基于PR与PI联合控制策略的光伏并网系统直流注入抑制技术

介绍了目前几种典型的直流注入抑制方法,分析了它们在采用LCL型滤波器光伏并网系统中的适用性.利用PR控制器可无静差地跟踪交流参考量、PI控制器可无静差地跟踪直流参考量的特性,提出一种基于比例谐振(PR)与比例积分(PI)联合控制的并网逆变器直流注入控制策略,以消除并网电流中的直流分量.采用MATLAB/Simulink进行仿真研究,结果表明,与PR控制器相比,PR与PI联合控制方法可以有效抑制光伏并网系统注入电网的直流分量.     

光伏并网发电与有源电力滤波的统一控制研究

论文分析了电能质量光伏并网系统的拓扑结构和工作原理。在此基础上对PQPV系统中谐波抑制和光伏并网最大功率跟踪之间的解耦控制进行了研究,并针对谐波治理过程中负载突变导致系统直流侧电压变化,进而对最大功率输出造成影响这一问题,在PQPV系统的直流侧电压控制环节中引入了输出电流前馈控制,解决了负载变化过程中谐波抑制环节对PQPV系统最大功率跟踪的影响。最后对所提出的前馈控制方法进行了实验研究并得出相应结论。     

基于PI与准PR联合控制的光伏并网电流优化

针对光伏并网逆变器在采用传统比例积分(PI)控制器时不能实现无静差跟踪和并网电流逆变器直流分量注入问题,提出PI与准PR联合控制的光伏并网电流优化策略。在介绍了PI与准PR联合控制的原理的基础上,详细分析了准PR控制的原理和算法实现。准PR控制能够实现无静差跟踪,PI与准PR联合控制实现了直流的抑制。采用Matlab/Simulink进行仿真研究,结果表明能够对并网电流的无静差控制,消除了单一PI控制所产生的相位误差,抑制了直流分量,并且具有良好的并网波形质量。     

具有不平衡补偿功能的光伏发电系统直流侧电容设计方法

为平衡光伏并网逆变器直流侧电压波动分量与光伏阵列实际输出平均功率损耗值两者间的关系,提出一种直流侧电容设计原则.分析单级式光伏发电系统中进行网侧电流不平衡补偿时,光伏并网逆变器直流侧电压波动分量产生的原因及该波动分量对光伏阵列实际输出功率的影响,研究了以限制光伏输出功率损失值为目标的直流侧电容设计原则,通过仿真验证了设计原则的可行性和适用性。     

光伏直流升压场站并网整体协同低电压穿越控制策略

光伏直流升压汇集场站中,光伏列阵经DC/DC升压后汇集,再由DC/AC换流站逆变后接入交流电网。对于多个光伏直流升压场站并网系统,并网DC/AC换流站输出无功电流大小受自身容量与端口电压跌落程度影响,在协调机制不明确情况下,无功整定困难,靠近故障的场站存在脱网风险。为此,在分析各DC/AC换流站无功出力对端口电压影响的基础上,提出了光伏直流升压场站并网系统整体协同低电压穿越控制策略。进入低穿后,DC/AC换流站检测本地端口电压,立即向电网注入无功进行支撑;总控站利用通信获知各换流站的端口电压,进而协调各换流站的无功电流输出额度。同时,在分工况细化协调机制的基础上,对DC/AC换流站无功电流输出进行通用化整定。仿真结果表明,所提控制策略在交流电网发生故障时,能有效协调各DC/AC换流站进行无功补偿,提高系统整体低电压穿越能力。     

含直流电压变换的光伏并网系统单极接地短路电流计算

经直流升压环节升压后与主网相连的光伏并网系统,直流侧发生故障后故障电流迅速上升,严重影响系统的安全稳定运行。论文分析了经Boost全桥隔离变换器(boost full bridge isolated converter,BFBIC)升压后由模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)并网的光伏系统拓扑结构,在直流侧单极接地故障情况下研究了该系统中短路电流的放电回路,分析了BFBIC对故障电流的影响,给出了含BFBIC的光伏并网系统在直流侧单极接地故障下的等效电路,提出了短路电流的计算式,并讨论了BFBIC中储能电容大小对短路电流的影响。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了系统模型,仿真结果表明,短路电流计算式与实际结果基本一致,优化储能电容也有利于减小直流侧故障下的故障电流,验证了所提方法及等效电路的有效性。     

隔离型直流模块式光伏并网系统控制研究

传统的光伏并网系统为了获得与电网电压相匹配的直流输出电压,需将多个光伏组件串、并联后经过非隔离DC-DC变换器,其结构扩充性较差,且无法实现每块光伏组件的最大功率点运行。直流模块式光伏并网系统采用高频隔离型DC-DC连接单个光伏组件和直流母线,并可根据实际需要将多个子模块相并联。该结构不仅具有安装灵活、维修方便等优点,还保证了每块光伏组件的最大功率点运行,提高了光伏电池的效率,且前后级相隔离提高了系统的安全性,适用于城市建筑集成光伏(BIPV)中。文章以隔离型全桥拓扑作为光伏直流模块中的DC-DC变换器,分析了直流模块式光伏并网系统的工作原理,对多直流模块并联情况进行研究,提出了控制策略。最后构建了直流模块式光伏并网系统的实验原型和仿真模型,验证了系统和控制的可行性。     

基于模块化LLC谐振变换器的光伏中压直流并网方案

与传统光伏大规模接入交流系统和分布式并入低压直流电网的形式不同,面向中压直流配电网的光伏并网系统在传输效率、容量、电压稳定性和电能质量等方面均具有一定的优势,是未来发展直流配电网所需要的一种能源汇集技术。提出了一种适用于中、大容量光伏发电系统接入直流配电网的新型技术方案,设计了并网系统的详细拓扑结构。根据光伏电池特性,设计了发电单元及子模块的参数,并分析了模块化变换器的运行特性。在此基础上,设计了模块化LLC谐振变换器的控制策略,在维持子模块均压均流的同时,实现了对光伏发电单元的最大功率跟踪。最后,通过仿真验证了所设计光伏直流并网方案的可行性和控制系统的有效性。     

光伏直流送出线双极故障的纵联保护研究

在光伏直流并网系统中，直流故障会使得线路两端换流器快速闭锁，必须利用故障初期电气量对线路区内故障快速识别。为此，提出一种基于两端电流极性变化的概率分布光伏直流送出线保护方案。该方案通过分析光伏直流送出线在不同位置处的电流极性变换，利用数学中事件发生的概率类比描述区内故障发生概率，从而进行保护判据构造。最后在MATLAB/Simulink进行仿真验证，该方案能够准确识别故障类型，且具有一定抗干扰和过渡电阻能力。     

基于电流注入的新型混合式直流断路器EI北大核心CSCD

混合式直流断路器是实现柔性直流电网故障电流快速阻断,最大程度地保障系统健全和可靠持续运行的关键装备。目前,基于全控型电力电子组件级联的混合式直流断路器存在造价昂贵、控制复杂及难以大规模应用等问题。针对这一问题,该文提出一种基于电流注入的新型混合式直流断路器,利用直流系统本身对振荡支路电容进行预充电,通过晶闸管控制振荡支路电容、电感发生谐振而辅助故障电流迅速换流,实现直流线路故障电流快速阻断。首先分析电流注入基本原理,然后,在此基础上提出基于电流注入的新型混合式直流断路器,并详细阐述其工作原理,最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证所提新型混合式直流断路器的有效性和适用性。     

10KW光伏并网系统

引言项目位于某办公大楼的楼顶。采用并网的方式与电网连接。1.光伏并网发电系统简介光伏并网发电系统主要由光伏组件、并网逆变器、计量装置及配电系统组成,太阳能能量通过光伏组件转化为直流电力,再通过并网逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流,一部分给当地负荷供电,剩余电力溃入电网。2.系统的主要构成太阳电池组件;太阳电池支架;直流侧防雷配电单元;光伏并网逆变器;防逆流装置     

非隔离型光伏并网逆变器共模电流分析

共模电流抑制是非隔离型光伏并网系统中需要解决的一个关键问题,各国都对共模电流做出了相关规定。当共模电流超过规定值时,系统必须在规定时间内与电网断开。针对光伏并网系统中存在共模电流的问题,建立了系统共模等效模型,在此基础上分析共模电流产生的机理,探讨不同调制策略对抑制共模电流的影响,并提出一种新型的能够有效抑制共模电流的逆变器拓扑结构,分析它的工作原理和特点,最后通过仿真分析验证了该拓扑的正确性。     

基于光伏并网逆变器的变频空调系统研究

本文针对太阳能系统及光伏并网模块在家用直流变频空调上的应用进行了深入的研究和探讨。通过参考当前中小型光伏并网逆变器的主流设计,研究分析其相关结构功能和特点,在此基础上改进设计出具有前置MPPT结构和并网发电功能的直流变频空调系统。该系统主要针对家用太阳能空调的特点设计,具有广泛的前瞻性、适用性和可行性。     

单相单级光伏LCL并网逆变系统控制策略

在传统的光伏LCL并网逆变系统中,直流侧电压只有大于其最小需求电压时,逆变器才能有效控制并网电流,而最小需求电压随电网电压的增加而增加。为此需在单级逆变系统中串联多块光伏电池以提高其直流侧电压,但这提高了光伏并网发电系统的应用门槛。对此提出一种新型的LCL并网逆变系统及其控制方法,该逆变系统对并网电流有较强的控制能力,对逆变器直流侧电压没有要求,且电网电压对其控制能力也没有影响。与传统LCL电路相比,新型LCL电路同样具有较好的滤波效果。在控制系统中利用基波分量提取环节增加系统阻尼,提高系统稳定性;根据光伏电池的直流电压、电流和2次脉动电压、电流判断光伏的最大功率点;通过控制并网电流使光伏电池工作在最大功率状态。仿真结果验证了所提系统结构及其控制方法的正确性。     

定功率跟踪控制的光伏并网低电压穿越策略

为了解决光伏发电在电网电压跌落过程中,逆变器两侧功率不平衡出现过电流和过电压的问题,设计了一种定功率跟踪控制的光伏并网低电压穿越策略。通过定功率跟踪控制对光伏阵列输出功率进行调节,根据电压跌落深度,合理给定功率参考值,控制光伏阵列的功率输出,实现交、直流侧功率的快速平衡,限制直流母线电压的增长。通过逆变器无功补偿控制,不仅能限制并网电流在安全范围内,还能够根据跌落深度提供无功支撑,有效地利用了逆变器自身的无功调节能力。结果表明,该策略能够抑制过电压和过电流,使系统具备一定的低电压穿越能力。最后,在Simlink中搭建仿真模型,通过与传统控制策略对比,验证了该控制策略的有效性和实用性。     

非隔离型逆变器输出直流分量的研究

针对非隔离型并网逆变器输出电流向电网中注入直流分量的问题,在改进并网型逆变器的基础上,提出了一种基于虚拟电容原理的新的控制策略。这种逆变器本身具有一定的隔离作用,可以防止直流注入电网,运用新的控制方法能够更好地消除直流分量对电网的影响。设计了一个400 V/10 A的并网系统,运用仿真实验对提出的方案进行验证,结果表明新的控制策略能够很好地抑制直流分量。     

基于MMC的光伏直流升压并网系统故障分析及限流控制策略

基于模块化多电平换变流器(modular multilevel converter, MMC)的光伏直流升压并网系统为大容量并网提供了更多的可能。而光伏升压系统直流侧发生故障时暂态过程复杂,故障电流上升迅速且峰值过高。针对此问题,首先对系统直流侧双极短路故障时的直流升压变换器与MMC换流站进行了故障过程分析,并通过故障回路分别计算出了可靠闭锁下流经短路点的故障电流。然后针对MMC换流站的故障电流,依据其控制原理,提出基于电压变化的主动限流控制策略。该控制通过引入电压变化量动态改变桥臂参考电压,从而限制故障电流。最后通过PSCAD仿真模型验证了故障分析结果与限流效果,经检验,该控制策略可以有效减小断路器的开断电流以及桥臂过流峰值。     

并网光伏电源输出有功功率优化

光伏发电输出功率不稳定,无法直接并网使用,需要增加旋转备用容量。为此,将混合储能系统加入并网光伏发电系统中,提出了配备混合储能装置的并网光伏电站结构,把混合储能系统及其充放电控制器看作是光伏系统的"直流电子负载",研究其工作特性。针对光伏发电存在的问题,分析了进行功率平滑的必要性,重点分析了利用混合储能进行功率平滑的原理及策略。通过编程计算,说明了在平滑前后光伏电源出力的变化以及混合储能系统的功率吞吐情况,验证了所提方法的有效性。     

光伏中压直流变换器串联系统控制策略研究

针对光伏中压直流变换器串联系统中光伏发电单元功率失配导致的变换器输出过电压及功率损失问题,分析了光伏直流变换器串联系统运行特性,推导了限电压控制下串联系统光伏功率损失与光伏发电单元功率不均衡度及变换器输出电压限幅值之间的关系;提出了改进型Boost全桥隔离功率模块拓扑及其调制策略,基于功率模块输入并联输出串联形成模块级联型直流变换器,通过占空比灵活调节,实现直流变换器宽输出电压范围运行,解决直流变换器调压能力不足导致的功率损失问题;针对光伏直流变换器串联系统复杂运行工况,提出了串联系统直流变换器自适应电压分段式控制策略,实现了串联系统直流变换器多模式自适应稳定运行。研制了3kV/80kW功率模块及20kV/500kW光伏中压直流变换器,基于3台直流变换器输出串联实现了光伏中压直流变换器串联升压并网系统实证应用,现场实验结果验证了所提直流变换器拓扑方案的可行性与控制策略的有效性。     

直流模块式光伏并网控制系统设计与实现

在分析共直流母线并网系统的基础上,研究并设计一种直流模块式光伏并网控制系统,采用前级共直流母线的直流并联模块,后级集中并网逆变的结构,提高系统可靠性及灵活性,减小功率器件应力,增强系统冗余性,重点介绍了并网逆变控制器的数学模型及相应控制器设计方法。最后,设计一台实验样机进行实验研究,实验结果验证了方案的可行性及控制器设计方法的正确性。