适用于多机集群的外部集中扰动式阻抗测量孤岛检测法

现有逆变器并网类新能源电源孤岛检测多采用主动法,但由于多个机组并网时扰动信号相互影响,存在检测盲区,同时可能影响系统电能质量。基于此,提出了一种可同时适用于单机和多机集群的有源孤岛检测方法,采用外部集中扰动方式,避免了多机扰动信号相互干扰,且可普适于逆变器并网类电源、同步发电机等多种类型电源,同时提出了逆变器并网类电源在外来扰动下的测量阻抗模型。利用宽频脉冲注入及高频电抗计算放大了孤岛前后特征量差异,提高了检测灵敏度。另外,通过间歇性过零点短时注入控制,提高了阻抗测算准确度,并降低了主动法对系统的扰动,保证了良好的电能质量,同时降低了对注入装置直流电压等级的要求,保证了实用性和经济性。     

基于PRBS信号注入的电网阻抗在线检测方法

为了实现电网与并网逆变器的稳定运行,提出一种基于PRBS信号注入的电网阻抗在线检测方法。该方法通过并网逆变器向电网注入PRBS扰动信号来获得特定频率的响应电压和扰动电流,然后进行DFT变换,最后得到电网阻抗。仿真结果表明:PRBS注入法对电网的扰动较小,能够更好地测量电网阻抗,检测精度高。     

PRS-789型电压切换装置设计缺陷分析与改进方法

为了实现电网与并网逆变器的稳定运行,提出一种基于PRBS信号注入的电网阻抗在线检测方法。该方法通过并网逆变器向电网注入PRBS扰动信号来获得特定频率的响应电压和扰动电流,然后进行DFT变换,最后得到电网阻抗。仿真结果表明:PRBS注入法对电网的扰动较小,能够更好地测量电网阻抗,检测精度高。     

基于相位簇扰动的下垂控制并网逆变器孤岛检测

传统孤岛检测方法多基于恒功率控制和电流控制的并网逆变器研究,随着下垂控制等其他控制策略并网逆变器的不断发展以及多机并网逆变器的广泛应用,传统孤岛检测方法的有效性受到挑战,必须寻找一种通用性更强的检测方法来适应分布式发电系统的发展。该文首先针对下垂控制策略提出一种基于P-f有功功率环相位簇扰动的孤岛检测方法,根据Goertzel算法提取的各次谐波幅值求和进行孤岛检测,该方法应用于下垂控制并网逆变器中,能够有效地增强抗干扰能力,无盲区地检测出孤岛,并适用于传统并网控制策略和多机并网系统。最后在三相并网逆变器的基础上建立仿真和实验平台,验证了该相位簇扰动主动孤岛检测方法的正确性及优越性。     

基于阻抗特性的IIDG孤岛保护与故障穿越协调运行方法

针对逆变型分布式电源(IIDG)的孤岛保护和故障穿越两种功能存在的运行冲突问题,提出一种基于公共连接点(PCC)阻抗特性的IIDG孤岛保护和故障穿越协调运行方法。基于PCC等效阻抗的传递函数解析模型,分析并网和孤岛运行状态下的阻抗特性。根据孤岛和电压暂态扰动情况下PCC阻抗的变化特征实现了同一逆变器中孤岛和电压暂态扰动现象的同步检测,从而正确执行孤岛保护与故障穿越两种功能。算例表明,所提方法可以有效辨识孤岛和电压暂态扰动现象,协调IIDG的孤岛保护和故障穿越两种功能,对已有的故障穿越和动态无功支撑方法具有较好的兼容性,有利于IIDG主动参与电网调节,更好地适应在配电网中的高渗透并网。     

基于自适应负序电压正反馈的孤岛检测方法

孤岛发生后,在负序电压正反馈环节作用下,并网点产生的负序电压持续增大,通过判断并网点负序电压幅值是否超过阈值进而判断孤岛是否发生。但是,过大的反馈系数会导致逆变器注入负序扰动过大,过小的反馈系数会导致孤岛检测失败。根据负序电压正反馈法的原理提出了基于自适应负序电压正反馈的孤岛检测方法,其具有足够孤岛检测能力的正反馈系数取决于逆变器实时输出功率的大小。改进后的方法在逆变器并网运行时能有效减小注入大电网的负序扰动分量,且孤岛发生后能够在规定时间2 s内实现孤岛检测。通过理论分析和仿真研究,验证了所提方法的可靠性。     

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。     

基于无功电流扰动的孤岛与扰动辨识的研究

为了防止孤岛检测时电网扰动的干扰并提高孤岛与电网扰动辨识的准确率,提出了一种能够减小检测盲区且不带入有功功率扰动的孤岛与电网扰动辨识新方法。该方法是在检测到公共耦合点电压波动后,通过注入周期性无功电流扰动,迫使公共耦合点电压频率出现相应波动。利用小波分析分解公共耦合点电压频率信号得到的高频分量作为特征分量,用神经网络进行孤岛与扰动的辨识。通过理论分析与仿真实验证明该方法能准确辨识孤岛与电网扰动。     

一种特定次谐波阻抗的孤岛检测方法研究

分析了公共耦合点(PCC)处的谐波阻抗测量原理,讨论了注入电流谐波次数的选取方法,研究了计算特定次谐波电压和电流幅值的Goertzel算法,在此基础上设计了基于Goertzel算法计算注入特定次谐波阻抗的孤岛检测方法,通过控制单相并网逆变器的电流,向电网注入特定次谐波电流,检测PCC处谐波阻抗大小来判断孤岛现象是否发生。仿真和实验表明所提孤岛检测方法实用性好、检测盲区小,可应用于分布式电源孤岛检测。     

基于自适应下垂法的有功功率均分控制

在低压孤岛微网中,受到线路阻抗不一致的影响,线路阻抗与并联逆变器的容量不匹配,传统下垂控制方法不能使并联逆变器有功功率达到均分的效果;并且传统下垂控制法反馈信号很难准确的测到线路阻抗后公共节点的电压。针对以上问题,提出了一种自适应的下垂控制方法,该方法具有可变的下垂系数和可变的空载电压,自动调节下垂系数和空载电压来减小并联逆变器有功功率分配的偏差和降低线路阻抗上的电压降。在负荷发生突变和扰动的情况下,利用MALATB2014a/SIMULINK软件平台分别对传统下垂控制和自适应下垂控制进行仿真实验验证,仿真结果验证了自适应下垂控制方法不仅可以使并联逆变器有功功率分配达到均分,还可以大大改善线路阻抗上的电压降。     

微源逆变器多模式运行协调控制策略研究

针对微源逆变器运行过程中存在的无缝切换及负荷功率分配问题,提出一种新的协调控制策略。该策略由直接电压内环、虚拟阻抗环和功率外环构成,其中直接电压内环采用自适应三阶滑模控制,将逆变器始终控制为电压源,避免运行模式变化时内环控制策略的切换,同时提高逆变器的动态性能和抗干扰性能;在分析逆变器闭环等效阻抗及其对功率分配影响机理的基础上,针对不同功率等级逆变器设计虚拟阻抗系数,使其输出阻抗呈阻性并满足功率分配的要求;最后利用下垂特性分别设计功率外环,从而实现并网运行时基于下垂控制的间接恒功率控制和离网运行时的无线对等控制。仿真和实验结果验证了控制策略的有效性。     

微网用分布式电源变流器下垂特性控制策略

分析了微网用分布式电源变流器的工作原理和基于基波电压的等效模型,提出了一种新的微网用分布式电源变流器控制策略。其中基于电压源输出特性的内环电压矢量控制策略,实现了变流器从并网状态到离网状态的无缝切换;基于下垂特性的外环功率控制策略,保证了微网内多台分布式电源变流器的无互联信号线并联应用;基于平移下垂特性曲线的电网二次同步控制策略,实现了变流器离网状态到并网状态的无缝切换。本文对所提出的这一控制策略进行了详细的理论分析,并利用多台容量为25kVA的微网用分布式电源变流器组成的微网系统实验电路,通过实验结果验证了这一控制策略的可行性。     

低压微电网中并网逆变器主动移频式孤岛检测技术

在低压微电网中,线路阻抗、逆变器输出阻抗呈阻性,可以采用有功调幅、无功调频的间接电流型并网逆变器控制策略,该控制策略具有一定的反孤岛能力。推导了电阻、电感和电容负载的幅值和相角的表达式,给出了并网逆变器在孤岛运行时的无功表达式,由此得到电网故障后逆变器输出电压的频率变化数学模型,得到了有功调幅、无功调频的控制策略下逆变器孤岛检测盲区图。提出了频率正反馈的逆变器孤岛检测方法,通过在无功调频控制策略中引入频率正反馈环节,可大大减小逆变器孤岛检测盲区,给出了频率正反馈系数的选取原则。仿真结果表明,理论分析正确,所提出的孤岛检测方法可行。     

一种光伏并网逆变器孤岛检测新方法

当电网出现故障时,在孤岛检测时,常用的无源检测方法和有源检测方法中的有源频率偏移、滑模频率偏移和输出功率扰动法都存在检测盲区。针对这几种方法在孤岛检测时的缺陷,提出了一种主动式孤岛检测新方法,通过脉动负载改变逆变器并网负荷大小,检测逆变器输出电压、频率等来判断孤岛的发生。通过理论分析了该方法具有检测速度快,对电网无影响,无检测盲区。该方法对多台并网运行的光伏逆变器也同样适用。并通过仿真测试和实际产品试验验证了该方法的有效性。     

低压微电网逆变器频率电压协调控制

近年来,分布式发电(Distributed Generation,DG)技术发展迅猛,DG结合本地负载、储能设备等可构成微电网,微电网能够在并网模式与孤岛模式下运行。并网时,DG输出给定的功率,实现能量管理;孤岛运行时,要求DG维持微电网电压和频率稳定。因而微网中逆变器的控制尤为重要。由于传输线阻抗特性不同,本文在低压系统中应采用PV下垂控制,PV下垂控制能够实现孤岛运行时不同DG均分负载,但它是有差调节,电压和频率会存在较大的偏差。本文提出一种改进的PV下垂控制(NPV):加入电压和频率偏差的前馈调节,可实现电压和频率的二次调节。以微电网脱网运行的稳态以及暂态情况分析为例,通过PSCAD仿真以及实验,验证了NPV不但可以实现并网时的能量管理而且还实现了孤岛运行过程中电压和频率的二次调节。     

并联微网逆变器输出功率精确分配研究

为了解决基于传统下垂控制的并联微网逆变器输出功率分配不合理问题,以两逆变器并联运行模型为研究对象,详细分析下垂控制中并联逆变器输出功率分配机理,得出并联逆变器输出功率分配不精确的本质原因是逆变器总输出阻抗和额定容量间的不匹配。进而提出了一种改进下垂控制策略,在电压外环采用准比例谐振(PR)控制,同时虚拟阻抗被引入到电流反馈环,进而使逆变器总输出阻抗近似于虚拟阻抗,通过比例设置虚拟阻抗实现并联逆变器输出功率的精确分配。此外,在功率控制环中引入逆变器输出电压幅值反馈环节,合理选定预设电压,有效改善了虚拟阻抗造成的输出电压降低问题。仿真软件验证了理论分析的正确性。     

单相并联逆变器的并网和孤岛控制策略

基于并网和孤岛控制原理,研究了两台逆变器并联系统的并网和孤岛控制策略。在并网运行时采用电流闭环控制,通过准PR调节器实现零稳态误差调节;在孤岛运行模式时采用下垂控制和虚拟电感实现功率均分和环流抑制目标,并在下垂控制基础上提出了一种混合滤波器平均功率提取方法。仿真结果表明,在孤岛运行模式下,与传统提取方法相比,采用混合滤波器平均功率提取方法能够有效抑制功率振荡,提高系统电能质量。     

非隔离型光伏并网逆变器孤岛检测方法研究

传统的非隔离型光伏并网逆变器孤岛检测方法存在应用局限性强、性能不稳定的缺陷。针对这种现象,提出基于频率移动理论的非隔离型光伏并网逆变器孤岛检测方法。所提方法研究了孤岛效应的产生原因及其检测规范,构建出孤岛检测模型。模型使用基于频率移动理论的孤岛检测电路,对逆变器的电压、频率信号进行采集和主动干扰,获取到存在孤岛效应的逆变器,并随即调用模型断路芯片掐断逆变器输出,避免孤岛效应扩散。实验结果表明,所提方法拥有较强的孤岛检测能力和稳定性,可对现今无法检测到的孤岛效应盲区加以补充。