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     

直流储能型准Z源光伏并网逆变器

针对光伏并网发电系统因输入波动所引发的功率不平衡问题,提出一种具有连续电流输入的储能型准Z源逆变器解决方案。详细推导了小信号激励下该逆变器的数学模型,采用母线电压控制和网侧电流控制的并网策略,构建了一套储能电池功率与电流双闭环控制的充放电管理方法,以实现对光伏电池输出功率波动的抑制。与此同时,在MATLAB/Simulink环境下搭建了直流储能型准Z源光伏并网系统的全套仿真模型及相关工况仿真研究,系统良好的静、动态仿真结果显示,所提出的设计方案与控制方法能够有效解决并网型光伏系统的功率不平衡问题。     

Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略

Z源逆变器(ZSI)/准Z源逆变器(qZSI)利用独特的阻抗源网络和直通调制手段,可在单级系统中同时实现升/降压和直流-交流逆变的功能,适用于具有较大输入电压变化的光伏并网发电系统。本文以具有连续电流输入的电压源型准Z源逆变器为例,分析了基于ZSI/qZSI的光伏并网系统工作原理;针对ZSI/qZSI特殊的直通占空比与逆变调制系数制约关系,推导出ZSI/qZSI正常工作条件下的电容电压范围,提出ZSI/qZSI光伏并网系统的电容电压恒压控制策略。该控制策略将最大功率点跟踪(功率控制)和光伏系统入网电流控制(电能质量控制)解耦,简化了控制器设计,实现了ZSI/qZSI光伏并网系统的闭环控制和最大功率点跟踪,同时可确保在同等输出输入电压比的情况下开关器件电压应力最小。     

Z源逆变器光伏并网控制策略研究

Z源变换器因其具有的诸多优点,成为当今研究的热点.首先对基于Z源变换器光伏并网发电系统的工作原理进行了分析,建立了平均状态模型;在此基础上设计了相应的控制器,其特点为:针对系统各部分时域响应特点实现了系统解耦控制,实现了最大功率跟踪与同步并网的要求;采用新的Z源升压控制方案,以适应光伏电池输入电压变化范围较大的特点;采用新型功率扰动的最大功率跟踪方案,保证了并网电流的稳定性.实验仿真证明了控制器的有效性.     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动.以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能.光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制.在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理.在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环.系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能.当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定.对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效.     

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。     

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。     

基于MATLAB/Simulink的准Z源光伏并网发电系统的仿真研究

为了解决光伏并网发电系统输入电压变化范围较大的问题,分析了准Z源光伏并网发电系统的工作原理;采用电容电压恒压控制策略,实现了准Z源光伏并网系统的闭环控制和最大功率点跟踪,并在MATLAB/Simulink环境下建立了准Z源光伏并网发电系统的仿真模型进行验证。仿真结果表明:准Z源逆变器能很好地适应输入电压变化大的光伏发电系统,采用的控制策略控制精度高,响应速度快。     

储能用宽范围输入改进型串联Z源逆变器

针对储能用逆变器提出一种带有旁路开关的改进型串联Z源拓扑,在电池电压较高时将Z源网络切除,保留原串联Z源逆变器优势的同时,其降压模式工作特性与传统电压源逆变器相同,Z源网络不产生损耗,且可实现能量双向流动.首先对改进型串联Z源逆变器的工作模态进行了分析,推导了输入输出电压关系,并给出了Z源网络参数设计原则.然后给出了一种输入电压前馈、电容电压反馈的直流链电压控制策略,最后通过仿真与实验证实了拓扑与控制策略的有效性.     

单相光伏并网发电系统控制方法的研究

提出一种单相并网逆变控制算法,在传统单环PI控制的基础上加入电压环,提高了直流母线电压的稳定性,使系统更加可靠。在此基础上,提出基于变步长扰动观测的光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)策略,实现单相光伏并网发电系统最大输出功率点的快速、稳定跟踪。仿真和样机实验结果证明了所提方案的有效性。