基于有功电流扰动孤岛检测方法研究

孤岛检测是分布式发电并网逆变器必须具备的功能。有功电流扰动孤岛检测方法通过注入触发孤岛保护的有功扰动电流,打破断网后逆变器输出与负载功率的平衡来实现孤岛保护。由于该类方法不向电网注入谐波且不影响电网频率,因此具有一定的实用价值。通过理论分析与实验验证,比较了有功电流扰动类孤岛检测方法的特性,自适应有功电流扰动法与其他两种方法相比,不仅能实现无盲区孤岛检测,同时能显著减小注入的扰动电流,降低对电能质量的影响。     

一种新型孤岛检测方法在光伏建筑一体化工程中的应用

随着新能源发电技术的普及应用及公众节能环保意识的提高,太阳能建筑一体化光伏系统(building integrated photovoltaic,BIPV)得到了越来越多的应用。针对一种城市住宅小区屋顶太阳能并网光伏发电系统的方案,在孤岛检测方面提出一种基于传统被动式孤岛检测方法和主动电流幅值偏移法的复合检测方法。实践表明,此方法在电网失电时,能迅速检测出孤岛效应。     

基于SMES风电不对称故障穿越控制策略研究

并网电网不对称故障会在网侧电压电流中产生2倍工频的正序和负序分量,2倍工频分量会导致并网电流畸变,甚至损坏并网变流器,影响直流母线电压稳定运行。针对风电不对称故障引起的电压波动,提出一种基于超导磁储能(SMES)的不对称故障穿越改进控制策略,分析不对称故障时并网变流器的功率模型特点,在传统不对称故障电流闭环控制中引入零序电流控制环,消除并网负序电流和有功功率波动;考虑电网故障会在直流侧堆积有功功率,造成直流母线电压波动,改进传统斩波器电压电流环,引入功率校正环节,及时消纳故障期间直流侧有功功率堆积,降低直流母线电压波动,最后构建仿真和实验平台验证所提方法的有效性。     

微电网基于下垂控制的改进孤岛检测技术研究

由于微电网要求能够在并网和孤岛两种模式下运行,孤岛检测技术必不可少。为此,利用逆变器下垂控制方法中频率和有功的线性关系,在参考功率上添加有功扰动,使逆变器的频率在电网故障时偏离出正常范围,以达到孤岛检测的目的。在此基础上,改进了有功扰动的选取,通过判断频率连续偏移次数来给定相应的有功扰动系数,在系数中引入频率正反馈,加快孤岛检测速度,减少对微电网并网运行时的电能质量的影响。同时,分析微电网结构特点,给出了孤岛检测算法在其中的应用方案。通过仿真,证明了孤岛检测算法用于微电网的有效性。     

基于背靠背双PWM变流器的飞轮储能系统并网控制方法研究

采用带LCL滤波器的背靠背双PWM变流器作为飞轮电机与电网进行能量交换的接口,提出一种飞轮储能系统并网控制方法。该方法由电网侧变流器控制和电机侧变流器控制两部分组成,并经过充电、预并网和并网运行三个阶段。在充电和预并网阶段,电网侧变流器采用不控整流方式,电机侧变流器先后采用速度外环和电压外环控制方式;在并网运行阶段,电网侧变流器控制采用基于电网侧电流外环、变流器侧电流内环的直接功率控制策略,控制并网有功功率的大小及流向;电机侧变流器控制采用直流母线电压外环、电流内环的双闭环控制策略,维持直流母线电压恒定。采用零极点对消降阶法及对称优化函数等效法分别设计电机侧内外环控制器参数。进行了飞轮储能系统的充电、预并网和并网运行实验。实验结果验证了所提飞轮储能系统并网控制方法的可行性。     

基于谐波阻抗特征函数的分布式发电孤岛识别方法研究

研究一种新的分布式发电系统被动式孤岛检测方法,其主要用于检测功率平衡状态下发生的孤岛,并由此提出虚实阻抗概念,在非孤岛并网运行条件下,因电网电压的存在,基于并网电流和电压值获得的阻抗数值实际是一种虚阻抗;孤岛发生时,获得的阻抗数值才是实际阻抗值。利用孤岛发生时虚实阻抗的变化和电网系统的谐波失真,构建一种谐波阻抗特征函数用于特征量提取,并借助BP神经网络进行孤岛检测。理论与实验表明,根据特征函数选取的特征量孤岛前后区别明显,有助于孤岛检测,证明了该孤岛检测方法具有可行性和有效性。     

广义谐波电网环境电压源型并网变流器滑模变结构直接功率控制策略

针对实际电网电压中存在实时动态变化的谐波运行环境,提出电压源型并网变流器广义谐波下的滑模变结构直接功率控制(sliding-mode-based direct power control,SMCDPC)策略;其实施是针对所有次数谐波,该控制策略不需实时精确的电网谐波次数和相位检测,具有实际工程应用价值。在以往研究成果的基础上,建立了广义畸变电网环境中的并网电压源型变流器(grid-connected voltage-sourced converters,VSC)的完整数学模型,提出3种该运行环境下的控制目标:正弦形输出电流,消除有功功率波动和无功功率波动。完成了滑模变结构直接功率控制设计。仿真结果表明,相比传统滑模变结构直接功率控制,改进的滑模变结构直接功率控制增强了电压源型并网变流器在实际电网广义电压谐波下环境中的运行能力。     

风力发电并网变流器直接功率控制研究

针对风力发电并网变流器,研究了一种新的控制策略直接功率控制。该控制策略检测并网的电压与电流,计算出瞬时的有功与无功功率,与给定的有功与无功功率进行比较,根据并网电压矢量所在的扇区,按开关表给出开关管的控制信号。通过直接对系统的有功与无功进行控制,并网变流器能方便地实现以单位功率因数向电网馈送能量。对该控制策略进行了详细介绍,仿真了并网条件下的工作状况,验证了该控制策略的可行性。     

应用于储能变流器的虚拟同步发电机阻尼特性分析与改进

针对使用虚拟同步发电机策略控制储能变流器时,孤岛微电网中采用常数阻尼系数控制会导致稳态有功功率偏差的问题,首先建立了基于虚拟同步发电机控制的储能变流器小信号模型,分析了并网模式和孤岛模式下阻尼系数对有功功率振荡的影响规律,然后提出了一种改进的基于稳态频率差值补偿的阻尼控制方法。之后研究了改进阻尼控制对系统稳定性和动态特性的影响,通过仿真和实验验证了改进的阻尼控制可以解除阻尼对稳态有功下垂特性的影响,在保证不影响稳态有功功率分配的前提下有效抑制系统振荡。     

应用于储能变流器的虚拟同步发电机阻尼特性分析与改进EI北大核心CSCD

针对使用虚拟同步发电机策略控制储能变流器时,孤岛微电网中采用常数阻尼系数控制会导致稳态有功功率偏差的问题,首先建立了基于虚拟同步发电机控制的储能变流器小信号模型,分析了并网模式和孤岛模式下阻尼系数对有功功率振荡的影响规律,然后提出了一种改进的基于稳态频率差值补偿的阻尼控制方法。之后研究了改进阻尼控制对系统稳定性和动态特性的影响,通过仿真和实验验证了改进的阻尼控制可以解除阻尼对稳态有功下垂特性的影响,在保证不影响稳态有功功率分配的前提下有效抑制系统振荡。     

分布式发电系统并网变流器防孤岛检测技术研究

在分布式并网发电系统孤岛检测技术及防孤岛效应保护能力测试技术发展现状的基础上,提出并研制了复合光伏并网逆变器和风力发电并网变流器的防孤岛效应试验平台。该平台实现了不同类型并网变流器防孤岛效应测试。不仅可用于验证分布式发电系统并网变流器的防孤岛效应保护能力,还可用于研究不同孤岛检测方法的特点,为并网变流器孤岛检测策略的选择及优化提供依据。     

链式储能变流器在电网不平衡时的控制研究

链式电池储能变流器接入不平衡电网时,为了控制网侧各相电流对称,变流器各相储能电池簇与电网交换的有功功率不相等,这会造成储能系统各相储能电池簇荷电状态不均衡.研究了链式储能变流器在电网电压不平衡时的控制策略和采用零序电压注入的各相电池簇荷电状态均衡控制方法.通过仿真验证了控制策略的有效性.     

直驱式风力发电系统并网变流器研究

在三电平永磁直驱风力发电系统并网变流器数学模型的基础上,采用一种固定开关频率的直接功率控制方法,并使用虚拟电网磁链获取电网电压角度,省略了电网电压传感器.仿真结果表明:该控制方法实现了有功功率、无功功率的动态解耦,可实现单位功率因数运行,具有良好的动静态性能.     

基于谐波电压与基波频率的被动式孤岛检测方法

针对光伏电站独立防孤岛保护装置现有的被动式孤岛检测方法盲区较大,同时频率判据无法区分电网低频与孤岛低频的问题,结合电网实际需求,提出了一种基于并网点谐波电压与基波频率的新型被动式孤岛检测方法。首先,对该方法进行理论分析及防误动措施设计;其次,在孤岛和并网的多种情况下对所述方法进行仿真验证;最后,通过实际发生的孤岛数据验证该方法的有效性。研究表明,该检测方法简单可靠,不仅缩小了检测盲区,而且可区分电网低频和孤岛低频。     

模块化多电平储能单元改善并网风电场稳定性研究

由于风能的随机性,风电场存在输出功率和连接点电压波动的问题,为提高风电并网稳定性,提出一种基于模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)拓扑和超级电容结合的储能单元结构。利用拟合函数建立风机数学模型,分析了基于异步发电机风电系统的运行特性;利用逆系统方法将MMC变流器等效电路模型进行线性解耦,对于解耦后子系统设计了以平滑有功功率和稳定接入点电压为目标的控制器。在Matlab/Simulink中搭建了在随机风波动时的仿真模型。仿真结果表明,基于MMC和超级电容的储能单元具有快速的有功和无功补偿能力,电网吸收的有功功率维持恒定,接入点电压稳定在额定值,从而降低了风速变化对电网的冲击,提高了风电并网的稳定性。     

2018年第10期“微网变流器的协调控制”专辑征文启事

正微网是实现新能源规模化开发利用的重要手段,对解决能源危机及环境问题具有重要意义,近年来获得极大关注。微网中含新能源和储能在内的各类能源一般通过电力电子变流器接入,同时微网既能孤岛运行,又能与大电网并网运行。为实现孤岛运行时各变流器之间功率合理分配及并网运行时与大电网之间无缝切换,同时确保两种运行模式下电能质量,需     

永磁直驱同步风电系统并网运行仿真

针对永磁直驱同步风电机组(D-PMSG)并网问题,构建了经背靠背双PWM全功率变流器并网的D-PMSG仿真模型,包括电网电压正常情况下的稳态并网模型和电网电压跌落情况下的并网模型.在系统稳态并网时,运行于最优功率模式,控制逆变器运行于单位功率因数,使风电场有功出力最大;在电网电压跌落时,系统运行于无功补偿模式,为电网提供无功支持,提高系统低电压穿越能力.仿真结果表明所建立的D-PMSG模型不但可以实现最优功率并网而且具有良好的低电压穿越能力.     

风电有功波动功率调节控制研究

风具有间歇性和波动性,随着风电在电力系统中所占比例逐渐增加,风电大规模并网会加剧电网有功功率的不平衡,影响电能质量。该文利用风的自然特性,分解风电波动功率,与电网风力发电计划相结合,基于储能技术,提出一种有功波动功率调节控制方法。依据《风电场接入电力系统技术规定》,灵活利用储能技术和变流器技术,实现对风电场有功波动功率双向快速、准确地调节,消除非允许范围内的风电有功波动功率的影响。实验验证了其控制策略的可行性和有效性。这种方案既能提高风电场输出有功功率质量,又节约了配置储能系统的容量,为风电场调节有功波动功率提供一种有效控制方法。     

基于微电网的并网逆变技术研究综述

并网逆变器是连接微电网和公用电网的核心装置.简单介绍了基于微电网的并网逆变器在公用电网中的主要功能,总结了常见的逆变器拓扑结构.对目前多种实用的逆变控制策略进行了分析和对比,并对同步锁相和孤岛效应检测等微电网并网技术问题及其解决方案作了简单介绍.未来的微电网逆变技术发展趋势是将不同的控制方法进行整合形成复合控制,在向公共电网同步传输有功功率的同时,也能实现无功调节、谐波抑制和故障检测的功能.     

永磁直驱风电机组低电压穿越时的有功和无功协调控制

为提高基于全功率变流器并网的永磁直驱风电机组低电压穿越能力,在深入研究该风电机组运行特性和控制策略的基础上,分析了电网电压跌落过程中引起全功率变流器直流侧电压波动的原因,提出了一种采用机侧变流器控制直流电压稳定,网侧变流器实现最大功率跟踪和有功无功协调的新型控制策略。在低电压穿越过程中,该控制策略根据变流器直流侧电压的变化,通过机侧变流器调节风力发电机的电磁功率,使电网故障期间风电机组的功率波动由发电机转子承担,消除全功率变流器两端的功率不平衡,稳定直流侧电压。并根据电网电压幅值,通过网侧变流器实现对风电机组输出有功和无功的协调控制,抑制电网电压扰动。仿真结果表明本文所提控制策略在电网电压扰动时能有效抑制直流侧电压波动,使永磁直驱风电机组的低电压穿越能力得到显著提高,并能有效实现对电网电压的支持。