带恒功率负载的光伏-储能混合发电系统非线性行为分析

由于光伏-储能混合发电系统存在多种工作模式以及负载变换器的恒功率特性,系统在多个模式下出现不稳定性运行行为。首先识别系统中的霍普分岔和灾难性分岔的不稳定现象;然后通过建立系统开关平均模型,结合大信号分析,解析性地给出了系统非线性分岔行为的物理机理;最后通过计算和电路仿真,给出了保证实际系统能够稳定运行的参数变化范围。实验结果验证了分岔分析和稳定区域的正确性。     

考虑电网阻抗影响的光伏并网逆变器稳定性与谐振分析及设计

电网阻抗的存在可能引发光伏并网逆变器的谐波谐振,甚至不稳定。通过建立单相光伏并网逆变器的等效阻抗模型和等效控制模型,分析系统稳定性和谐振的关系,指出当光伏并网逆变器处于临界稳定状态时,系统由于阻抗匹配而出现谐振现象,且阻抗匹配的频率为系统开环截止频率。为降低并网电流中的谐波含量,应使光伏并网逆变器始终具有足够的稳定裕度,为此提出了"坚强的"光伏并网逆变器设计方案,且给出了详细的设计步骤。仿真和实验结果表明,所提的光伏并网逆变器能够输出较高质量的并网电流,其对电网阻抗具有很强适应性。     

大型光伏储能电站与同步发电机励磁的非线性协调控制策略

在大规模光伏储能电站接入系统的容量和比重不断增加的情况下,光伏电站应具备一定的电压和功率调节能力来支撑电网的稳定运行。以大型光伏储能电站接入的多机电力系统为研究对象,推导其微分代数系统结构模型,提出了采用光伏储能电站逆变器与同步发电机励磁协调来提高系统稳定水平的非线性控制策略。该策略避免了不同控制器单独设计造成的配合不协调问题,同时可以对电压和有功等多个目标量进行控制。由于采用非线性设计方法,控制器可在大范围适用而不局限于设计点附近。仿真结果表明,所设计的控制器可以有效提高系统的电压和功率调节能力,保障系统安全稳定运行。     

采用混合储能装置的独立光伏系统研究

外部环境的不稳定性,对光伏发电系统的输出电能造成影响,为了提高光伏发电系统的稳定供电能力,建立了一个以超级电容器和蓄电池为混合储能单元的独立光伏发电供电系统,通过对双管双向变流器的控制,实现光伏发电系统直流母线与超级电容器和蓄电池之间的能量流动,有效地稳定了供电系统的输出电压;另外根据蓄电池的结构特性,建立了非线性数学模型,通过PID控制改变双向功率变换器的占空比来控制蓄电池组的充电电流,实现分段恒流充电,使蓄电池始终处于优化的充放电状态.     

基于改进电容电流反馈的含非线性负载光伏并网系统振荡抑制策略

在含非线性负载的光伏并网系统中，光伏发电单元、非线性负载、电网三者之间的相互作用可能导致系统出现振荡，因此提出一种改进的电容电流反馈有源阻尼(capacitor current feedback active damping, CCFAD)控制方法。首先，采用谐波线性化方法建立含非线性负载的光伏并网系统序阻抗模型，并基于阻抗模型和对数频率稳定判据揭示含非线性负载的光伏并网系统振荡特性。随后，基于负电阻理论定义阻抗相对灵敏度指标，评价不同参数变化对系统阻抗特性的影响程度，获取影响系统稳定性的关键参数。基于不同参数的阻抗相对灵敏度分析，提出一种改进的CCFAD方法。该方法拓展了传统CCFAD的正阻尼区域，有效地改善了系统输出阻抗的相位裕度，提高了系统稳定性。最后，在Matlab/Simulink中搭建仿真模型，验证了分析方法的正确性和所提控制策略的有效性。     

风光混合发电系统的功率协调控制

针对孤岛运行模式下风光混合发电系统的功率不平衡问题,结合风力发电和光伏发电的功率输出特性,提出一种风光混合发电系统协调控制策略。通过控制光伏子系统最大功率输出,调节风力子系统的功率输出跟踪系统所需功率差额,来满足蓄电池的充电和负载功率需求。考虑到风力子系统固有的非线性和运行过程中系统参数变化、外部干扰带来的不确定性因素,对风力子系统的功率跟踪控制器重点设计,基于系统模型采用现代非线性鲁棒控制方法设计了具有鲁棒干扰抑制作用的控制器,以实现对光伏子系统所发功率的补偿响应和实际运行中其功率输出的鲁棒性。理论分析和仿真结果均表明,所提的协调控制策略能够确保风光混合发电系统的功率平衡及其稳定运行。     

光伏电站参与大电网一次调频的控制增益研究

随着光伏发电等新能源的大规模快速发展,电力系统对其参与一次调频提出了相关要求。调频控制增益(调差系数的倒数)是一次调频控制的关键参数,目前其主要参照常规电源机组设置值和部分仿真计算结果制定,欠缺理论分析,国内外不同机构或标准提出的参数推荐值差异较大,不合适的参数可能导致频率调节不稳定。文中首先介绍了国内外有关光伏发电参与一次调频的技术要求,然后建立了光伏电站接入系统的一次调频控制分析模型,鉴于该模型含有死区和饱和等非线性环节,采用基于描述函数的非线性奈奎斯特稳定性判据分析了光伏电站接入系统前后调频控制增益的稳定范围。单机系统和两机系统算例仿真结果验证了所述分析方法和结果的正确性,该分析方法容易推广应用于风电等其它系统,分析结果可对相关标准和现场调频装置参数整定提供借鉴。     

无源性控制在三相光伏并网发电系统中的应用

三相光伏并网发电系统是非线性系统,受外部环境和电网的影响.系统存在较强的外部干扰和非线性不确定因素.针对系统的工作特点,提出了基于d-q变换的无源性控制器方案,并将基于d-q变换的无源性控制应用到两级式三相光伏并网发电系统逆变器的控制中.为验证控制方法的有效性.搭建1 kWp的双级式光伏并网发电系统.应用DSP控制技术和改进MPPT算法.实验结果表明.该方法具有良好的稳态和动态特性,实现了与电网电压同步的正弦电流输出,提高了系统效率和可靠性.     

基于改进小波神经网络的光伏发电系统非线性模型辨识

将光伏发电系统看成基于气象参数的非线性黑箱模型,用非线性自回归外推模型对不同天气条件下的光伏发电系统进行辨识。采用了对系统维数不敏感的基于方差分析展开的改进小波神经网络对系统进行非线性自回归外推模型辨识,辨识数据和验证数据均取自实际光伏发电系统。实例研究结果表明：与Sigmoid网络函数法、树分割法及基本小波神经网络法...     

一种新型光伏发电系统最大功率跟踪算法

光伏发电系统的功率输出呈非线性,为有效利用太阳能,对光伏发电进行最大功率追踪显得尤为重要。论述了光伏发电系统输出特性和最大功率跟踪的原理,并提出一种改进的新型最大功率点追踪控制算法,即3段变步长爬山法。通过与自适应爬山法的对比实验表明,这种算法控制特性良好,能快速稳定跟踪太阳能的最大功率点,提高能量转换效率。     

电压源变换器接入电网的小扰动稳定机理分析

研究了基于矢量控制的电压源变换器(VSC)接入电网的小扰动稳定问题。基于VSC接入无穷大系统的详细模型,针对不同控制模式,分别对平衡点的存在性、稳定性进行了分析,系统地总结了VSC小扰动失稳的不同机理。系统中发生鞍结点分岔会导致平衡点消失而失稳,且存在以下几种机理：输出电流过大会导致锁相环(PLL)失去平衡点,对应PLL失去同步,单独的PLL失去同步可能发生在切除外环控制、采用内环定电流控制的情况下;输出有功过大会导致功率外环失去平衡点,当无功外环采用定无功功率、定交流电压控制时,分别对应电网的静态电压、功角失稳,而且失稳后电流增大一般也会引发PLL失去同步。在平衡点存在的情况下,系统振荡模式中包含低频振荡模式和次同步振荡模式,系统也可能发生Hopf分岔而出现振荡失稳。低频振荡模式主要由外环控制主导,次同步振荡模式则由PLL、电流环和线路动态主导。平衡点的存在性不受VSC控制参数的影响,只受网络参数、VSC工况的影响,而平衡点的稳定性和VSC控制参数有关。     

太阳能发电低电压穿越技术综述

近几年来伴随着光伏设备装机容量的扩大,太阳能发电供电比重越来越大,当电网发生故障或电压暂降时,光伏阵列可能解列给电网带来不稳定,甚至造成电网的全面瘫痪,综述了3种光伏逆变器低电压穿越的解决方案和控制策略,重点分析了基于控制无功电流实现电压支撑的解决方案。     

基于无源性理论的光伏储能型准Z源并网逆变器控制方法研究

储能型准Z源逆变器（qZSI）在光伏发电中具有突出优势,有助于减少光伏发电系统中的功率波动。为解决比例微分（PI）控制响应速度慢、超调量大、控制参数多且不易确定等问题,提出储能型qZSI的非线性无源控制方法。首先,对储能型qZSI无源控制系统进行无源性和稳定性证明;然后,依据储能型准Z源的E-L模型,设计无源控制器;最后,通过Matlab/Simulink验证了在光伏光照变化及网侧功率变化时,采用无源控制方法的优越性。与PI控制器对比,设计的无源控制器响应速度更快、控制参数更少,实现了对系统的鲁棒性控制,获得了更好的动态性能。     

一种单相光伏并网逆变器改进预测电流控制算法

光伏并网逆变器传统预测电流控制算法由于采样与计算延时会造成差一拍控制,使得逆变器并网电流不能很好地跟踪目标电流,同时逆变器滤波电感模型值与实际值有误差时会造成并网电流谐波大,还可能导致系统不稳定。为克服这些不足,提出了一种改进的预测电流控制方法,可提前一个采样周期对并网逆变器输出电压进行预测,同时利用递推最小二乘法对电感参数进行在线辩识。仿真和试验结果表明所提方法有效提高了逆变器并网电流对目标电流的跟踪精度,减小了并网电流的谐波分量,提高了由逆变器进网的电能的质量。     

弱电网情况下光伏并网系统的控制策略研究

并网光伏系统接入弱电网时会出现控制不稳定的问题。针对这一问题,分析了弱电网阻抗对并网控制系统运行稳定性的影响,揭示了弱电网下并网控制系统运行失稳的机理。同时提出一种弱电网下的控制参数整定方法,解决了控制失稳的问题。通过仿真分析,验证了理论分析和控制参数整定的有效性和可行性。     

计及虚拟惯量控制与低电压穿越的光伏发电系统暂态稳定分析

为满足光伏发电系统随着装机容量的增加而提出的更高要求,加入了虚拟惯量控制与低电压穿越使系统具备调频与调压的功能.针对计及虚拟惯量控制与低电压穿越的光伏发电系统,建立适用于暂态分析的锁相环扩展非线性模型.基于该模型使用等面积准则的方法分析系统在故障前、故障发生时以及故障切除后的暂态同步过程,从而确定影响系统稳定性的因素....     

基于最优电压控制的变环境条件下光伏系统最大功率点跟踪策略

为了在可变温度和辐照条件下能够对光伏发电系统进行有效的最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking),提出了一种针对变环境参数条件下MPPT优化控制的新方法。首先确定最优工作电压与外界环境参数之间的数学表达式;然后根据其非线性关系,建立了MPPT控制策略,该非线性关系可以对太阳能电池的辐照和温度变化做出快速响应;最后,通过Matlab/Simulink数值模拟仿真,验证了该控制算法即使在太阳辐射较低的情况下也能有效地实现光伏发电系统的MPPT。     

自适应权重粒子群算法在阴影光伏发电最大功率点跟踪（MPPT）中的应用

在光伏发电系统中,光伏阵列往往会受到局部阴影现象的影响,造成系统的不稳定运行和输出功率的降低,且光伏阵列的P-U特性曲线会出现多峰值,常规最大功率点跟踪（MPPT）算法因其只能单峰寻优而不能完成对最大功率点的跟踪.粒子群优化（PSO）算法则有着良好的多峰全局寻优能力,被广泛应用在局部阴影的最大功率点跟踪中,但是PSO算法有着收敛速度不足和搜索精度低的缺点.为此,提出了基于自适应权重的粒子群优化（APSO）算法,即在运算过程中通过引入非线性动态惯性权重系数,有效地提高整体算法的全局搜索能力和局部改良能力.利用Matlab仿真,在恒定阴影和快速变化阴影2种条件下验证APSO算法的可行性.结果表明,APSO算法能够避免早熟收敛问题,可有效地提高算法的收敛速度和搜索精度.     

基于广义状态空间平均的LLC谐振变换器建模及稳定性分析

LLC谐振变换器在航空航天领域中广泛应用,但LLC谐振变换器固有的非线性特性及输出“小纹波”易造成系统失稳。为准确分析LLC谐振变换器非线性特性及输出“小纹波”问题,引入广义状态空间平均(generalized state space averaging, GSSA)理论对LLC谐振变换器进行建模,将时域非线性状态空间模型转化为GSSA模型。并推导基于GSSA理论的闭环系统小信号模型。通过特征值分析法及Nyquist曲线对元件参数、控制参数及参数耦合对系统稳定性影响进行分析,再利用仿真对模型及理论分析进行验证。仿真结果表明,建立的广义状态空间平均模型可以考虑到系统中“小纹波”因素,具有更高的精度。稳定性理论分析结果与稳定性分析仿真验证结果一致。