光储发电系统的虚拟同步发电控制

介绍了光储发电系统的微电网结构和特性以及在分布式能源系统中承担的重要作用.阐述了虚拟同步发电机技术在并网变流器中的工作原理,说明对增加微电网的惯性和提高电网阻尼的意义.在虚拟同步发电控制的基础上提出直接电流控制的方法,对控制量加入偏移量控制环节保证了指令和电网参数的实施.建立光储仿真模型,通过对比分析了不同环境对模式切换所产生的影响,对控制策略进行验证.仿真验证表明,控制策略对提高微电网的抗干扰能力具有良好效果.     

光储直流微网能量协调控制方法

直流微网中分布式电源出力的随机波动性,不仅会引起直流母线电压大范围波动,还会影响系统的稳定运行。对此,提出了一种光储直流微网能量协调控制方法,实现了因系统功率供需不平衡引起的母线电压波动的快速平抑。该方法优先利用新能源为负荷供电,通过设定并网变换器和储能模块的工作阈值以协调管理各模块间的能量流动,避免直流母线电压小范围波动引起电力电子器件频繁动作,实现能量的最优利用。在并网状态下,直流微网通过并网变换器与大电网进行能量交换;在离网状态下,光伏模块与混合储能模块协调配合给本地负载供电。其中,考虑混合储能模块的充放电裕量,结合超级电容功率密度大和锂电池能量密度高的特点,混合储能模块让超级电容先工作来平衡系统瞬时功率,提高系统的动态响应特性,减少锂电池动作次数,延长使用寿命。锂电池工作后,可以配合超级电容调整直流母线电压,防止超级电容达到饱和的速度过快。仿真验证了所提方法的有效性。     

光储联合运行模式下的储能变流器及控制策略研究

储能设备作为微电网不可或缺的部分,起到平滑功率波动,孤网运行电压支撑的作用.采用多相交错式结构搭建储能变流器,联合光伏发电系统建立微电网模型,分析了多相交错式变流器的优越性能以及参与微网运行的控制策略,最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了控制策略的可行性.     

光储充一体化充电设施设计方案研究

提出光储充一体化充电设施设计方案,该充电设施具备光伏发电、储能、电动汽车充电等功能,重点对其系统主接线方案、主要设备及平面布置方案进行研究和设计。一体化充电设施采用模块化设计,将充电桩、光伏、储能、雨棚等主要设备设施进行整合,实现空间最大化利用;每个模块具有完备的电能配置、视频监控等辅助功能,既可单独使用,也可作为最小单元进行拼接扩展,满足不同场地建设需求。     

风/光/储混合微电网的详细建模与仿真

在风能和太阳能资源丰富的地区建立小型微电网可以缓解能源的供需矛盾,提高经济效益,减少环境污染。针对当前风/光/储混合微电网控制不完善、仿真不充分的问题,利用Matlab/Simulink仿真软件搭建了风/光/储混合微电网三相交流系统的详细仿真模型,并对风、光电源和储能系统分别采用了相应的控制策略。考虑风速、光强的变化,对风/光/储混合微电网在并网和孤岛运行模式下进行了较为全面的仿真分析,仿真结果表明所建立的微电网模型满足功率平衡和公共联结点PCC电压、频率的要求,验证了仿真模型的正确性和控制策略的有效性,并为进一步研究微电网提供了良好的仿真平台。     

光储微电网孤岛系统的储能控制策略

分析了微电网孤岛系统稳定运行、能量供求平衡的机理和常规的微电网孤岛能量管理控制策略,提出一种新型超级电容与蓄电池混合储能系统的功率自适应控制策略,通过对混合储能系统进行上层的能量管理控制,使超级电容和蓄电池输出功率得到合理分配,以满足微电网孤岛运行时的电能质量要求和负荷的功率需求,并且能够提高系统全寿命周期经济性。最后建立了微电网孤岛系统的仿真模型,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了所提策略的有效性,该控制策略优化了蓄电池的工作过程,延长了蓄电池使用寿命,并且不需要数据采集和通信环节,提高了微电网孤岛系统运行的可靠性和稳定性。     

光储联合发电系统的功率振荡特性分析与控制

高渗透光储并网发电系统功率振荡将因缺乏阻尼能力而威胁系统的动态稳定。首先分析通过调节光储系统的有功、无功增加系统阻尼的原理,并在光储联合系统并网功率控制的基础上,提出光储系统基于有功、无功控制的附加阻尼控制策略。该控制策略通过检测光伏侧直流电压变化,实现功率振荡过程中光伏并网逆变器和蓄电池储能系统的控制模式切换,使联合系统具备持续调节注入系统有功、无功功率的能力,并改善电网的阻尼特性。最后,基于渗透率约为30%的光储并网发电仿真系统,验证在系统出现振荡后,光储系统在所提控制策略下,具备通过快速功率调节抑制功率振荡的能力,从而实现多电源协调改善发电系统阻尼的控制目标。     

光储系统中CLLC谐振变换器非对称参数设计

传统CLLC变换器的对称式谐振参数由于光伏储能系统两侧电压和负载特性不同,使得双向工作时频率范围不重合从而产生不必要的额外损耗。为解决对称设计中的问题,提出一种非对称参数设计方法,将两侧参数分别设计使得两侧增益范围不相同,提高了效率。同时为解决非对称式设计参数多、计算困难的问题,设计一种迭代式参数整定方法,使参数能够在有效范围内取到最优值。这种设计既可以降低高频充电造成的额外开关损耗,也可以减轻电池放电时的额外导通损耗,同时有效简化了参数计算的复杂度。仿真与实验的结果均证明了设计的有效性。     

基于PQ-QV-PV节点的光储输出功率主动控制方法

光伏接入配电网易产生电压越限问题,储能的有功调压能力和光伏逆变器的无功调压能力可向配电网提供有功和无功支撑,以减少电压越限并提高光伏的渗透率。通过分析光伏出力波动时光伏逆变器和储能对光伏并网点的电压调节机理,提出了一种基于PQ-QV-PV节点转换的光储输出功率主动控制方法。该方法首先给各个光伏并网点设置一个较小的电压波动范围,其次依照所提的主动控制策略将光伏并网节点类型根据并网点电压水平依次在PQ、QV和PV节点之间进行转换,从而在考虑减少网损的基础上将并网点电压限制在较小的范围内。仿真分析结果表明,该方法能很好地解决光伏接入下的电压越限问题。     

并网变流器的频率耦合阻抗模型及其稳定性分析

可再生能源并网系统中,如光伏、风电以及无功补偿等并网均采用电压源型变流器。变流器与交流电网之间的相互作用会引发新的振荡问题,阻抗模型分析成为研究此类问题的重要方法。多数阻抗模型往往忽略了变流器外环控制和频率耦合的影响,适用于变流器高频动态特性研究,但在分析变流器中低频动态(如次同步振荡)方面不够精确。为弥补这一缺陷,文中针对典型电压源型并网变流器提出了一种频率耦合阻抗模型,同时考虑了互补频率耦合效应和外环控制,采用详细电磁模型时域仿真与辨识验证了阻抗模型推导的正确性。进一步构建并网系统的整体阻抗模型,分析变流器并网系统的稳定性,时域仿真结果证实了所提模型在中低频率振荡分析中的有效性。     

并网变换器直流电压控制的阻抗稳定性分析

针对并网变换器直流电压控制引起的稳定性问题,开展了基于阻抗的稳定性分析,推导了阻抗模型用于建立变换器直流电压控制和交流电流控制之间的相互关系,从而能够确定变换器在整流和逆变工作模式下直流电压控制对系统稳定性的影响.将阻抗模型从d,q坐标系转换到α,β坐标系后可表征直流电压控制动态的频率耦合效应.基于阻抗的稳定性分析结果...     

大规模光伏并网系统谐振机理及稳定性分析

在弱电网下或者装机容量增加时,大规模光伏并网系统易引发谐波谐振,危及光伏电站的正常稳定运行。针对上述问题,以大规模光伏并网系统为研究对象,分别从系统阻尼、闭环控制等角度揭示了大型光伏电站和电网之间的谐振机理。研究结果表明:LCL滤波器自身的有源阻尼策略并不会导致大规模光伏并网系统引发谐振,引发谐振的关键因素在于并网逆变器自身的稳定裕度。电网阻抗、装机容量、系统参数设计、控制策略等因素的综合效应可以使并网逆变器在某一特定条件下运行到临界稳定状态附近而引发谐振,谐振将导致入网电流在相应谐振频段产生大量谐波。如果稳定裕度进一步减小,系统将逐步由谐振状态过渡到振荡、发散等不稳定状态。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于MMC的光伏并网发电系统控制策略研究

传统的二、三电平变换器无法满足高电压、大容量光伏发电系统的要求,因此提出一种基于模块化多电平拓扑(MMC)的光伏发电系统。在此系统中,光伏阵列通过Boost电路后集成于MMC的各个子模块中,这样将有效地降低了开关管的电流应力和电压应力,并且增加了系统的电压和容量。针对系统的控制策略进行研究,通过改变子模块Boost电路中开关管的占空比来稳定子模块电容电压,并网系统的MPPT控制和并网控制则通过逆变电路来实现。此外,提出了该系统的保护控制策略。最后,搭建基于MMC光伏并网发电系统的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果有效地证明了控制策略的正确性。     

基于反激变换器的光伏并网微逆变器设计

光伏并网微逆变器以其高变换效率、最大化系统发电量和扩展灵活等独特优势而备受青睐,目前已有的拓扑结构和控制算法很难兼顾高效简单、寿命长等要求。研究表明,反激式变换器结构简单、输入输出隔离,广泛应用于中小模块电源。在此对基于反激式变换器的微逆变器系统进行研究,建立其在电流连续运行模式下的系统模型,设计双闭环控制方案,并进行了仿真和实验研究,结果证明系统模型的正确性和所设计的控制器具有良好的控制性能和可行性。     

中压并网变流器的模型预测直接电流控制

为了提高三电平中点钳位型中压并网变流器的控制性能,设计了一种新颖的模型预测直接电流控制(MPDCC)策略。新型MPDCC控制器基于虚拟电阻较好地处理了LCL滤波器谐振问题。同时,MPDCC控制器具有较长的预测范围,故基于虚拟电阻的参考项在每个步长内与状态轨迹一起被预测,从而使得控制器做出更准确的决策,获取更高的控制精度。利用仿真平台和实验设备进行了仿真研究和实验验证,结果表明,所提出的方法在电网电压扰动下能表现出较好的稳态特性,同时动态性能也较优。     

光伏并网系统的建模与控制研究

通过建模与仿真,分析研究了三相光伏并网发电系统的控制策略.在一般工况下,建立了太阳能电池的通用数学模型,采用基于电压扰动干扰观测法进行最大功率点跟踪;搭建了三相光伏并网发电系统的结构,并采用空间矢量PWM控制器对逆变器进行并网控制;最后在Matlab/Simulink软件上进行了仿真试验,仿真结果表明该模型能够实现最大功率追踪控制,并能使并网侧逆变器输出的电压、电流跟踪给定参考值,实现功率因数可控的要求.     

弱电网下无功控制对并网变流器稳定性影响分析

可再生能源经变流器接入弱电网时,变流器向电网输出无功功率有利于提高并网点的电压质量,但是无功控制的动态特性对变流器系统的稳定性有重要的影响。为分析此影响,文中建立了采用定无功功率控制策略下变流器的阻抗模型,通过分析无功控制外环动态改变所引起的各元素阻抗特性变化,判断无功控制外环动态对系统稳定性的影响,并采用广义奈奎斯特判据验证上述分析结论。其次,采用特征根轨迹法,分析了无功控制外环比例参数及电网强度的变化对系统稳定性的影响,结果表明弱电网下无功控制外环可能引发中高频振荡问题。最后,基于RT-LAB进行在环仿真验证理论分析结果。     

弱电网下三相并网变流系统全线性自抗扰控制及其小干扰稳定性分析

弱电网下,并网变流器与电网阻抗之间的交互作用,极易诱发系统失稳振荡,进而威胁系统运行安全.线性自抗扰控制拥有优良的频率响应特性,具备改善并网变流器系统阻尼的潜在优势.对此,提出了一种全线性自抗扰控制的并网变流器控制策略,实现了对传统矢量控制中锁相环、电压环、电流环等环节的自抗扰控制替代.进一步,推导获得了计及频率耦合效...     

针对电网阻抗的大型光伏并网系统稳定性分析与提高策略

大型光伏并网系统中,一般采用多逆变器并联结构来提高总的光伏并网系统的容量。由于光伏电站的结构特点,随着并网容量的增加,电网阻抗值相对于某一个光伏发电单元而言将会被等效放大,从而导致逆变器控制策略失效且并网失败。文中在光伏并网系统开关平均模型的基础上,详细分析了电网阻抗对于逆变器输出电压和电流的影响,并针对电网阻抗导致的光伏并网系统的不稳定现象,采用虚拟阻抗思想,通过输出电流反馈,实现指令电流与输出电流的协调配合,等效消除电网阻抗对并网电压稳定性和并网电能质量的影响,从而保证系统的稳定运行。最后,通过仿真分析和试验验证了理论分析的正确性。