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祝賀【西安交通大學(xué)】新能源并網(wǎng)控制團(tuán)隊(duì)發(fā)表高水平論文
發(fā)布時(shí)間：
2025-03-18 14:27
來(lái)源：
?學(xué)術(shù)報(bào)告摘要
西安交通大學(xué)新能源并網(wǎng)控制團(tuán)隊(duì)考慮到在電網(wǎng)頻率發(fā)生漂移，系統(tǒng)可能同時(shí)會(huì)失去交流電壓傳感器提供的電網(wǎng)電壓信息的極端工況下，后級(jí)三相逆變器也應(yīng)能夠安全穩(wěn)定地并入弱網(wǎng)。為此基于虛擬磁鏈的電網(wǎng)電壓估計(jì)器，提出了一種基于牛頓-拉夫遜方法的改進(jìn)型有限位置集鎖相環(huán)的帶有準(zhǔn)比例復(fù)數(shù)積分控制器的頻率自適應(yīng)控制策略。在文中使用了南京研旭YXPHM-TP210b 并網(wǎng)逆變器，控制器為 TI 公司TMS320F28335，交流和直流電流傳感器均采用LEM公司LAH25-NP，開(kāi)關(guān)管是英飛凌FS100R12KT4G，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)很有效的驗(yàn)證了本文所提出的策略。
研旭YXPHM-TP210b
助力論文發(fā)表
特別致謝
西安交通大學(xué)
先進(jìn)電磁調(diào)控與電能轉(zhuǎn)換技術(shù)研究中心
論文題目：A Frequency Adaptive Control Strategy for Grid-Connected Inverters without AC Voltage Sensor Based on an Improved Finite Position Set-Phase Locked Loop
作者：楊浩，楊黎暉，陳碩，史金柱，金澳
期刊名稱(chēng)：IEEE Transactions on Power Electronics
影響因子：6.6（中科院分區(qū)：一區(qū)）
引用格式：H. Yang, L. Yang, S. Chen, J. Shi and A. Jin, "A Frequency Adaptive Control Strategy for Grid-Connected Inverters Without AC Voltage Sensor Based on an Improved Finite Position Set-Phase Locked Loop," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 40, no. 3, pp. 3938-3951, March 2025, doi: 10.1109/TPEL.2024.3501284.
論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10756529
楊浩
西安交通大學(xué)工學(xué)博士生，現(xiàn)就讀于西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院先進(jìn)電磁調(diào)控與電能轉(zhuǎn)化技術(shù)研究中心（CAEMEC），中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)學(xué)生會(huì)員。主要從事新能源儲(chǔ)能并網(wǎng)控制與電工裝備先進(jìn)制造等研究。
背景
近年來(lái)，隨著分布式發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，以光伏和風(fēng)能為代表的新能源在整個(gè)能源系統(tǒng)中所占比重迅速上升。截至 2023 年 04 月，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量3.8×108kW，光伏發(fā)電裝機(jī)容量4.4×108kW，兩者的總裝機(jī)容量已達(dá)到8.2×108kW，占全國(guó)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康?30.9%，其中風(fēng)電占比 14.3%，光伏發(fā)電占比 16.6%。
三相并網(wǎng)逆變器（Grid-Connected Inverter，GCI）在以新能源為主的新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。因此，確保GCI的控制策略在不同運(yùn)行條件下，特別是在弱電網(wǎng)和電網(wǎng)頻率變化的情況下，具有良好的輸出性能至關(guān)重要。
待解決問(wèn)題
然而，要實(shí)現(xiàn)GCI良好的性能指標(biāo)，需要多個(gè)傳感設(shè)備協(xié)同工作，如交流電網(wǎng)電壓傳感器、直流輸入電壓傳感器、交流逆變器側(cè)電流傳感器等。隨著所用傳感器數(shù)量的增加，系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性也將提升。由于GCI控制策略的穩(wěn)定運(yùn)行依賴(lài)于系統(tǒng)中每個(gè)傳感器的正常工作，系統(tǒng)的可靠性將會(huì)降低。因此，針對(duì)在電網(wǎng)頻率發(fā)生漂移的同時(shí)，后級(jí)三相逆變器的交流電壓傳感器也發(fā)生故障無(wú)法正常運(yùn)行的這種極端工況下，提出能夠使無(wú)交流電壓傳感器的三相逆變器穩(wěn)定并網(wǎng)的控制策略十分關(guān)鍵。
研究方法
1、提出了一種基于VF電壓估計(jì)方法的三相無(wú)交流電壓傳感器GCI的頻率自適應(yīng)控制策略。
2、為了在電網(wǎng)頻率變化下以較低的計(jì)算負(fù)擔(dān)有效獲取電網(wǎng)信息，提出了基于改進(jìn)牛頓-拉弗森法的有限位置集相位鎖定環(huán)。
3、提出了一種頻率自適應(yīng)準(zhǔn)比例復(fù)數(shù)積分控制策略，以增強(qiáng)GCI在頻率變化下的輸出性能。
內(nèi)容
結(jié)果與展望
針對(duì)電網(wǎng)頻率漂移的并網(wǎng)環(huán)境，本文提出了一種綜合改進(jìn)的優(yōu)化控制策略，旨在提升電網(wǎng)頻率變化時(shí)無(wú)交流電壓傳感器的并網(wǎng)逆變器輸出性能。已通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提控制策略的有效性。由此可得出以下結(jié)論：
1）用于估計(jì)電網(wǎng)電壓的VF估計(jì)器通過(guò)用頻率自適應(yīng)雙一階低通濾波器替換積分器而得到改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提的電網(wǎng)電壓估計(jì)器即使在電網(wǎng)頻率變化的情況下也能消除電網(wǎng)電壓估計(jì)中的誤差。與已提出電網(wǎng)電壓估計(jì)方法相比，所提的電網(wǎng)電壓估計(jì)方法實(shí)施更簡(jiǎn)單，且魯棒性更強(qiáng)。
2）本文提出的INR-FPS-PLL，不僅具有高的收斂速度，還具有不錯(cuò)的最大迭代精度。與傳統(tǒng)PLL和二分法的FPS-PLL相比，所提的INR-FPS-PLL能以更低的計(jì)算負(fù)擔(dān)（僅需6次迭代）高效地獲取電網(wǎng)信息。
3）所采用的QPCI控制器能在電網(wǎng)頻率變化時(shí)為系統(tǒng)提供更大的穩(wěn)定裕度。此外，將INR-FPS-PLL獲取的電網(wǎng)頻率信息引入QPCI控制器中，實(shí)現(xiàn)了頻率自適應(yīng)控制策略。
因此，采用該控制策略后，并網(wǎng)逆變器在弱電網(wǎng)條件下，電網(wǎng)頻率變化時(shí)系統(tǒng)也能獲得好的輸出性能。
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