面向光储泵提水系统的多端口变换器

针对光储泵一体化提水系统，提出一种新的部分隔离型多端口变换器。原边利用同步Buck电路与移相全桥电路并联的方式，接入超级电容和储能电池，并通过移相全桥超前桥臂的复用接入光伏；副边采用同步Buck电路实现水泵的变压恒速控制。然后，设计混合控制策略，利用电压比较器实现光伏最大功率跟踪和储能电池限压控制的自适应切换，并采用超级电容功率控制的方法抑制负载转矩和光伏发电的高频功率波动。最后，通过Matlab/Simulink仿真验证了所设计多端口变换器的有效性和适用性。     

3 kW家用单相光伏并网逆变系统设计

为了有效利用太阳能,缓解供电压力,本文提出了适用于家用的3 kW小功率单相光伏并网发电系统的设计方案;介绍了光伏并网逆变系统的组成;通过理论分析、计算确定了各部分电路主要元器件的参数;采用电流跟踪的控制策略设计了PI控制的电压、电流双闭环控制系统;利用MATLAB仿真软件对系统进行了建模、仿真。通过仿真实验,验证了该系统能在光照扰动的情况下迅速的跟踪最大功率点,系统并网电流能与电网电压保持同频同相,实现高功率因素的并网要求。     

一种光储不间断电源的设计

由于光伏发电(PV)具有随机性、易受天气影响等特性,制约了其在并网发电中的大规模应用。为了进一步拓展光伏发电应用市场,根据光伏电池和不间断电源(UPS)的工作特性,提出了一种光储UPS设计方案,通过将光伏电池、蓄电池以及市电整流三者并联汇流,合理设计光伏阵列参数,减小了光伏发电对电网的影响。同时提出一种通过调控直流母线电压跟踪光伏最大功率点的方法,在一定电压范围内,实现对光伏发电的最大功率点跟踪,提高了光伏电能利用率。通过Matlab/Simulink建模仿真,验证了所设计的方案及控制策略具有可行性。     

大规模光伏并网发电系统建模与运行分析

提出一种有效调节功率且改善低电压穿越能力的大规模光伏并网发电系统动态模型。采用基于功率变化率的改进型扰动观察最大功率跟踪算法和定有功及无功双环解耦策略对光伏系统进行控制。通过静止同步补偿器,快速补偿系统无功功率,维持并网点电压稳定。对包含大规模光伏电站的电力系统进行仿真计算,验证该模型的有效性及其对暂态电压稳定性的贡献。     

光伏市电互补系统建模及其运行特性

建立了光伏市电互补系统动态分析模型,提出了基于变步长无电压检测的最大功率跟踪控制方法及基于逆止二极管控制直流母线入口的光伏市电互补系统控制策略。与扰动观察法比较,验证了所提出的最大功率跟踪控制方法的有效性。光伏市电互补系统运行的仿真结果验证了模型的有效性及负载电流、电压波动特性。实验结果进一步表明,当太阳辐射量降低时,负载电源由光伏向市电自动切换。在电源切换过程中,负载电压与电流波形畸变率小,系统保持平稳运行。实现了太阳能发电即发即用与就地消纳利用的目的。     

基于双Boost电路的独立光伏发电系统研究

通过对独立光伏发电系统给电动车蓄电池提供电能的研究,提出一种运用双Boost电路的控制方法。介绍了独立光伏充电系统的硬件设计和软件设计,以及最大功率点跟踪控制(MPPT)。运用Matlab/Simulink搭建光伏阵列仿真模型和系统主电路模型,通过对仿真结果的分析,验证了整个系统方案的可行性和实用性。该方法能够减小电路中电流纹波影响,并能够进行有效的最大功率跟踪控制,实现太阳能的高效利用。     

一种优化的光伏全局最大功率点追踪方法

当前的光伏最大功率点追踪技术存在以下不足：在局部阴影工况下,易陷入局部功率峰值;在负载波动时,系统容易出现振荡甚至失稳。针对上述问题,提出一种自适应的光伏全局最大功率点追踪设计方案。该方案将光伏输出端电压-功率扫描电路与Zeta斩波电路有机结合,通过单开关管的简单电路拓扑,既可实现光伏输出端电压?功率特性快速扫描,定位全局最大功率点位置,又能根据后级电路需要,实现升降压斩波直流调节。在光照等输入或负载发生突变后,所述系统均能进行开关管占空比自适应调整,确保稳定工作在全局最大功率点附近,避免出现大幅振荡与失稳。经过PSCAD-EMTCD仿真与样机实验验证,结果表明该方案能在包括局部阴影等各种复杂工况下自适应地快速追踪与锁定当前光伏全局最大功率点。     

基于电压-功率扫描的光伏多峰快速MPPT方法

针对现有光伏最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)技术在功率多峰值情况下的不足,提出一种基于电压-功率扫描的多峰快速MPPT方法。首先通过仿真分析了光伏陈列在局部阴影状态下的输出特性;然后提出通过对光伏输出端并联电容的电压-功率扫描实现现况下全局最大功率点识别的总体思路;紧接着给出了实现端口电压扫描的主电路拓扑,并对其进行了状态分析和控制算法设计;最后对所提方案进行了Matlab仿真与样机试验验证。结果表明,该方案能稳定、快速、有效地实现对当前全局最大功率点的追踪与锁定。     

基于电流滞环跟踪控制的三相光伏并网系统

分析了三相光伏并网系统的主电路结构,提出了一种电流滞环跟踪控制的三相光伏并网系统。该系统具有稳定性好、电流跟踪性能好,响应快、不需要载波,能够实现功率因素为1 的并网电流输出。在MATLAB环境下,开发了三相并网系统仿真模型,仿真结果验证了所提出控制方案的正确性。     

一种可与市电并联的分布式发电储能离网逆变器控制方法及应用

本文提出了一种新的储能型分布式发电离网逆变器控制方案:当市电正常时,可并网运行,供给负载运行所需的大部分能量;当市电不正常时,快速切换到离网运行,确保重要负荷的不间断供电。方案采用双向BUCK-BOOST电路实现小容量分布式光伏发电离网或并网运行,从而优化并降低户用型光伏发电储能系统的配置成本,提高动力电池的综合利用率。通过调节光伏储能离网逆变并联市电输出的相位和幅值,使市电提供负载大部分功率的同时,该逆变器的并网电流和市电之间只存在给定的相位差,从而有效提高系统运行的功率因数。     

具有改进最大功率跟踪算法的光伏并网控制系统及其实现

光伏并网控制系统输送到电网的功率随着光照强度、环境温度以及光伏阵列输出电压的不同而变化,控制光伏阵列的工作点使其连续稳定地向电网输出最大功率非常必要。该文提出了基于同步旋转坐标变换实现光伏阵列最大功率跟踪与电流控制的电压源型逆变器相结合的三相光伏并网控制系统,该系统主要包括光伏阵列、直流母排电容、电压源型逆变器、滤波电感、数字信号控制器与电网。提出的改进最大功率跟踪方法,根据光伏阵列dP/dU-U的特性曲线,利用Newton-Raphson方法快速计算光伏阵列输出功率对电压的微分值,由此进一步形成光伏阵列工作在最大功率点的参考电压值。整个控制系统为双环控制,外环为电压控制环,利用一个PI调节器使光伏阵列输出电压工作在最大功率工作点;内环为电流控制环,利用2个PI调节器分别对d-q轴电流进行解耦控制,使逆变器输出电流与参考电流一致。根据所提出的控制算法,研制了一台三相光伏并网系统原理性样机,仿真与实验结果一致,系统具有良好的动稳态性能,说明了所提出的控制方案是非常有效的。     

基于Non-MPPT算法的区域光伏消纳控制策略

基于两级式光伏发电系统环境自适应算法以及光伏阵列分布式结构,提出一种适用于区域光伏消纳控制的Non-MPPT（maximum power point tracking）算法,力主解决光伏发电系统出力过剩问题。该算法基于光伏模块分布式前级优化器,实现不同环境下光伏模块分散控制,并通过光伏模块输出电压、电流随机变量,导出光伏电池环境修正参数,进而实时修正区域光伏模块最大功率电压,使其最大功率电压实时跟随外部环境变化,并结合电导增量法,实现不同环境下光伏阵列全局最大功率跟踪。而后,若区域性电网光伏发电系统出力过剩,则将区域光伏按其实际出力情况进行分区管理,以区域电网对其出力分配额度为控制目标,推导出光伏阵列对应输出电压,并将其引入至光伏发电系统前级Boost电路,通过修正Boost电路占空比,使光伏发电系统输出功率快速跟随主网需求指令,解决了区域内光伏过剩出力的消纳问题。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件搭建两级式三相光伏并网系统,验证该算法在电力系统应用中的有效性。     

多光伏发电单元并联接入弱交流系统的稳定性分析

围绕弱交流系统下多光伏发电单元并联运行的稳定性问题,建立了两个光伏发电单元并联小信号模型,分析电网强度、各光伏发电单元运行工况以及各逆变器锁相环控制器参数对其运行稳定性的影响,揭示各光伏发电单元的运行耦合机制。同时,提出了一种基于虚拟端电压的光伏发电运行控制策略,等效地减小电网阻抗,提高多光伏发电单元并联接入弱交流系统的运行稳定性。研究结果表明:随着各光伏阵列输出功率的增加和电网强度的降低,多光伏发电单元易发生振荡现象;一定范围内增加各逆变器锁相环控制器比例系数(暂不考虑积分系数的影响),可增强系统阻尼,易于提高系统的稳定性;相比于单个光伏发电单元接入弱交流系统,多光伏发电单元间功率环路存在耦合项,易受光伏发电单元运行工况与锁相环控制器比例系数的影响,不利于系统稳定运行。基于时域仿真算例验证了理论分析的有效性和控制策略的可行性。     

A Sustainable Solar Photovoltaic Energy System Interfaced with Grid-Tied Voltage Source Converter for Power Quality Improvement

This paper deals with the design, modeling, and implementation of a photovoltaic (PV) array interfaced with a DC–DC boost converter feeding three-phase grid-tied voltage source converter. The system uses an Instantaneous Reactive Power Theory-based control algorithm and is operated in unity power factor mode. This three-phase shunt-connected solar PV energy conversion system is also used for load currents harmonics elimination, power factor correction, reactive power compensation, and grid currents balancing in a three-phase distribution system. A Perturb and Observe-based maximum power point tracking algorithm is used to generate maximum power from the PV array. This system is designed and modeled, and its performance is verified through simulation in MATLAB/Simulink. A prototype of the proposed renewable energy system is developed in the laboratory using a digital signal processor to validate its design and control.     

多路并网光伏发电系统的仿真与分析

对一种多路并网光伏发电系统进行了细化研究,该系统中所有光伏阵列各自通过一个Boost DC/DC电路和同一个逆变器并联,然后实现并网。先讨论了各主要元件的参数选取方法,并确定了控制策略。前级Boost斩波电路通过调节占空比改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点跟踪;后级逆变电路采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变器直流侧电容电压的稳定并给出内环电流参考值的幅值,电流内环控制逆变器输出电流为参考值以实现并网,各路光伏阵列的最大功率点跟踪相互独立,互不干扰,提高了效率。最后用Matlab/Simulink进行了仿真,验证其有效性。     

基于Matlab的光伏并网系统仿真研究

研究了一种单相光伏并网发电控制仿真系统。采用DC/DC和DC/AC两级拓扑结构对光伏并网系统进行了研究和设计;采用功率扰动法实现最大功率点闭环跟踪,并网控制通过采集电网电压参数和逆变输出电流参数在逆变电路中通过PI调节实现。采用基于Matlab的光伏电池仿真模型对所设计的光伏并网系统进行了仿真。仿真和实验结果表明,基于Matlab的光伏仿真模型能够有效地模拟实际光伏并网系统的行为特征性,证明此系统在实际中是可行的。     

PV water pumping with a peak-power tracker using a simple six-stepsquare-wave inverter

The application of photovoltaics (PVs) has been increasingly popular, especially in remote areas, where power from a utility is not available or is too costly to install. PV-powered water pumping is frequently used for agriculture and in households. Among many available schemes, the system under study consists of a PV array, a variable-frequency inverter, an induction motor, and a water pump. The inverter feeds the induction motor, which drives the water pump. To seek the optimum power output of the PV array, the inverter is operated at variable frequency, to vary the output of the water pump. The inverter is operated to generate a six-step quasi-square wave, instead of a pulsewidth modulated (PWM) voltage output, to reduce the switching losses. The inverter acts as both a variable-frequency source and a peak-power tracker of the system, thus, having the number of switches minimized. The system is a low-cost design, with a simple control strategy. The DC bus is supported by a DC capacitor; thus, a balance-of-power flow must be maintained to avoid the collapse of the DC-bus voltage. Another advantage of the system is that the current is limited to an upper limit of the PV-array current. Thus, in case a short circuit is developed, the motor winding and the power semiconductor switches can be protected against excessive current flow     

A power compensation and control system for a partially shaded PV array

The power–voltage and current–voltage characteristics of a PV array change with the variation of insolation and temperature. In particular, the output power of a PV‐panel block consisting of series‐PV modules inevitably goes down due to partial shading caused by peripheral obstacles. This results in a significant reduction of the total output power from the PV power generation system where a couple of PV blocks are parallel to the DC terminal of interactive inverter because of mismatch of the optimum operating voltages between the PV blocks. In this paper, we propose a power conversion system to compensate the output power of a partially shaded PV array. The proposed system can control the output power of the PV array on a PV block basis, which contributes to a more efficient and simpler implementation of the PV power compensation system than that by individual controls of PV modules using DC–DC converters. In addition, inverter DC voltage is appropriately controlled so that the maximum output power from the overall PV array can be obtained. Then, the feasibility of the system is investigated and verified from the simulation and experimental results. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 146(3): 74–82, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10203     

新型Z源光伏并网发电系统

本文提出了一种新型Z源光伏并网发电系统,与传统的Z源光伏并网发电系统相比,具有更高的功率密度,同时光伏电池与逆变桥臂实现了共地,电磁干扰(EMI)也更小。分析了该发电系统的工作原理和调制策略,并提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的并网控制策略,实现了光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)、直流链电压的升压以及网侧电流的单位功率因数运行。仿真和实验结果验证了新型Z源光伏并网发电系统能够适应光伏电池电压的宽范围变化,具有很好的应用前景     

光伏、火电打捆经串补送出系统的次同步振荡研究

光伏、火电捆绑经过含串补的交流系统送出是一种合理可行的并网方案。本文基于加入了并网光伏的IEEE次同步振荡第一标准模型,利用复转矩系数法和时域仿真法分析了并网光伏对系统次同步振荡特性的影响。根据相位补偿原理,考虑发电机转速偏差信号的传输延迟,分别设计了基于多通道结构的有功和无功型附加阻尼控制器以及混合型附加阻尼控制器;论证了配置附加阻尼控制器并未对并网光伏的稳定出力产生影响。这种在光伏逆变器上配置附加阻尼控制器的思路可以作为抑制火电机组次同步振荡的备用方案。分析了并网光伏容量、附加阻尼控制器类型对次同步振荡抑制效果的影响,频域和时域仿真结果表明并网光伏容量越大,对次同步振荡的抑制效果越好;相比单一的附加阻尼控制器,混合型附加阻尼控制器对次同步振荡的抑制效果更好。