祝賀【西安交通大學】新能源并網(wǎng)控制團隊發(fā)表高水平論文
發(fā)布時間：
2025-03-18 14:27
來源：
?學術報告摘要
西安交通大學新能源并網(wǎng)控制團隊考慮到在電網(wǎng)頻率發(fā)生漂移，系統(tǒng)可能同時會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，后級三相逆變器也應能夠安全穩(wěn)定地并入弱網(wǎng)。為此基于虛擬磁鏈的電網(wǎng)電壓估計器，提出了一種基于牛頓-拉夫遜方法的改進型有限位置集鎖相環(huán)的帶有準比例復數(shù)積分控制器的頻率自適應控制策略。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，開關管是英飛凌FS100R12KT4G，通過該實驗平臺很有效的驗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
先進電磁調控與電能轉換技術研究中心
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：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
西安交通大學工學博士生，現(xiàn)就讀于西安交通大學電氣工程學院先進電磁調控與電能轉化技術研究中心（CAEMEC），中國電機工程學會學生會員。主要從事新能源儲能并網(wǎng)控制與電工裝備先進制造等研究。
背景
近年來，隨著分布式發(fā)電技術的快速發(fā)展，以光伏和風能為代表的新能源在整個能源系統(tǒng)中所占比重迅速上升。截至 2023 年 04 月，我國風電裝機容量3.8×108kW，光伏發(fā)電裝機容量4.4×108kW，兩者的總裝機容量已達到8.2×108kW，占全國發(fā)電裝機總容量的 30.9%，其中風電占比 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重要。
待解決問題
然而，要實現(xiàn)GCI良好的性能指標，需要多個傳感設備協(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)的成本和復雜性也將提升。由于GCI控制策略的穩(wěn)定運行依賴于系統(tǒng)中每個傳感器的正常工作，系統(tǒng)的可靠性將會降低。因此，針對在電網(wǎng)頻率發(fā)生漂移的同時，后級三相逆變器的交流電壓傳感器也發(fā)生故障無法正常運行的這種極端工況下，提出能夠使無交流電壓傳感器的三相逆變器穩(wěn)定并網(wǎng)的控制策略十分關鍵。
研究方法
1、提出了一種基于VF電壓估計方法的三相無交流電壓傳感器GCI的頻率自適應控制策略。
2、為了在電網(wǎng)頻率變化下以較低的計算負擔有效獲取電網(wǎng)信息，提出了基于改進牛頓-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準比例復數(shù)積分控制策略，以增強GCI在頻率變化下的輸出性能。
內容
結果與展望
針對電網(wǎng)頻率漂移的并網(wǎng)環(huán)境，本文提出了一種綜合改進的優(yōu)化控制策略，旨在提升電網(wǎng)頻率變化時無交流電壓傳感器的并網(wǎng)逆變器輸出性能。已通過仿真和實驗驗證了所提控制策略的有效性。由此可得出以下結論：
1）用于估計電網(wǎng)電壓的VF估計器通過用頻率自適應雙一階低通濾波器替換積分器而得到改進。實驗結果表明，所提的電網(wǎng)電壓估計器即使在電網(wǎng)頻率變化的情況下也能消除電網(wǎng)電壓估計中的誤差。與已提出電網(wǎng)電壓估計方法相比，所提的電網(wǎng)電壓估計方法實施更簡單，且魯棒性更強。
2）本文提出的INR-FPS-PLL，不僅具有高的收斂速度，還具有不錯的最大迭代精度。與傳統(tǒng)PLL和二分法的FPS-PLL相比，所提的INR-FPS-PLL能以更低的計算負擔（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，實現(xiàn)了頻率自適應控制策略。
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)頻率變化時系統(tǒng)也能獲得好的輸出性能。
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