光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。     

大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究

建立了大规模并网风光互补发电系统动态分析模型,提出了基于功率变化率改进扰动观察最大功率跟踪算法。风电及光伏系统均采用有功、无功解耦双环电流控制策略。应用静止同步补偿器分析模型的暂态故障电压。含风电、光伏及风光互补运行的电力系统仿真计算验证了该模型的有效性及其功率波动特性和母线电压的暂态影响。仿真结果表明,该风光互补发电系统模型有效降低了输出功率波动,实现了风光系统低电压穿越,确保故障情况下风光系统不脱网运行以及电网安全稳定运行。     

基于虚拟同步机控制的光伏发电带负载控制

本研究提出了以光伏电源代替直流电源的虚拟同步机控制策略,前级通过设置BOOST升压电路将光伏电池输出电压升高,经过后级逆变器将直流电转化为交流电带负载运行。BOOST电路采用最大功率点跟踪控制(采用基于电导增量法的MPPT控制),以此获得光伏最大出力使输出保持在最大功率点,从而最大化利用太阳能。仿真结果表明,设计的光伏虚拟同步机可以模拟实际同步发电机的特性,并且相比于下垂控制为系统提供了惯性和阻尼,进一步验证了所提控制策略的有效性。     

光伏发电双模式运行无缝切换控制策略研究

太阳能光伏发电系统有独立运行和并网运行两种工作模式,实现这两种工作模式的无缝切换,是双模式运行分布式电源发电并网技术的关键问题之一。在分析光伏发电系统特点的基础上,提出一种运行控制策略。该策略为对光伏电源的逆变器进行多环反馈控制,同时在并网过程中加入电压加权控制,离网过程中加入电流加权控制,抑制切换过程中并网电流和负载电压的冲击,波动在电力系统允许的范围之内。采用PSCAD/EMTDC软件对双模式运行光伏发电系统进行仿真分析,仿真结果表明,实现了双模式运行的无缝切换,验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法

并网光伏发电系统的故障穿越是大规模新能源接入电网和灵活调控的技术难题,针对传统光伏发电系统在电网故障条件下穿越控制策略的不足,提出一种基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法。在电网电压突变和跌落情况下能够快速地调整光伏发电系统的工作模式,以适应光伏阵列最大输出功率和并网逆变器额定容量以及最大输出电流的限制,具有稳定性强、跟踪速度快等优点。给出了控制策略总体架构,详细阐述了电网故障控制器运行模式切换策略,建立了模糊神经网络算法的数学模型和实现流程。最后,在Matlab/Simulink平台下搭建了系统仿真模型,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

基于级联逆变器的光伏并网发电系统控制策略

提出了基于混合控制的级联逆变器光伏并网发电系统的双级控制策略。通过控制电流瞬时值反馈滞环控制单元输入电压值为恒定,将输入电压控制和光伏系统并网电流控制解耦,简化了控制器设计。该双级控制策略可在进行最大功率点跟踪(MPPT)的同时保证并网电流质量。对该控制策略进行了分析,对瞬时值反馈单元双环控制器参数进行了设计。最后进行了实验,结果验证了所提出的控制方法的有效性。     

光伏级联DC/DC变换器模式切换稳定性分析及降压运行策略

在光伏直流升压汇集系统中,光伏侧DC/DC变换器通过级联拓扑可实现光伏功率升压直流送出。当光伏输入侧功率差异较大时,级联变换器会在最大功率点跟踪模式和定电压模式间切换,模式切换控制会引起系统稳定性变化。文章以级联隔离升压全桥变换器为研究对象,建立变换器在电导增量法-最大功率点跟踪控制、定电压控制下的小信号输出阻抗模型和级联系统等效阻抗模型,根据阻抗稳定性判据评估控制模式切换下系统稳定性差异。当变换器由最大功率点跟踪模式切换为定电压模式时会降低系统稳定性能,且随着切换控制模式模块数量的增多稳定性显著减小。在此情况下,可采用母线电压降压运行的方案,尽可能使光伏侧DC/DC变换器工作在最大功率点跟踪模式,以维持系统的稳定性。在Matlab/Simulink中搭建级联系统仿真模型,验证了理论分析的正确性。     

孤岛微网中风光储混合建模及仿真研究

针对目前微网系统孤岛运行很难获得最大功率和稳定电压的问题,建立了一种可有效抑制功率和电压波动的风光储微网发电系统模型。光伏和风电环节均采取基于扰动观察法的最大功率跟踪控制策略,保证系统获得最大功率及电压;储能环节采取结合U/f控制和功率、电流双环控制的控制策略,维持系统功率及电压的稳定。结合新疆哈密地区实际光照强度、温度及风速的变化,基于MATLAB/Simulink平台对该微网系统进行了仿真。仿真结果验证了所提模型的可靠性和控制策略的有效性。     

考虑源端动态特性的光伏虚拟同步机多模式运行控制

分布式光伏发电主要以最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方式并网运行,缺乏离网运行能力,且难以为电力系统提供有利于系统稳定的惯量和阻尼。虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)因集成了传统同步机的运行机制以及电力电子设备控制灵活、响应迅速等优势,备受分布式发电领域专家的关注。结合虚拟同步机技术,并考虑光伏电源的时变性和有限性,提出了计及光伏电源动态特征的光伏虚拟同步机(photovoltaic VSG,PV-VSG)及其控制策略。根据光伏出力曲线与特征值分析得到光伏电源稳定运行区域;设计了光伏电源附加控制策略,可防止因光伏电源最大可用功率不足而造成的直流电压跌落,以保证PV-VSG直流侧电压稳定,并可根据负载或调度功率需求提供最有效的功率匹配。所提控制策略可使光伏电源直接通过虚拟同步发电机接入,并实现了离网与并网的灵活可靠运行。仿真分析与实验测试结果均验证了所提控制策略的有效性。     

基于自适应神经网络的光伏发电系统并网控制策略

针对传统并网光伏发电系统在电网故障条件下穿越控制策略的不足,提出一种基于自适应模糊神经网络的光伏发电系统并网控制方法。该方法在电网电压突变和跌落情况下能够快速地调整光伏发电系统的工作模式,以适应光伏阵列最大输出功率和并网逆变器额定容量以及最大输出电流限制,具有稳定性强、跟踪速度快等优点。给出了控制策略总体架构,阐述了电网故障控制器运行模式切换策略,建立了自适应模糊神经网络算法的数学模型。在Matlab/Simulink软件平台下搭建了仿真模型,验证了控制策略的有效性。     

光伏并网发电与有源电力滤波的统一控制研究

论文分析了电能质量光伏并网系统的拓扑结构和工作原理。在此基础上对PQPV系统中谐波抑制和光伏并网最大功率跟踪之间的解耦控制进行了研究,并针对谐波治理过程中负载突变导致系统直流侧电压变化,进而对最大功率输出造成影响这一问题,在PQPV系统的直流侧电压控制环节中引入了输出电流前馈控制,解决了负载变化过程中谐波抑制环节对PQPV系统最大功率跟踪的影响。最后对所提出的前馈控制方法进行了实验研究并得出相应结论。     

具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统

随着光伏发电技术的推广应用,具有无功补偿功能的光伏并网系统对于减轻电网负担、改善供电质量具有重要意义.本文提出了一种具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统.该系统实时检测太阳能电池输出电压和电流、电网电压和负载电流,在实现太阳能电池最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)的同时,还能够实时补偿本地负载的无功电流.由于采用了改进的干扰观测法,MPPT算法的稳定性得到了改善;在逆变控制中应用了单周期控制(One-Cycle Control, OCC)PWM算法,从而提高了控制精度,减小了输出电流的纹波含量.文中给出了仿真和实验结果,验证了设计的合理性.     

基于扰动观察法的光伏电池最大功率跟踪控制

本研究提出了基于扰动观察法的最大功率点跟踪方法。该控制方法以光伏电池的数学模型为基础,检测太阳能发电输出功率的变化,根据检测结果,调整光伏电池的相关参数,以达到最大功率点跟踪的目的。通过Matlab/Simulink仿真,结果表明提出的改进算法能有效提高光伏发电系统的发电效率。     

基于柔性工作点追踪的光伏低电压穿越控制策略

为解决现有光伏并网发电系统低电压穿越控制存在的母线过电压问题,提升并网系统故障恢复能力,本文结合柔性工作点追踪控制原理,提出一种经济有效的基于柔性工作点追踪的低电压穿越控制策略。首先,通过图形近似法快速估算出减载点工作电压,推导出故障期间光伏参考工作点位置,提出光伏输出功率快速减载策略;其次,利用拟合出的光伏电流-电压曲线估算光伏短路电流,通过Lambert-W函数计算出最大功率点电压,进一步提出故障快速恢复策略;最后,本文分别通过Matlab仿真和硬件在环测试平台进行仿真和实验分析。分析结果验证了所提控制策略有较好的故障穿越能力和故障恢复效果,且经济性较好,有助于光伏并网发电技术的推广应用。     

基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪算法

针对光伏发电的突变性及昼发夜停特性提出一种新型的基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪(MPPT)算法。根据实际情况考虑光伏阵列的非线性特性,最大功率点周围光伏电压的振荡及逆变器、滤波器的设计等。为了确保系统采用控制算法的稳定性,MPPT的设计应运而生,在此基础上通过改进算法从光伏系统的电压与电流预测基准电流进而控制光伏并网系统。通过与传统的波动相关控制方法对比给出了仿真结果。仿真结果表明:在光照发生突变时,与传统的波动相关控制法相比,提出的改进算法的跟踪速度较之提升9.3%,并能够准确跟踪光伏并网系统最大功率点,且性能稳定可靠。     

三相单级式光伏发电系统并网控制与仿真

基于三相单级式光伏并网发电系统的电路拓扑结构,提出了一种快速逼近插值算法实现光伏发电的最大功率跟踪,光伏并网采用电压外环和电流内环双闭环控制,通过同步旋转坐标变换结合逆变器的控制,利用比例积分控制实现无功功率与有功功率的独立解耦控制。MATLAB系统仿真结果表明,该方法能够快速稳定地实现单位功率因数最大功率并网,降低并网系统成本,提高光伏并网的电能质量。     

基于无功源的分布式光伏电站无功补偿协调控制系统及方法

基于光伏电站内各无功源(SVC/SVG、逆变器)的无功出力及剩余可调裕度,文中提出一种分布式光伏电站无功补偿器SVC/SVG与逆变器无功负荷协调优化控制的系统及方法。该协调控制方法以分布式光伏电站AVC系统为基础,获取本场站的当前总无功功率,及本场站内各无功源的无功出力及剩余可调裕度,根据特定的优化控制原则,将各无功源的无功值进行重新调整,实现无功功率在无功补偿器SVC/SVG和逆变器之前的优化分配。最后,提出一种基于AVC的分布式光伏电站电压控制系统。系统及方法能够在保证分布式光伏电站并网点电压稳定的条件下,充分利用逆变器的无功补偿能力,降低无功补偿器SVC/SVG的无功出力,达到降低分布式光伏电站无功补偿装置的耗电量的目的。     

基于阻抗源的单相光伏并网系统研究

近年来太阳能并网发电系统得到广泛应用,并网逆变器是系统核心部件,系统中逆变器多采用多级式结构。采用阻抗源代替DC/DC升压装置,在升压的同时稳定逆变桥直流侧电压,保证后级逆变器的稳定工作,使并网电流相位严格跟踪电压相位,实现单位功率因数的并网。由于阻抗源不含开关管,允许桥臂直通短路状态的出现,消除了死区时间,降低成本的同时减小了并网电流的谐波畸变,改善了系统输出。采用文献[1]中的光伏阵列模型,利用改进的电导增量法实现最大功率点,解决跟踪速度及精度的矛盾,证明基于阻抗源的单相光伏并网系统的可靠性。     

电导增量法实现MPPT单级光伏并网逆变器的仿真研究

光伏并网发电系统是光伏系统发展的趋势.本文介绍了单级光伏系统的拓朴结构和工作原理,着重阐述了用电导增量法实现MPPT的基本原理.根据光伏阵列的特性,设计了一套新型的能实现最大功率跟踪的光伏并网逆变器,逆变器采用单级结构,控制部分采用基于DSP ( TMS320LF2407) 控制的最大功率跟踪和电流跟踪控制策略,实现了与网压同步的正弦电流输出以及高功率因数运行.     

基于UPFC/BESS的大电网新能源系统功率波动柔性跟踪控制研究

随着新能源发电技术的快速发展,对大电网新能源系统灵活交流输电技术提出了新的要求。为了解决大电网新能源发电波动性、间歇性及负荷突变等引起的功率波动和电网稳定问题,提出了一种新型基于蓄电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)装置。建立了含风电、光伏发电和UPFC/BESS的大电网新能源系统数学模型,基于广域测量系统(wide area measurement system,WAM S)技术设计出UPFC/BESS关于抑制新能源电力功率波动的柔性跟踪控制方法,该方法使储能装置柔性交换系统的有功功率和无功功率,消除了有功波动对节点电压的影响。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,UPFC/BESS具有较强的有功调节控制能力,能够快速抑制大电网新能源接入系统的负荷与电源功率波动。