单级型储能逆变器并离网控制和切换研究

介绍了单级型储能逆变器的拓扑结构和基本原理,并分别设计了逆变器在并网与离网模式的控制策略,以及在此基础上以减少两种模式切换过程中的电压和电流冲击为目标,研究了两种模式的平滑切换方法。设计方案保证了逆变器并网时的稳定运行,离网时重要负载的正常工作,以及并网/离网平滑切换功能,最后通过在一台50 kW储能逆变器上实验验证了设计的合理性和实用性。     

双模式逆变器无缝切换控制策略的仿真分析

风力发电中,为了保证重要负载的不间断供电及电网故障时风电系统的及时脱网,就需要使逆变器能够在离网与并网双模式下平滑切换。故分别设计了逆变器离网与并网模式的控制策略,实现了离网运行时重要负载正常工作,并网运行时单位功率因数并网,在此基础上以减少两种模式切换过程中的电压电流冲击为目标,设计了两种模式的无缝切换方法,最后通过仿真验证了设计的正确性和合理性。     

基于储能的双模式逆变器并网/离网无缝切换

基于储能的双模式逆变器可以在并网和离网两种模式下运行。并网运行时,由于电网电压的箝位作用,逆变器以电流源形式运行;离网运行时,为继续给重要负载供电需要双模式逆变器维持系统电压稳定。为保证对负载的不间断供电,需要实现并网/离网的无缝切换。从离网到并网切换时,需要调整双模式逆变器的逆变电压与电网电压一致;从并网到离网切换时,需要锁定切换前的负载电压的相位、幅值,以使离网后的逆变电压和并网电压保持一致。根据上述方法,在PSCAD/EMTDC软件中对双模式逆变器的并网/离网切换进行了仿真,在一台30kVA的双模式逆变器上进行实验。仿真和实验结果表明,该方法是有效的。     

一种单相逆变器并离网切换的统一控制策略

分布式能源系统中,逆变器通常具有并网运行与孤岛运行两种模式。当逆变器并网运行时,一般表现为电流源特性,向电网输送功率;当逆变器孤岛运行时,一般表现为电压源特性,控制本地电网电压与频率稳定;逆变器并离网切换过程时需进行两种控制模式的模式切换。提出一种基于下垂控制的单相逆变器统一控制策略,构造一种电压源电网支撑型逆变器,在并网与离网模式下均可稳定运行,从而实现并离网工况的无缝切换。建立逆变器阻抗模型,基于阻抗模型设计了下垂控制策略和下垂曲线,给出了逆变器并离网切换的控制逻辑,构建了实验样机,通过实验验证了所提出的理论分析和控制策略的可行性。     

一种光储交直流微网并/离网无缝切换策略

微网存在并网与离网独立运行两种不同的工作模式,为解决其在两种模式之间的无缝切换问题,本文首先设计微网预同步软件算法,保证交流母线电压相位平稳连续,为并/离网的无缝切换奠定基础。其次,研究微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并/离网工作模式切换时的外环输出特征,提出一种改进的外环将其应用于储能控制外环以及逆变器控制外环。该改进外环实现并/离网模式切换瞬间输出需求的重置功能,以补偿传统PI调节器切换时因线路潮流变化而引起的超调量,较好地解决了切换过程中交直流母线电压波动问题。最后,利用matlab/simulink建立光储微网系统模型对并/离网模式切换进行仿真验证,运行结果验证了所提改进策略的有效性。     

微网光伏双模式逆变器双环控制策略研究

针对微网系统并网/离网运行过程中对模式平滑切换,抗外界干扰能力和系统动态响应具有较高要求的情况下,提出了双模式逆变器在电网基波频率同步旋转坐标系下的双环控制策略,建立了微网光伏逆变器并网/离网模式数学模型。系统并网时采用基于PI调节器的电压矢量跟踪电流控制策略,离网运行时采用基于SVPWM的电容电压外环电感电流内环控制策略。同时,为减小双模式切换过程产生的网络冲击,设计了并网/离网平滑切换方法。仿真结果表明,所提控制策略能够保证系统的稳定运行,同时在切换模式下,减小了电压电流冲击,实现模式平滑切换。     

单相微电网逆变器的并网/离网工作模式研究

单相微电网系统需要逆变器具有并网/离网双工作模式,针对工频变压器隔离型单级式单相逆变器研究了一种并网/离网双工作模式的控制策略。离网模式下采用基于准比例谐振(PR)控制器的电压外环和电感电流比例内环的双闭环控制策略,可有效控制输出电压。并网模式下利用锁相环(PLL)技术跟踪电网电压相位,采用准PR控制器实现并网电流控制。在建立单相逆变器闭环系统数学模型基础上,对逆变器在并网、离网模式及模式间平滑切换过程中的系统性能进行了分析,实验结果表明了理论分析和控制策略的正确性。     

光伏发电并/离网切换控制策略研究*

对于具有并网及离网双模式运行功能的光伏发电系统,实现两种模式之间的平滑切换一直是控制上的难点。建立了三相光伏发电系统仿真模型,分析研究光伏逆变器的并网、离网两种模式的切换控制策略。提出了一种实现并/离网平滑切换的方法,采用分相并网开关,检测电网电压每相过零实施开关合断并合理配合控制策略的切换时序,离网时则采取PI调节器重载初始值的方式保持逆变器稳定电压输出。仿真结果表明,逆变器输出波形有效地得到改善,证明了该控制方案的可行性。     

适用于双模式场景下的三相四桥臂逆变器控制

适用于并网与离网双模式工作条件下三相逆变器是并网型微电网的重要核心设备,在此基于三相四桥臂(3P4L)逆变器电路拓扑,提出了一种基于同步坐标系下解耦控制与空间矢量调制技术相结合的逆变器控制策略.该策略既保证逆变器在离网独立运行模式下可实现较高的直流电压利用率,解决不平衡负载条件下的机端三相电压平衡问题,又可实现在并网工作模式下的低谐波并网发电,且具有较强的低电压穿越(LVRT)能力.当微电网在并/离网模式的切换过程中,该控制策略能够实现负载电压冲击小、敏感性负载不间断供电运行.系统仿真及原理样机实验结果表明了所提控制策略的正确性和有效性.     

三相并网/独立双模式逆变器系统的设计

研究了一种输入为光伏充电蓄电池的三相双模式逆变器系统,输出既可接三相负载实现独立运行,也可连接电网并网运行。系统独立运行时采用电压源运行模式,并网时采用电流源运行模式,在并网/独立模式切换过程中采用快速检测并网开关和抑制电流突变的过渡算法实现并网/独立的平滑切换。实验结果表明该逆变器发电系统结构简单易实现,可满足微网中对发电单元的要求。     

微电网模式平滑切换的多环主从控制策略研究

针对微电网模式平滑切换中传统主从控制切换难度大、参数跟踪复杂、下垂控制切换动态特性差的不足,提出了一种多环主从切换控制策略。该新型控制策略在并网和离网模式下,主源采用带内置参数环的多环控制结构,从源采取恒功率控制结构,不仅主源和从源在模式切换时不需要进行控制策略的切换,而且也不需要再外接参数跟踪器,而控制结构更可靠,切换的过渡过程也更加平稳。通过Matlab/Simulink仿真平台,算例结果验证了所提出控制策略的正确性和有效性。     

下垂控制在基于固态变压器的高压微电网中的应用

对下垂控制应用于微电网进行了理论分析,指出将其应用于基于固态变压器(SST)的高压微电网的合理性和优越性。研究了下垂系数与微电网动态性能之间的关系,分析了下垂系数对微电网频率稳定范围的影响。在SST的高压变流器中实现下垂控制,并推导了SST的容量与下垂系数的关系。通过一个环形的高压微电网,仿真分析了所提出的下垂控制策略在高压微电网联网运行、孤岛运行以及这2种模式切换时稳定微电网频率和电压的效果。仿真结果表明,各种运行模式下,微电网的电压和频率均具有良好的稳定性。     

船用轴带发电系统独网和并网控制模式的平滑切换

船用轴带发电系统是一种新兴的概念,主要功能为利用船舶主机多余的能量拖动一个轴带发电机经过一个变频器对整个船舶电站进行供电。从变频器的控制角度来说,电站具有独网和并网两种控制模式。基于两种控制模式的实现方法进行了深入的探讨,并提出了一种实现两种控制模式的控制器,给出了两种控制模式之间的平滑切换的具体算法,并通过试验进行了全面的验证。     

电网互联对山东电网内部低频振荡模式的影响

结合规划中的山东与华北电网互联工程，给出适合评估联网后原山东电网内部低频振荡模式变化趋势的方法。通过跟踪互联前后原系统中弱阻尼振荡模式，借助振荡模态图，分析低频振荡问题受联网影响的变化趋势。对联网后原山东电网内部低频振荡模式的变化，联络线交换功率对振荡模式的影响等问题进行计算分析，总结出电网互联对山东电网内部2类低频振荡模式影响的规律。     

集中控制式微网系统的稳态建模与运行优化

包含多种分布式能源和可控负荷、作为一个可控整体的微网具有灵活的运行方式和可调度性能,既可与主网并网运行,也可以孤岛形式自主运行.在建立各种分布式能源稳态模型的基础上,建立了集中控制模式下的微网优化调度模型,提出了运行和折旧成本最低、环境和综合效益最高等优化目标函数.以一个微网系统为例,讨论了所采用的交互式运行控制策略、优化目标函数以及主网电价类型的不同对系统运行优化结果的影响,验证了所建立的模型的合理性.     

基于虚拟同步发电机的微网运行模式无缝切换控制策略

对于采用对等控制策略的微网系统,如何实现孤岛/并网运行模式间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。文中首先介绍微网系统的基本结构与工作模式,针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出一种满足微网孤岛/并网切换的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。其次,为了适应微网的并网运行特性,提出一种基于控制器状态跟随的并行切换方法,即PQ控制的电流源模式和VSG控制的电压源模式的相位和电流指令都实时跟踪,为PQ/VSG控制模式间的无缝切换奠定基础。最后,建立微网系统的仿真模型和实验平台,共同验证了所提控制策略和并行切换方法的有效性。     

独立模式串/并联输出并网逆变器的外特性

针对独立模式下串/并联输出并网逆变器的两种输出模式对输出电压外特性的影响,提出了一种新的控制策略。阐述了该逆变器的工作原理和串并联两种输出模式的控制策略,分析了两种输出模式的外特性及各参数对外特性的影响,并以一台1kVA串/并联输出双降压式半桥逆变器为例进行了仿真和实验验证。其结果表明,在新的控制策略下,串/并联输出模式均不影响输出电压的稳压精度。     

独立/并网双工模式光伏逆变系统的设计

针对目前光伏逆变系统工作模式的单一性,提出一种独立/并网双工模式逆变系统。主电路采用隔离型全桥DC/DC变换器构建前级,使用移相PWM零电压转换(ZVS)控制;采用全桥逆变器构建后级,使用单极性倍频SPWM。在主电路拓扑基础上,研究了各部分的控制方法,给出逆变时不同工作模式下的控制框图,并采用前馈控制方法对其进行改进。提出了一种基于芯片UTC4053的电路切换方法来实现并网和独立两种工作模式的转换。最后研制出一个1 kW的实验样机来验证方案的可行性。