祝賀【西安交通大學】新能源并網控制團隊發表高水平論文
發布時間：
2025-03-18 14:27
來源：
?學術報告摘要
西安交通大學新能源并網控制團隊考慮到在電網頻率發生漂移，系統可能同時會失去交流電壓傳感器提供的電網電壓信息的極端工況下，后級三相逆變器也應能夠安全穩定地并入弱網。為此基于虛擬磁鏈的電網電壓估計器，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的帶有準比例復數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：一區）
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，隨著分布式發電技術的快速發展，以光伏和風能為代表的新能源在整個能源系統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，占全國發電裝機總容量的 30.9%，其中風電占比 14.3%，光伏發電占比 16.6%。
三相并網逆變器（Grid-Connected Inverter，GCI）在以新能源為主的新型電力系統中發揮著重要作用。因此，確保GCI的控制策略在不同運行條件下，特別是在弱電網和電網頻率變化的情況下，具有良好的輸出性能至關重要。
待解決問題
然而，要實現GCI良好的性能指標，需要多個傳感設備協同工作，如交流電網電壓傳感器、直流輸入電壓傳感器、交流逆變器側電流傳感器等。隨著所用傳感器數量的增加，系統的成本和復雜性也將提升。由于GCI控制策略的穩定運行依賴于系統中每個傳感器的正常工作，系統的可靠性將會降低。因此，針對在電網頻率發生漂移的同時，后級三相逆變器的交流電壓傳感器也發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定并網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、為了在電網頻率變化下以較低的計算負擔有效獲取電網信息，提出了基于改進牛頓-拉弗森法的有限位置集相位鎖定環。
3、提出了一種頻率自適應準比例復數積分控制策略，以增強GCI在頻率變化下的輸出性能。
內容
結果與展望
針對電網頻率漂移的并網環境，本文提出了一種綜合改進的優化控制策略，旨在提升電網頻率變化時無交流電壓傳感器的并網逆變器輸出性能。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，所提的電網電壓估計器即使在電網頻率變化的情況下也能消除電網電壓估計中的誤差。與已提出電網電壓估計方法相比，所提的電網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）高效地獲取電網信息。
3）所采用的QPCI控制器能在電網頻率變化時為系統提供更大的穩定裕度。此外，將INR-FPS-PLL獲取的電網頻率信息引入QPCI控制器中，實現了頻率自適應控制策略。
因此，采用該控制策略后，并網逆變器在弱電網條件下，電網頻率變化時系統也能獲得好的輸出性能。
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