国电宁夏平罗光伏电站预防孤岛效应的研究

采用RLC交流负载测试回路,模拟纯阻性负载、感性负载和容性负载,通过控制三相负载功率、设定放电功率、控制输入功率和模拟各种功率负荷,检测并网逆变器预防孤岛效应保护功能。通过对比分析主动式和被动式两种预防孤岛效应的检测方法,为国电宁夏平罗光伏电站提出合理有效的预防孤岛效应保护方案。     

一种电力电子孤岛检测和模拟电网交流源装置的研究

为了较好地利用光伏并网新能源,防止在使用过程中的孤岛效应,提出了利用电力电子技术模拟传统的RLC负载的有效方案,并针对孤岛检测提出了一种基于重复控制器与复合控制器的新型电力电子孤岛检测装置,分析了控制系统设计流程,阐述了硬件电路设备的选定原则与方法。仿真结果表明,该装置能够满足检测新能源并网逆变器的防孤岛功能要求,并可以模拟电网的种种状态,节省了电能,提高了装置的利用率。     

凯翔专业为逆变器检测提供解决方案——逆变器负载柜

逆变器负载柜应用于逆变器生产制造、电气试验、效率检测、孤岛检测领域： 逆变器负载柜是专门针对逆变器的各种特性而研发的一种新型负载。内置有纯阻性负载、感性负载、容性负载,功率输入采用分段式组合控制,可以任意组合各种功率输入。可以模拟各种RLC负载功率的用电设备,模拟逆变器在各类复杂环境下供电状态,精确检测逆变器实际输出功率与带载能力,精确检测逆变器运行效率,更可以精确模拟交流用电设备在发生谐振点时,检测并调试风能及光伏并网逆变器孤岛保护功能,检测三相大功率机车专用逆变器工作性能。     

光伏并网逆变器性能检测技术及智能检测平台系统研究

随着越来越多的光伏发电系统并入电网,为了保证电力设备、人员以及光伏系统本身的安全和发电系统的效率,有必要对作为光伏并网核心设备的光伏逆变器进行性能检测。为此,参考光伏逆变器测试标准CNCA-CTS004 2009A,设计了专业应对太阳能光伏并网逆变器试验检测用平台系统。该自动检测系统通过RS485和GPIB总线完成各模块间的通讯,实现全数据自动采集和智能分析。其中交流模拟电源装置能模拟公共电网的实际运行状况和实验室所需要的极限故障状态。直流模拟电源能够模拟太阳能电池的电压变化,为大功率光伏逆变器提供可编程的直流源。孤岛检测装置主要提供三种特性的负载,并能模拟谐振点发生,准确检测并网逆变器防孤岛效应保护功能。实验证明,该智能测试系统可自动实现光伏逆变器性能指标的检测与分析,精度高,可靠性强,可为其他光伏逆变检测系统提供研究依据。     

基于无功功率控制的光伏系统孤岛检测法

孤岛检测是分布式发电并网研究的难点,特别是在逆变器输出与负载功率平衡时难以检测出孤岛。频率或相位偏移等主动检测方法向电网注入谐波,而且在逆变器输出与负载相位匹配时孤岛检测失效。对此提出一种基于无功功率控制的孤岛检测法。与传统方法相比,该方法输出波形中谐波含量小,而且在并网运行时不会因扰动而降低发电量,仿真和实验结果表明逆变器能及时地检测出孤岛并关闭并网发电系统。     

光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。     

基于Quasi-Z源逆变器的光伏并网系统

将具有连续电流输入的电压型Quasi-Z源逆变器(QZSI)应用于光伏系统。分析了该新型逆变器拓扑结构的工作原理,并提出基于Quasi-Z源逆变器的单级功率变换的光伏并网系统。将d-q旋转坐标系下有功和无功电流解耦的控制思想应用于文中所提光伏并网系统实现并网功率的控制,并研究了该系统PWM信号产生的策略。Matlab/Simulink仿真证明了该控制策略的合理性和可行性。     

基于无功-频率下垂特性的无功扰动法在孤岛检测中的应用

孤岛检测是光伏并网研究的难点,特别在光伏并网逆变器输出与负载功率平衡时难以有效检测出孤岛,为此提出一种基于无功-频率下垂特性的无功扰动孤岛检测方法。该方法通过引入一个与负载无功-频率特性相关的线性函数作为无功扰动的输入量,打破功率平衡情况下发生孤岛时所存在的孤岛稳定运行点。再将实时检测到公共耦合点频率的偏差,引入到无功扰动的函数中形成正反馈回路,加速频率的偏移,使并网逆变器输出电压频率超出限定阈值,从而实现孤岛检测。仿真结果表明,该方法具有无检测盲区、响应快速、对电能质量影响小的特点。     

可实现运行模式灵活切换的小型微网实验系统

为了能够对微网的运行特性进行深入的理论和实验研究,建立了一个小型实验室微网系统。该系统中的分布式电源采用光伏模拟单元和风机模拟单元,通过电力电子变换装置并入微网;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微网,用以维持微网的暂态功率平衡。当微网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器和风机并网逆变器采用恒功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为恒电压、恒频率控制,用以提供微网电压和频率参考。实验结果表明,该系统可以稳定地工作在联网模式和孤岛模式,并可实现二者之间的平滑切换,提高了能量供给的可靠性。     

不对称故障下两级式光伏并网系统低电压穿越控制

并网逆变器在传统低电压穿越控制中存在有功功率指令不明确,易受直流电压外环控制参数影响的问题。此外两级式光伏并网系统中前级DC-DC变换器根据直流母线电压波动情况被动调整光伏输出功率,导致光伏侧动态响应速度较慢。提出了一种结合超级电容的两级式光伏并网系统不对称故障低电压穿越控制策略,该策略重点关注低电压穿越期间光伏侧的输出特性,可根据逆变器的输出能力计算其可输出的最大有功功率,利用直流母线两端的超级电容变换器稳定母线电压,光伏升压变换器用于控制光伏功率出力以快速与逆变器有功功率出力匹配。仿真结果表明,在不对称故障下,所提方法可在稳定直流母线电压的同时,实现光伏侧输出功率的快速调节。     

低压微电网中并网逆变器主动移频式孤岛检测技术

在低压微电网中,线路阻抗、逆变器输出阻抗呈阻性,可以采用有功调幅、无功调频的间接电流型并网逆变器控制策略,该控制策略具有一定的反孤岛能力。推导了电阻、电感和电容负载的幅值和相角的表达式,给出了并网逆变器在孤岛运行时的无功表达式,由此得到电网故障后逆变器输出电压的频率变化数学模型,得到了有功调幅、无功调频的控制策略下逆变器孤岛检测盲区图。提出了频率正反馈的逆变器孤岛检测方法,通过在无功调频控制策略中引入频率正反馈环节,可大大减小逆变器孤岛检测盲区,给出了频率正反馈系数的选取原则。仿真结果表明,理论分析正确,所提出的孤岛检测方法可行。     

一种低畸变的主动移频式孤岛检测算法

孤岛检测是光伏系统并网必备的功能,要求既能快速检测出孤岛状态,同时又尽量减少对电网的不良影响.该文对主动移频式孤岛检测方法进行研究,分析了并网逆变器的输出电流总畸变率与孤岛检测算法间的关系,针对现有算法畸变率略高的情况提出了一种改进方案,新方案实现简单,能有效降低主动式孤岛检测对电能质量的不良影响,同时达到孤岛检测标准的要求.仿真和实验验证了该方案的有效性.     

Combined Active Islanding Detection Method for Grid-connected Photovoltaic System

Unintentional islanding phenomenon has been one of the most important problems of gridconnected photovoltaic inverters. To prevent this phenomenon, all kinds of anti-islanding methods have been discussed. This paper presents a combined active islanding detection method, which consists of active frequency drift method and automatic phase-shift method. The traditional active anti-islanding methods of grid-connected PV inverters bear nondetection zone possibilities for certain paralleled RLC loads. The combined method shows islanding detection ability effectively, and it can eliminate nondetection zones even in the worst case conditions. Simulation in different load conditions is performed for verification.     

馈能型电子负载的并网控制

分析了单相馈能型电子负载的原理,主电路采用DC/DC/AC结构,DC/DC变换器采用平均电流模式下的双闭环控制,详细分析了逆变交流侧并网控制方法。基于内模控制原理,逆变器采用零误差电流跟踪并网控制方法,与普通PI控制方法相比,采用该方法后,工频条件下输出电流可以零误差地跟踪给定电流,基本不受电网电压的影响。仿真结果表明,该控制方法可以使逆变器输出电流的相位和频率无误差地跟踪电网电压的相位和频率,逆变电流为正弦,功率因数为1,可以连续调节模拟负载,并且有较好的瞬时响应。     

多功能并网变换器容量优化控制策略

随着"双高"电力系统的发展,并网环境呈现薄弱、复杂态势.电网阻抗的存在使得并网点容易受谐波干扰及无功功率波动的影响,恶化并网电能质量,影响并网变换器友好并网,仅以有功功率为传输目标的传统并网变换器已难以适应上述工况.基于现状提出一种具有谐波抑制功能的光伏逆变器控制策略.指令电流由谐波检测环节和直流侧稳压控制环节组成,根...     

一种应用于分布式光伏发电系统的低压反孤岛装置

根据光伏发电的孤岛运行机理和防孤岛保护策略,设计了一种应用于分布式光伏发电系统的低压反孤岛装置。通过研究阻性、感性、容性低压反孤岛装置的设计原理,并考虑扰动负载自身特性,选择阻性负载实现装置的反孤岛功能。风险分析结果表明,阻性低压反孤岛装置不会对逆变器、低压熔断器等相关设备带来危害。通过对装置样机进行反孤岛试验,验证了低压反孤岛装置分断机理的准确性,证明装置能在要求时间内破坏分布式光伏孤岛运行的条件,实现反孤岛功能。     

斩波串级调速系统逆变侧电子保护电路的研究与设计

根据常规斩波串级调速系统的拓扑结构,分析了调速设备故障时接触器保护在动作保护过程中主回路的暂态过程。由于接触器动作时间较长,在其动作期间调速设备易受到高电压、大电流的冲击,导致电力电子器件损坏。针对接触器保护的弊端,设计了带电子保护电路的主回路拓扑结构。并分析了高压失电工况下常规的和带电子保护电路的斩波串级调速系统的暂态过程,同时进行详细的理论推导,得出高压失电工况下理论分析的依据。最后在模拟带载试验平台上分别对常规斩波串级调速系统和增加电子保护电路的调速系统在高压失电的工况下进行测试。测试结果表明理论计算与实际测量值基本一致,同时验证了电子保护电路有效解决了有源逆变结构下的高压失电或者逆变颠覆的问题。     

Real time test benchmark design for photovoltaic grid-connected control systems

This paper presents a dual digital signal processor (DSP) hardware architecture for a grid-connected photovoltaic interface test benchmark, based on a cascade DC/DC converter and DC/AC inverter, with coordinated control algorithms. The control hardware has been designed to test distributed generation (DG) interfaces to be integrated in a hierarchical structure of computational agents, to apply distributed control techniques to the power system management. The proposed dual DSP architecture enables the programming of the control software for the DC/DC converter and the DC/AC inverter in the same processor, to keep the other one for additional operations that are required when there is a high degree of interaction between the DG unit and the rest of the electrical grid components. The hardware architecture has been tested in several real situations such as power factor correction and anti-islanding protection.     

直流回馈型直流电子负载的设计与研究

针对机车电源测试时用模拟负载造成能量浪费的情况,设计了一种将测试能量回馈到电源直流输入侧的能量回馈型电子负载。该电子负载由升压斩波电路和移相全桥电路级联组成。前级升压斩波电路采用单电流环控制结构,单周期控制方式,通过控制输入电感电流模拟直流电源的输出特性;后级移相全桥电路采用输入电压外环、输出电流内环的双闭环控制结构,比例积分控制方式,通过高频逆变实现输入与输出的电气隔离,并将能量高效率的回馈给测试电源的直流输入侧,使测试能量被循环使用。通过8 k W实验平台的仿真与实验,验证了设计的可行性,结果表明电子负载能节约超过80%的测试电能。