电流外环电压内环无缝切换控制策略
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若微电网处在并网运行模式当中,可分别将开,K 3放到1位置处,这时逆变器采取PQ控制2 微电网控制策略运行模式不同,使用的控制策略也不一样。
微电网控制策略包含对等控制和主从控制。
其他微电网控制策略由原理上看也包含两种,只是需要在主从与对等方面采取些措施进行改进。
应用对等控制策略微电网,各分布式电源间保持平等,与之相连的逆变器也要使用相同控制方法;微电网当中应用陈辉,南京南瑞继保电气有限公司;研究方向:智能微电网的储能技术。
图1 微电网运行模式图2 控制方式切换原理Applications 创新应用集成电路应用 第 38 卷 第 12 期(总第 339 期)2021 年 12 月 81方式。
将电压环输出电流与功率环输出内环电流参考值i dref 与i qref 进行对比分析,接着将实际差值作为电压环输入,如此即可保证输出电流可逐渐追踪功率环输出内环电流参考值,同时保持和前期一致;然后添加存储器,方便存储锁相环前一时刻获得的电网频率f g 与电网电压相位角α,确保电压控制环相位参考值θref 和电网电压相位θg 一样。
微电网由并网切换至离网运行模式期间,应保证各开关位置处在2处,逆变器多应用V/f控制。
这时,将实际输出电压与电压参考值间的差值U eer 作为电压环输入,接着借助PI控制器输出内环电流参考值。
切换期间,受存储器影响,切换完电网频率与电压相位应保持和最后时刻采样值一样。
该控制策略可缩小切换中由于电流参考值和电压相位变化引起的电压振荡,便于平滑切换微电网并网和离网模式。
4 仿真分析 4.1 并-离网切换微电网运行初始阶段,并网状态中,当t =0.2s,实际负荷上升到3kW,t=0.5s时,微电网逐渐从并网切换至离网状态,t=0.8s,负荷随之减少4kW,t=1s,负荷变成S=25+j3.5kVA,t=1.2s 时,仿真完成。
结合仿真结果发现,D G 2有功出力多稳定在10kW,该结果表明DG 2一直在PQ控制下运行,不管是微电网系统处在哪种状态下运行,负荷出现怎样波动,出力经常会伴随功率参考值不断变化。
引言:电动汽车上有两个电池,一个是高压动力电池,另外一个是低压蓄电池。
动力电池通过直流充电桩或交流充电桩+OBC充电,蓄电池通过车载DC/DC变换器充电。
前者充电过程中的绝大部分时间里都是恒流充电,后者则大都是恒压充电。
但是,恒流充电可能会调整到恒压充电,恒压充电也可能调整为恒流充电。
这对于不懂开关电源控制的朋友来说,是难以理解其实现原理的。
在充电相关的标准里,提出了限压和限流特性。
譬如在NB/T33001-2018 《电动汽车非车载传导式充电机技术条件》和QC/T 895-2011 《电动汽车用传导式车载充电机》中,都提出了限压、限流特性:a) 充电机在恒流状态下运行时,当输出直流电压超过限压整定值时,应能自动限制其输出电压的增加,转换为恒压充电运行;b) 充电机在恒压状态下运行时,当输出直流电流超过限流整定值时,应能立即进入限流状态,自动限制其输出电流的增加。
在刚过去的春节假期里,周强君奉献了这篇介绍电压环、电流环单环控制及双环控制的文章,希望有益于非开关电源领域的车企的电子工程师们。
——汪进进开关电源中离不开环路设计。
环路影响到开关电源的诸多性能指标,譬如输出纹波,动态特性,稳定性,保护特性,等。
这篇文章将从下面四个方面讲一讲开关电源中的比较常见的双重环路及其应用:1. 单电压环与单电流环2.电压环和电流环的双环竞争3. 电压外环电流内环4. 两种双环控制在车载电源产品中的应用011.单电压环与单电流环闭环就是通过对被控制变量进行负反馈与设定值进行比较,得到他们之间的偏差,然后通过控制偏差,来实现被控变量稳定在设定值附近。
生活中最常见的一个负反馈闭环就是骑自行车,如果我们想走一条直线,而实际往左偏了,就会将车把手往右调整,如果往右偏了,就往左调整。
最后肯定稳定在这条想走的路线的附近。
如果自行车整个过程一直都是向左偏离一个角度,这个就是静差,也叫稳态误差。
如果自行车稳定在设定路线的左右偏差一点,这个就是误差摆幅,有些场景下也叫纹波峰峰值。
主从结构微电网逆变器离网全过程平滑切换控制策略
张纯江;徐菁远;庆宏阳;柴秀慧;王晓寰
【期刊名称】《电力系统自动化》
【年(卷),期】2022(46)23
【摘要】主从结构微电网系统的主逆变器一般采用PQ-V/F控制方法,在非计划孤岛情况下从并网模式切换到孤岛模式会导致孤岛检测期间电压不可控。
为解决以上问题,提出了一种基于附加电流控制器和电压保持器的组合式平滑切换控制策略,并网运行时附加电流环与电感电流环共同调节并网电流;孤岛运行时附加电流环退出,电压控制器作为电压外环与电感电流内环共同调节输出电压。
孤岛检测期间电压控制器作为保持器,保持孤岛模式下控制器输出量,附加电流控制器与电压保持器配合,共同维持逆变器输出电压,避免了电压越限。
仿真和实验结果验证了所提控制策略能够实现非计划孤岛情况下运行模式的平滑切换。
【总页数】9页(P125-133)
【作者】张纯江;徐菁远;庆宏阳;柴秀慧;王晓寰
【作者单位】电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学)
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
【相关文献】
1.基于主从控制的微电网平滑切换控制策略研究
2.基于微网主从结构的平滑切换控制策略
3.微电网模式平滑切换的多环主从控制策略研究
4.基于主从结构的微电网系统平滑切换控制策略
5.基于主从控制微电网的状态跟随平滑切换控制策略
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开关电源双环控制原理开关电源双环控制原理介绍开关电源是一种用于将输入电源转化为稳定输出电源的电子设备。
它通过开关器件的开关动作,在输入端和输出端之间实现高效能的能量转换。
双环控制原理是开关电源中常用的一种控制方法,可以有效提高电源的稳定性和响应速度。
单环控制原理在了解双环控制原理之前,先来了解一下单环控制原理。
单环控制原理是开关电源中最基本的控制方法之一,它通过对输出电压进行反馈控制来调节开关器件的开关频率。
当输出电压过高时,控制器会减少开关频率,以降低输出电压;反之,当输出电压过低时,控制器会增加开关频率,以提高输出电压。
单环控制原理简单直接,但存在响应速度较慢、稳定性差等缺点。
双环控制原理为了解决单环控制原理存在的问题,双环控制原理被提出并得到广泛应用。
双环控制原理基于单环控制原理,在输出电压反馈之外,额外加入了一个电流环,实现更精准的控制。
电压环电压环负责检测输出电压的变化,并将反馈信号输入到控制器中。
控制器会根据电压环的反馈信号来调节开关频率,确保输出电压稳定在设定值附近。
电流环电流环负责检测输出电流的变化,并将反馈信号输入到控制器中。
控制器根据电流环的反馈信号来动态调整开关器件的工作状态,以控制输出电压的精准度和稳定性。
双环控制的优势相比于单环控制,双环控制具有以下优势: 1. 响应速度更快:双环控制可以同时对电压和电流进行监测和调节,使得电源对负载变化的响应速度更快。
2. 稳定性更好:通过电流环的引入,双环控制可以更精确地控制输出电压,提高电源的稳定性。
3. 适应性更强:双环控制可以根据不同的工作条件和负载变化自动调整参数,适应不同的工作环境。
总结开关电源双环控制原理是一种能够提高电源稳定性和响应速度的控制方法。
通过电压环和电流环的协同作用,双环控制实现了对输出电压和输出电流的精确控制。
双环控制相较于单环控制有着更好的稳定性、更快的响应速度和更强的适应能力。
在实际应用中,双环控制已得到广泛应用,成为开关电源设计中的重要控制方法之一。
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纯模拟转换确保最高图像质量。
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输入:色差,480i到1080p。
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输出:800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200, 1440x900, 1920x1200, 1680x1050显示方式:在输入480i/p和576i/p的时候,以4:3方式显示:在4:3的屏上满屏完美不变形显示;在5:4的屏上加上下黑边完美不变形显示在16:10的屏上加左右黑边完美不变形显示在输入720p,1080i, 1080p的时候,以16:9方式显示:在4:3的屏上加上下黑边完美不变形显示;在5:4的屏上加上下黑边完美不变形显示在16:10的屏上加上下黑边完美不变形显示4、2008年9月,推出完美三枪VGA特别为三枪投影机、高端显像管显示器、带VGA输入大尺寸逐行电视机和无HDMI产品之平板电视而设计的产品。
微电网运行模式无缝切换控制策略王钢;陈小闽【摘要】微电网作为分布式电源的载体,可以在合理分配分布式电源所产生电能的同时避免其直接与主电网连接所带来的弊端.微电网运行模式间的无缝切换过程直接影响到微电网的安全稳定性与供电可靠性.针对微电网由孤岛转为并网时的切换过程,基于基尔霍夫定律进行推导得到逆变器相关变量间的数学关系,构建三相负荷不对称条件下微电网逆变器由独立运行转为并列运行的动态优化数学模型.利用基于Radau配置的动态优化算法对该模型进行离散化,并将优化时间段分成若干区间,在区间上通过正交配置法确定配置点,继而获得每个配置点上的优化结果.通过MATLAB进行仿真求解,得到了控制变量的最优控制轨迹.%As the carrier of the distributed generation,micro grid can avoid the disadvantages of the direct connection with the main power grid while the power generated by the distributed generation is reasonably allocted.The seamless switching process between micro grid operation modes directly affects its security,stability and reliability.According to the process of micro grid from the island mode to the grid connected mode,the mathematical relationship between the variables of the inverters is obtained based on Kirchhoff's law,and the mathematical model of the micro grid inverters with unbalanced three-phase load from island mode to grid connected mode is constructed.The model is a dynamic optimization one,and the dynamic optimization algorithm based on Radau configuration method is used to discretize it,and the optimization time is divided into several intervals.The collocation points at each interval are determined by theorthogonal collocation method,and then the optimization results at each configuration point are obtained.The optimal control trajectories of the control variables are obtained by MATLAB.【期刊名称】《河南理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】8页(P93-100)【关键词】微电网;无缝切换;动态优化;Radau配置;逆变器【作者】王钢;陈小闽【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TM714.10 引言随着分布式发电的发展,微电网作为其应用的主要平台受到了广泛的关注。
基于储能变流器的微电网并/离网无缝切换的研究智能微电网凭借着将分布式电源灵活可靠的接入大电网以及解决了传统电网的一些弊端的优势已经成为智能配电网发展的关键环节之一。
智能微电网的的关键作用是具有并网与离网的无缝切换功能,保证大电网断电时,系统中的关键负荷不断电。
以铅酸电池作为主控制单元,通过储能换流器PCS来实现微网系统的并网/孤岛运行模式的无缝切换。
借助实验的结果以及电压的波形验证了无缝切换的正确性。
标签:智能微电网;P-Q模式;V-F模式;儲能换流器;无缝切换0 引言近年来,随着电力系统的电网规模不断扩大,分布式发电技术越来越多的受到国家和社会的重视。
分布式电源通过微电网以可控单元形式接入大电网是分布式电源被有效利用的最佳方式[1]。
智能微电网是指由分布式电源、储能装置、负荷、能量转换装置、监控和保护装置等组合成的一个小型发配电系统,它是一个能够实现自我保护、控制和管理的自治系统。
智能微电网具有的一个特点是存在两种运行方式,一种是在交流大电网下的并网运行,另一种是在没有大电网或者大电网断电时独立运行。
为了保证负荷在这两种运行状况下不受影响,更好的体现微电网的意义,智能微电网应做到并/离网转换的无缝切换。
所谓的无缝切换,就是指在整个切换过程中的微电网的电压和频率在智能微电网运行标准规定的范围之内[2-3],能够保证对重要负荷进行不间断的供电。
本文通过储能变流器PCS 的两种不同的控制策略来实现对微电网的无缝切换,储能变流器在并网运行时是有功无功控制模式(P-Q模式),在独立运行时是电压频率控制模式(V-F 模式),本文以沈阳工程学院智能微电网实验室的风光储一体的微电网实验室作为平台,通过储能变流器PCS采集并网点处的电压、频率的同期和开关的开断,从而实现并/离网的无缝切换。
1 并网运行的控制策略(P-Q运行模式)并网运行策略即P-Q运行模式,在与电网并网模式下,储能换流器依靠电网所提供电压和频率的刚性支撑,这时电网中的负荷波动、电压和频率的扰动都由大电网承担;分布式电源不需考虑电压和频率调节,即PQ控制模式[4]。
第28卷第7期 2016年7月 电力系统及其自动化学报 Proceedings of the CSU-EPSA Vo1.28 No.7
Ju1.2016
电流外环电压内环无缝切换控制策略 李建霖 ,唐欣 ,陈胜。 (1.长沙理工大学电气与信息工程学院,长沙410014; 2.珠海万力达电气自动化有限公司,珠海519075)
摘要:逆变器在独立,并网模式切换瞬间容易出现过电压和过电流问题。为此,本文提出电流外环、电压内环的 控制策略,保证模式切换时控制指令的稳定性;同时为了减小控制误差引入前馈控制,最终达到减小系统的过渡 时间和改善供电电压质量的目的。为验证此控制策略的有效性,本文利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建 立双模式供电系统模型,对所提切换控制策略与传统模式切换进行了仿真比较。仿真结果表明,所提出的切换 控制策略能有效抑制独立,并网模式相互切换引起的暂态冲击,达到无缝切换的目的。 关键字:逆变器;前馈控制;暂态冲击;模式转换;无缝切换 中圈分类号:TM46 文献标志码:A 文章编号:1003—8930(2016)07-0007-05 DOI:10.3969/j.issn.1003—8930.2016.07.002
Control Strategy for Seamless Switch of Outer Current and Inner Voltage LI Jianlin 2,TANG Xin ,CHEN Sheng (1.College of Electrical and Information Engineering,Changsha University of Science and Technology, Changsha 410014,China;2.Zhuhai Wanlida Electric Automation Co.,Ltd,Zhuhai 519075,China)
Abstract:Overvoltage usually occurs when an inverter switches between stand—alone and grid—connected modes.This paper presents a control strategy for outer current and inner voltage to ensure the stability of switching control instruc— tion.At the same time,feed-forward control is introduced to reduce control error,and ultimately reduce the system tran- sition time and improve the quality of power supply voltage.Finally,a dual。mode power supply system is built based on electromagnetic transient simulation software PSCAD/EMTDC.Simulation results verify that the proposed strategy can effectively suppress the transient rush caused by the switching between modes of voltage control structure and realize seamless switch. Key words:inverter;feed—forward control;transient rush;mode switching;seamless switch
由于分布式光伏并网发电系统不仅能将多余 电能输送给大电网,而且还能在电网出现故障时给 本地负载独立供电,因而被广泛应用于新能源开 发。然而,逆变器在独立/并网模式切换瞬间容易 出现过电压和过电流问题,这直接影响分布式光伏 并网发电系统供电质量和可靠性。 逆变器有两种工作模式:独立运行模式和并 网运行模式。在传统模式下,独立运行模式采用 电压控制;而在并网运行模式采用电流控制n屯 ,通 过在并独网切换时转变控制策略,从而满足并独 网工作模式下供电静态稳定性。为了达到无缝切 换的目的,文献【3】在独立模式下采用电感电流内 环和输出电压外环;并网模式下采用电流控制,以 控制并网逆变器输出电流的幅值和相位。文献[4] 引人间接电流控制,即电流外环控制并网运行时 的输出电流,而电压内环保证网侧负载电压的稳 定性。在此基础上,文献[5—6]提出并网模式下的 双电流控制模式,在并网运行时逆变器通过控制 电感电流和并网电流来保证输出功率的稳定性, 在独立运行时采用电压外环电流内环的双闭环保 证重要负荷的供电电压质量。其后,加权控制策 略 和三环控制策略 1均被提出。以上方法在并 网时采用电流控制模式(可理解为逆变器的输出 电压间接控制),而在独立模式采用电压控制模式 (可理解为逆变器的输出电压直接控制),在模式 切换过程中电压控制器结构的变化,会导致暂态 过电压和电流的问题。 针对逆变器模式切换的中间模式引起的暂态
收稿日期:2014-O9—12;修回日期:2015—12—28 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51577014);湖南省研究生科研创新项目(CX2015B362) ·8· 电力系统及其自动化学报 第7期 过电压问题,结合现有逆变器典型控制方法 和前 期所做的研究工作” ,本文提出了一种新颖的电流 外环电压内环控制策略,以抑制切换过程中的冲击 电压,减小过渡时问,提高供电电压质量。在 PSCAD/EMTDC中通过仿真结果对比表明本文所提 控制策略的有效性。
1控制原理 并网逆变器等效电路如图1所示。其中尺、,J. 为逆变器等效输出电阻和电感,厶、C是根据系统 参数设计的滤波电感和电容, 为逆变侧重要负 载的阻抗值,, 为逆变器输出电流,, 为逆变器 并网电流,, 为负载电流, ,为滤波电容电压, 为并网电压(负载电压), 为电网电压,SW为并 网开关
Fig.1 Equivalent circuit of inverter in grid。connected 并网电流参考值 和电感L:上的电压降 在d—g旋转坐标系下可表示为 lg: !: 二 : (1) ( )。+ ) 一
, : (2) ) +Ivy)
V d =toL2I q * (3)
=wL2i a * (4) = + (5) = + (6) 式中:P 、Q 为系统有功功率、无功功率参考值;
、 为电网电压实际值Vg的d—q分量; L 2、V q
为电流在电感L:上电压降的d—g分量。 图2为逆变器并网等效电路的简化工作原理 矢量图。并网电流 :与并网电压 同频同相,通 过控制电容电压 ,间接调节并网电流, 从而调 节输出功率
图2逆变器并网等效电路工作原理矢量图 Fig.2 Vector diagram of operating principle for inverter in grid—connected mode
2双模式控制策略 针对双模式切换中由于控制器结构改变导致 的暂态过电压和过电流问题,本文提出的双模式 控制框图如图3所示,其由电流外环、电压内环组 成。在电压内环控制器引入电压前馈” ,电流外环 控制器引入电流限制器。其中电压内环控制器用 于独立模式和并网模式,电流外环控制器只用于 并网模式。 、 可由式(1)和式(2)求得,其通 过与逆变器实际输出电流,蔓、 相比较经过PI 环节得到电容电压参考值, 、 为电容电压实 际值 ,的d-q ̄_。输出电压 ,与并网电流,。的 相角差为Ot。
图3 电流外环电压内环控制策略框图 Fig.3 Diagram of control strategy for outer current and inner voltage
2.1独立模式 本文提出的控制策略在电网发生故障时,系统 会自动切换到独立运行模式,如图4所示。此时, 以滤波电容电压为控制量,采用定电压定频率控制 方式保证逆变侧重要负载的供电电压质量。 2.2并网模式 并网模式下的控制框图如图5所示,其相当于 在图4中的参考电容电压 、 中添加了一个分 量,而这个分量即电感电流外环。 第28卷 李建霖等:电流外环电压内环无缝切换控制策略 ·9· 图4独立模式下控制器设计 Fig.4 Design of controller in stand—alone mode
/ 图5并网模式下控制器设计
Fig.5 Design of controller in grid—connected mode
2.3模式切换 在独立模式下,通过电压内环使输出电压保持 在额定值,同时在回路中加人电压前馈以减小模式 切换对电压造成的冲击。当电网侧故障消除后,电 网电压在正常工作波动范围内,光伏逆变器可以通 过重新并网将多余的能量通过大电网输送至用户 端,此时,就存在独立模式向并网模式切换的过 程 。此过程只需在并网开关SW投上去的时候切 换一下参考电容电压值,不存在中间暂态过程。 在并网模式下,通过电流外环电压内环控制器 控制逆变器输出电压 ,,通过改变期望功率值 P 、Q ,进而改变参考电流 、 ,从而最终实现 逆变器输出功率的改变。并网电流调节逆变器的 输出功率。当大电网发生故障或者某些需要脱网 运行的情况发生时,光伏供电系统需要立即从大电 网脱离进入独立运行模式。在脱网过程中,并网开 关SW断开,输出功率下降,电容电压参考值切换到 独立模式下的值,此过程最终能够保证逆变器本地 负荷供电可靠性。
3仿真研究 利用PSCAD/EMTDC建立了一个光伏双模式 供电系统模型。仿真系统参数” :相电压220 V; 直流侧由两个350 V的直流电源串联形成700 V直 流电压;相电阻0.007 Q;相电抗器1.6 mH;滤波电 容20 p.F;滤波电感1 mH; 、K。为2.380 9、0.000 2,
、K:为0.952 4、0.079 36;本地重要负载2.9 Q;系 统频率50 Hz,开关频率5 kHz。设计了一个传统 控制器,与本文所提控制策略进行比较。传统控制 器在独立模式下,仅采用了一个输出电压环实现定 电压定频率控制;在并网模式下,采用一个电感电 流环。 3.1独立模式切换至并网模式 图6给出了逆变器由独立模式切换至并网模 式的过程中电压和电流的波形,其中图6(a)、(c)是