ADS并网点电压越限逆变器控制策略研究

随着分布式电源(DG)逐渐接入配电网,对主动配电网电压质量和稳定性的影响也在逐渐增加。首先分析了DG并网造成主动配电网并网点电压越限现象的机理,以配置储能装置的DG并网系统为基础,提出了一种逆变器有功/无功综合控制策略。在无功控制部分设计死区控制环节,在并网点电压越限值较低时,首先减小有功出力,将多余的电能存入储能设备;电压越限值较大时,在调整有功出力的同时,利用逆变器吸收感性无功,有功/无功综合控制,降低并网点电压。最后通过实验验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

自适应灵敏度的配电网分布式电源无功控制

分布式电源(DG)的大量接入,使配电网潮流变得复杂。为减小分布式电源对配电网电压的影响并充分利用分布式设备的剩余容量,文章提出一种自适应灵敏度的分布式电源本地无功控制策略。各节点利用逆变器的控制计算能力获取自身的无功-电压灵敏度,并根据灵敏度的大小配置节点的Q(U)控制曲线,使所有节点较为均衡地参与无功控制,提高了系统的无功调节能力。采用IEEE33节点配电网测试系统对所提控制策略进行了仿真验证。结果表明,在发生节点电压越限时,所提控制策略下测试系统的电压调节能力和总无功补偿能力优于传统Q(U)控制策略。     

计及本地负荷的分布式光伏并网电压协同控制策略

光伏逆变器的剩余容量利用在解决分布式光伏发电系统并网点电压越限问题时取得了较好的效果,但目前为了提升逆变器的无功容量,相关研究主要集中在限制逆变器有功输出,未考虑对分布式光伏发电系统渗透率的影响。阐明分布式光伏发电系统并网点电压越限机理,提出一种计及本地负荷的分布式光伏并网点电压协同控制策略。通过背靠背变流器控制光伏发电本地负荷无功,通过控制并网逆变器工作状态改变光伏发电输出功率。设置制动控制环节,出现越限现象时优先采取本地负荷无功控制调节并网点电压,避免对配电网消纳光伏发电能力的影响。最后基于Matlab/Simulink仿真平台进行试验验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

基于模糊逻辑的低压配电网高比例户用光伏无功控制策略

为了解决高比例户用光伏接入低压配电网所带来的电压越限和电压波动问题,降低网络运行风险,提出了一种基于Mamdani模糊推理的户用光伏无功控制策略。该策略引入了模糊逻辑思想,采用并网点电压偏移量和光伏有功变化率作为输入量以分别适应电压越限和电压波动场景,根据输入量与逆变器无功输出量之间的逻辑关系制定了模糊规则,经去模糊化过程得到光伏逆变器的无功输出。利用电压灵敏度理论对不同节点输入量的三角形隶属度函数参数进行协调设计,充分利用了各节点户用光伏逆变器的无功容量。仿真算例结果表明,所提方法能够有效缓解电压越限和电压波动问题,相对于传统逆变器无功下垂控制,电压越限和电压波动均得到有效抑制。     

一种功率动态调整的光伏逆变器调压方法

越来越多的光伏电源接入配电网,导致在光伏有功出力较大时并网点电压升高甚至越限,严重影响了配电网的安全。针对由于光伏并网造成的电压越限问题,文中分析了电压越限机理,研究传统无功调压策略;在此基础上,融合有功限值确定方法,提出了基于功率动态调整的光伏逆变器调压方法,不同工况下光伏逆变器采用相应控制策略,实现逆变器有功输出最大、无功输出最佳。通过仿真验证了调压方法的有效性。     

分布式电源的本地电压控制策略

分布式电源(DG)发展迅速,给配电网带来的影响日益显著,其中对配电网电压的影响尤其明显。研究了配电网中DG的本地电压控制策略。首先,证明了配电网中DG接入点最容易出现电压越限,说明了本地电压控制的可行性。然后,提出了基于无功调节和有功调节的本地电压控制策略,推导出本地无功控制和本地有功控制的调节量表达式,得到调节量为节点电压测量值的线性函数,并给出本地电压控制策略的实现方法。最后,对IEEE 33节点配电系统进行算例分析,结果表明所提的本地电压控制策略可有效地消除DG接入带来的电压越限问题。     

基于有功自适应调整的光伏电站无功电压控制策略EI北大核心CSCD

光伏逆变器的无功电压控制在解决并网光伏发电系统电压越限问题时取得了很好的效果,但目前为了保证光伏的消纳能力,相关研究主要集中在单一的无功电压控制方面,无法满足电网出现较大无功缺额时的安全稳定运行需求。因此,根据光伏逆变器输出无功和有功的关系,提出一种基于有功自适应调整的无功电压控制策略。光伏逆变器正常工作在最大功率点跟踪控制模式下,若并网点电压越限,考虑各个光伏集群无功调压能力的差异性,采用无功变下垂控制为电网提供相应的无功功率,实现各个光伏集群无功分配的协调控制。在逆变器的无功容量不足时,根据优先级削减部分光伏输出的有功功率,以满足系统的无功需求。在夜晚或系统无功缺额较严重时,光伏逆变器作为静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,搭建并网光伏发电系统的模型,验证所提策略的有效性。     

基于有功自适应调整的光伏电站无功电压控制策略

光伏逆变器的无功电压控制在解决并网光伏发电系统电压越限问题时取得了很好的效果,但目前为了保证光伏的消纳能力,相关研究主要集中在单一的无功电压控制方面,无法满足电网出现较大无功缺额时的安全稳定运行需求。因此,根据光伏逆变器输出无功和有功的关系,提出一种基于有功自适应调整的无功电压控制策略。光伏逆变器正常工作在最大功率点跟踪控制模式下,若并网点电压越限,考虑各个光伏集群无功调压能力的差异性,采用无功变下垂控制为电网提供相应的无功功率,实现各个光伏集群无功分配的协调控制。在逆变器的无功容量不足时,根据优先级削减部分光伏输出的有功功率,以满足系统的无功需求。在夜晚或系统无功缺额较严重时,光伏逆变器作为静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,搭建并网光伏发电系统的模型,验证所提策略的有效性。     

光伏并网系统参与电压调节的有功和无功协调控制策略研究

针对配电网线路阻抗大、分布式光伏并网系统无功调压能力有限,导致光伏电源在有功出力较大时并网点(PCC)电压越上限问题,在深入分析光伏系统PCC电压特性基础上,提出一种光伏逆变器有功和无功协调控制策略。在该控制策略下,光伏系统实时跟踪监测PCC电压变化,PCC电压不越限时,逆变器按最大功率点跟踪(MPPT)输出;PCC电压越上限时,优先利用逆变器剩余容量进行无功调压,若剩余容量不足,调节逆变器有功输出,并动态计算有功、无功最佳输出值,保证将PCC电压调节至满足要求的前提下,实现逆变器有功输出最大化、无功输出最佳化。算例结果验证了控制策略的有效性。     

基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制

为应对高比例分布式光伏并网引起的电压越限和电压波动问题,充分发挥光伏逆变器的实时无功调节能力,提高光伏消纳率,提出基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制方法。长时间尺度下,建立以配电网运行成本期望值最小为目标,考虑状态变量机会约束的两阶段动态随机优化调度模型,制定传统无功电压设备和光伏并网点电压的经济趋优调度计划。短时间尺度下,以并网点电压调度值为追踪目标,提出基于并网点PV-PQ-QV节点类型转换的自适应趋优控制策略,实时调整光伏无功出力和有功削减量。为提高算法效率,提出二阶锥规划与基于拉丁超立方采样概率潮流交互迭代的随机最优潮流解耦法求解两阶段动态随机优化调度模型。算例结果表明,所提方法能够有效解决配电网实时运行过程的电压安全问题,并提高系统运行的经济性。     

微网逆变器无功出力按容量分配的改进控制策略

为了解决馈线阻抗不一致导致的微网逆变器无功出力不能均分的问题,提出了一种基于电流下垂控制的改进控制策略。通过测量和计算公共耦合点(Point of Common Coupling, PCC)处的无功电流按额定容量权重所得值,作为所有逆变器的基准值,并由母线信息控制改进的微积分控制器的使能,精确调节无功电流下垂曲线的电压偏置。该方法能够避免馈线阻抗造成的电压跌落,使逆变器按容量分配负荷,对通信依赖程度低,且消除周期功率延迟,具有良好的自适应能力和稳定性。仿真和实验也充分证明了所提控制策略的正确性和可行性。     

基于PQ-QV-PV节点的光储输出功率主动控制方法

光伏接入配电网易产生电压越限问题,储能的有功调压能力和光伏逆变器的无功调压能力可向配电网提供有功和无功支撑,以减少电压越限并提高光伏的渗透率。通过分析光伏出力波动时光伏逆变器和储能对光伏并网点的电压调节机理,提出了一种基于PQ-QV-PV节点转换的光储输出功率主动控制方法。该方法首先给各个光伏并网点设置一个较小的电压波动范围,其次依照所提的主动控制策略将光伏并网节点类型根据并网点电压水平依次在PQ、QV和PV节点之间进行转换,从而在考虑减少网损的基础上将并网点电压限制在较小的范围内。仿真分析结果表明,该方法能很好地解决光伏接入下的电压越限问题。     

并网光伏逆变器无功控制策略*

并网光伏系统应具备无功功率独立控制能力。分析逆变器发出无功功率最大容量的约束条件,基于两相静止坐标系建立光伏并网系统有功功率、无功功率的控制策略框图。采用基于并网点电压幅值的Q（U）无功功率控制策略,光伏逆变器根据其并网点电压幅值独立调节无功功率输出,抑制并网点电压越限。最后,以Matlab/Simulink仿真和RT-LAB实验验证了理论分析的正确性。     

一种多DG并联系统分布式控制策略

受线路物理属性、下垂特性等因素的影响,传统下垂控制无法精确调节功率分配以及会导致DG输出端电压跌落。提出一种基于分布式控制的自适应电压平移法,各DG通过自身与其相邻DG加权功率间的偏差调节各自的电压偏置值,可减小因线路阻抗差异而导致的无功功率无法均分的影响。在此基础上,进一步提出一种改进型下垂控制策略,通过引入DG输出电压幅值与电压偏置值的差值反馈,构建改进型下垂特性曲线,可有效改善逆变器无功下垂系数、无功负载和输出电压幅值跌落之间的内在矛盾,进一步提高系统性能。建立了基于改进型下垂控制的2台三相逆变器并联系统小信号数学模型,分析了各参数对系统受扰动后的动态以及稳定性影响。仿真以及实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于模型预测控制的光热-光伏系统多时间尺度无功优化控制策略研究

针对光热-光伏系统无功控制问题,提出一种基于模型预测控制MPC(Model Predictive Control)的多时间尺度无功优化控制策略。在日前优化同步发电机与光伏逆变器无功出力的基础上,日内采用基于MPC的滚动优化及反馈校正控制思路,利用动态无功补偿设备控制母线电压。通过基于灵敏度的电压预测模型,预测未来多个时刻电压运行状态。在此基础上,以未来多个时刻预测电压控制偏差最小为优化目标,建立日内滚动优化模型,得到动态无功补偿设备的无功控制计划,并通过电压控制偏差反馈校正,完成日内无功电压的模型预测控制。以中国敦煌地区光热电站与光伏电站所组成联合发电系统为仿真算例,通过与传统多时间尺度无功优化控制策略对比,验证该控制策略在提高系统汇集母线电压和光热、光伏电站PCC母线电压的稳定性的可行性与有效性。     

不对称故障下考虑电压跌落程度的新能源逆变器控制策略

电网发生不对称故障会影响新能源并网系统可靠运行,严重情况下还会存在切机风险。针对上述问题,提出一种不对称故障下考虑电压跌落程度的电压支撑策略。首先根据逆变器在不对称故障下的输出特性,分析了对公共连接点(point of common coupling, PCC)电压的支撑原理。然后推导了任意不对称故障下PCC电压幅值的通式,进而分析了改变无功电流注入方式的临界点。最后在上述基础上,以逆变器输出电流峰值和已利用容量为约束条件,分别对3种典型的不对称故障进行了分析。确定了每种故障在不同电压跌落阶段的最优无功电流,并推导了各电压跌落阶段的电流参考值计算公式。仿真验证了所提控制策略的有效性与优越性。     

基于二分法的本地控制改善含分布式电源配电网电压质量

为了改善含分布式电源配电网的电压质量并避免控制策略对通信系统的依赖,提出一种基于本地控制的分布式电源控制方法。根据分布式电源并网点的实时电压采集值,控制相应分布式电源的有功出力和无功出力适当增大或减小,结合控制效果并采用二分法反复调节控制量,最终将并网点电压控制在电压偏差允许范围内。在对分布式电源的本地控制中,在有功功率最大功率跟踪的前提下,优先利用逆变器的剩余容量进行无功功率调节,若仍不奏效再适当削减有功功率输出。密切监视分布式电源的运行环境,一旦条件允许则及时增大有功功率输出以最大限度地利用自然资源。以IEEE33节点的配电网为例,对所建议的方法进行了分析和验证。结果表明了所建议的控制方法的可行性和有效性,对含分布式电源配电网的电压质量的改善效果明显。     

基于自调节下垂控制的分布式电源并联运行技术

在孤岛运行模式下,各分布式电源并联运行时输电线路阻抗值存在差异,采用传统的下垂控制难以实现无功功率输出按DG容量比例合理分配。针对该问题,提出一种改进的自调节下垂控制策略,该改进策略在传统无功-电压下垂控制基础上,引入关于输出无功功率的比例积分控制环节后使无功功率输出与线路阻抗无关,从而实现无功功率输出按DG容量比例合理分配,抑制了系统无功环流分量。最后通过Matlab仿真平台搭建DG并联运行仿真模型验证了该改进策略的有效性。     

逆变型分布式电源控制系统的设计

分布式发电系统并网运行时外特性控制是关系到其应用的关键问题之一。根据并网分布式电源的可控拟负荷外特性,设计了采用电流正弦脉宽调制(PWM)调节方法的电压型逆变控制器,整个体系充分考虑提高电能质量水平。该控制器的核心采用含有直流电压波动前馈补偿的双环串级PI结构。第1级为功率调节器,选择公共连接点(PCC)电压、电流作为反馈量,有功、无功可以分开独立调节;第2级为电流调节器,选择逆变器输出电流作为反馈量,考虑电流反馈解耦补偿,响应速度快。直流电压前馈补偿则可以降低直流侧缺少储能引发输入电压波动对控制效果的影响。输出滤波器的考虑则可进一步提高电能质量水平。仿真结果表明电流正弦PWM的双环串级PI控制系统能够较好地维持逆变型分布式电源恒功率电压源的拟负荷外特性,简单实用、设计灵活,可以得到较好的谐波注入。