿真验证。系统参数如表1所示。
表1系统参数
图3为不同电网阻抗下原系统并网电流波形图,0~0.04s电网电感Lg为2mH;0.04~0.10s电网电感Lg为5mH;0.10~0.20s电网电感Lg为9mH。从图中可以看出,随着电网阻抗的增大,原系统的稳定性逐渐变差,同时并网电流波形畸变越来越严重;当电网阻抗增大到一定值时,原系统会不满足稳定性的要求。
图4a、图4b和图4c分别为原系统、比例加相位超前环节校正和本发明方法补偿的系统并网电流i2波形图,同时对图4b和图4c并网电流进行快速傅里叶(FFT)分析得到并网电流i2幅值、相位和THD信息如表2所示。
表2不同方法补偿后并网电流i2幅值、相位和THD信息
结合图4a、图4b、图4c和表2的并网电流i2信息,可以看出虽然比例加相位超前环节校正和本发明方法均可以使系统达到要求的稳定条件,但是由于本发明方法兼顾了系统的开环增益与高频衰减特性,同时提高了系统的带宽,因此获得了比比例加相位超前环节校正方法更好的并网电流i2波形质量。
电网阻抗测量不可避免会有一定的误差,图5a、图5b和图5c给出了实际电网电感Lg为7mH,而测量值分别为4.2mH(测量误差为-40%)、7mH(无测量误差)和9.8mH(测量误差为+40%)时经本发明方法补偿后系统并网电流i2波形图,从这三幅图中可以看出,在测量误差为±40%的范围内本发明方法补偿后系统稳定性几乎不受测量误差的影响,并网电流i2都可以保证良好的波形质量。
Claims (3)
1.一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)确定双闭环控制下分布式光伏并网系统中电容电流反馈系数Hc;
2)采用测量阻抗均值法实现分布式光伏并网系统的电网阻抗的实时测量;
3)确定补偿后分布式光伏并网系统的相位超前环节Gq(s)和相位滞后环节Gh(s)的参数,包括:
(1)获得未补偿系统的相角裕度γ0:
将s=jω代入补偿前系统的开环传递函数Go(s),然后由|Go(jω)|=1得到补偿前系统的截止频率ωc0,ωc0满足如下关系式
式中,Leq=L2+Lg,j为虚数单位;由上式计算得到补偿前系统的截止频率ωc0,通过截止频率ωc0获得未补偿系统的相角裕度γ0:
首先设定一个满足系统稳定性要求的相角裕度γ,然后通过未补偿系统的相角裕度γ0与要求的相角裕度γ的比较来判断未补偿系统是否需要进行补偿;如果γ0≥γ,说明未补偿系统满足稳定性的要求,此时不需要对系统进行补偿,终止;如果γ0<γ,说明未补偿系统不满足要求的稳定裕度,则需要对未补偿系统进行补偿,进入下一步;
(2)确定相位超前环节Gq(s)的参数:
相位超前环节Gq(s)公式如下:
式中,τ1为相位超前环节的时间常数,q为相位超前环节的分度系数,满足q>1;
相位超前环节的分度系数q根据下式求得
式中,θm为超前环节最大相角补偿量,超前环节最大相角补偿量为θm=γ-γ0+ε,其中ε是为了减小超前环节加入后截止频率ωc的偏移而留出的裕度;
θm对应的角频率称为最大超前角频率ωm,将系统补偿后的截止频率ωc设置在ωm处,即使得ωm=ωc;根据相位超前环节Gq(s)的特点,补偿后系统截止频率ωc同时也是最大超前角频率ωm满足下式
20lg|Go(jωm)|=-10lgq (12)
整理后可以得到
由上式解得最大超前角频率ωm;相位超前环节的时间常数τ1满足
得到相位超前环节的分度系数q和时间常数τ1;
(3)确定相位滞后环节Gh(s)的参数:
超前环节补偿后系统的相角裕度γq为
令γq=0,得到补偿后系统的相角穿越频率ωg;
相位滞后环节Gh(s)的传递函数为
式中,h为滞后环节的分度系数,满足0<h<1,τ2为滞后环节的时间常数;滞后环节的极点绝对值p和零点绝对值z分别为p=1/τ2与z=1/hτ2;
极点绝对值p和零点绝对值z按如下要求配置:极点绝对值p选择在4倍的相角穿越频率ωg处,即满足
零点绝对值z选择在9倍的相角穿越频率ωg处,即满足
将相角穿越频率ωg代入1/τ2和1/hτ2便得到相位滞后环节Gh(s)的分度系数h和时间常数τ2;
(4)对滞后环节补偿后系统相角裕度γqh的判断:
设滞后环节补偿后系统的开环传递函数Gqh(s)为
Gqh(s)=Go(s)Gq(s)Gh(s) (19)
滞后环节补偿后系统的截止频率ωcqh满足下式
|Go(jωcqh)Gq(jωcqh)Gh(jωcqh)|=1 (20)
求解得补偿后系统的截止频率ωcqh,其中Go(jωcqh)、Gq(jωcqh)和Gh(jωcqh)分别为将s=jωcqh代入补偿前系统的开环传递函数Go(s)、相位超前环节Gq(s)和相位滞后环节Gh(s)得到的表达式;
滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh为
将补偿后系统的截止频率ωcqh代入滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh的求解公式,得到滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh;将滞后环节补偿后系统的相角裕度γqh与要求的相角裕度γ作比较,如果满足要求则结束,不满足则返回第(2)步重新选择超前环节最大相角补偿量θm中的裕度ε,然后对相位超前和滞后环节参数重新进行整定。
2.根据权利要求1所述的一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法,其特征在于,步骤1)包括:
由PI控制器构成的并网电流控制器的传递函数Gi2(s):
Gi2(s)=KP+KI/s (1)
式中,KP为PI控制器的比例调节系数,KI为PI控制器的积分调节系数,s为拉普拉斯算子;
根据并网电流控制器的传递函数Gi2(s)得到双闭环控制下单相并网系统未加入补偿装置的开环传递函数Go(s):
开环传递函数Go(s)中振荡环节对应的阻尼比η为
阻尼比η的公式中给出了η与Hc的关系,从而得到电容电流反馈系数Hc
其中,Lgr为系统一般工作环境下的电网电感经验参考值;阻尼比η取最佳阻尼比,即η=0.707。
3.根据权利要求1所述的一种改善分布式光伏并网性能的超前滞后补偿方法,其特征在于,步骤2)包括:
式中,Zg(i)为第i个工作点处的电网阻抗,i=1,2,3,...,n;得到第i个工作点处的电网阻抗模值|Zg(i)|:
式中,|Ug|为测得的电网电压幅值;θg为测得的电网电压相位;|UPCC(i)|为第i个工作点处测得的PCC点电压幅值;θPCC(i)为第i个工作点处测得的PCC点电压相位;|I2(i)|为第i个工作点处测得的并网电流幅值;
对n个工作点处的电网阻抗取平均指值作为最终的电网阻抗,同时也得到电网电感Lg
Lg=(|Zg(1)|+|Zg(2)|+...+|Zg(i)|+...+|Zg(n)|)/(2πf0n) (7)
式中,f0为工频频率;
测量阻抗均值法在不向系统加入扰动的情况下实时获取电网阻抗,有利于系统的安全稳定运行。
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CN109100935B (zh) * | 2018-10-23 | 2021-07-16 | 长沙理工大学 | 大时滞系统的阻尼智慧pi控制方法 |
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102522879A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-27 | 东南大学 | 一种lcl并网逆变器系统的有源阻尼方法及其电路 |
CN102545266A (zh) * | 2012-02-09 | 2012-07-04 | 浙江大学 | 一种基于前馈补偿的并网逆变器的控制方法 |
CN103545838A (zh) * | 2013-09-17 | 2014-01-29 | 南京航空航天大学 | 一种适用于弱电网接入条件下的并网逆变器混合阻尼自适应控制方法 |
CN106877399A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-06-20 | 上海电力学院 | 一种单相lcl型并网逆变器双环控制方法 |
CN106877401A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-06-20 | 华北电力大学(保定) | 自适应提高弱电网条件下lcl型并网逆变器系统稳定性方法 |
CN106936157A (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 西门子电气传动有限公司 | 并网变流系统的控制方法和控制装置 |
CN107070270A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-08-18 | 合肥工业大学 | 一种提高lcl型并网逆变器稳定性的输出阻抗校正方法 |
CN107317495A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-11-03 | 西安交通大学 | 一种基于电容电流反馈的有源阻尼控制方法 |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102522879A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-27 | 东南大学 | 一种lcl并网逆变器系统的有源阻尼方法及其电路 |
CN102545266A (zh) * | 2012-02-09 | 2012-07-04 | 浙江大学 | 一种基于前馈补偿的并网逆变器的控制方法 |
CN103545838A (zh) * | 2013-09-17 | 2014-01-29 | 南京航空航天大学 | 一种适用于弱电网接入条件下的并网逆变器混合阻尼自适应控制方法 |
CN106936157A (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 西门子电气传动有限公司 | 并网变流系统的控制方法和控制装置 |
CN107070270A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-08-18 | 合肥工业大学 | 一种提高lcl型并网逆变器稳定性的输出阻抗校正方法 |
CN106877399A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-06-20 | 上海电力学院 | 一种单相lcl型并网逆变器双环控制方法 |
CN106877401A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-06-20 | 华北电力大学(保定) | 自适应提高弱电网条件下lcl型并网逆变器系统稳定性方法 |
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Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Sensorless active damping method of LCL-filter in grid-connected parallel inverters for battery energy storage systems;Won-Yong Sung等;《2017 IEEE 3rd International Future Energy Electronics Conference and ECCE Asia (IFEEC 2017 - ECCE Asia)》;20170727;全文 * |
采用混合阻尼自适应调整的并网逆变器控制方法;陈新等;《中国电机工程学报》;20160205;第36卷(第3期);全文 * |
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