交直流混合微电网并联双向互联变换器环流抑制与功率控制

针对交直流混合微电网中多台双向互联变流器(Bidirectional interlinking converter,BIC)并联运行时功率流动、分配以及环流问题,提出一种用于多并联BIC的分布式电源管理控制策略,其中每个BIC设计有独立的局部分布式控制器,计算出各自的功率参考值,并可根据不同功率额定值按比例分配,实现两子网间功率流动及不同BIC间的功率分配;此外,在零矢量前馈控制策略的基础上,提出一种虚拟BIC概念,以实现多并联BIC环流抑制。仿真与硬件在环试验结果表明该策略可有效控制两子网间的功率流动及多模块间环流抑制。     

微电网逆变器并联控制策略研究

随着电力电子技术的日益发展,基于逆变器的分布式发电得到了大规模应用。多模块并联运行以扩大电源容量是当今电源变换技术发展的重要方向之一,大大提高了系统的灵活性和可靠性。但同时,多台逆变器的并联系统也存在着一些问题亟待解决。介绍和分析了针对并联逆变器间负荷均分问题,并提出了带有虚拟阻抗的下垂控制方式的控制策略。首先介绍了当今常用的主要逆变器并联控制技术,其中下垂控制的无互连线控制技术具有明显的优势和发展潜力。然后介绍了两台逆变器的并联系统,并从理论和仿真中引出了由于各逆变器间的参数差异而产生环流的问题。接着介绍了下垂控制与虚拟阻抗控制策略,以解决由于环流造成的负载功率不均分问题。最后,在simulink中进行了仿真中,得出了加入虚拟阻抗控制后的下垂控制方式,在工频和高频情况下,都能很好地做到功率均分,且改善输出电压的波形畸变,验证了结论的正确性。     

分布式屋顶光伏接入下并网功率平衡控制方法

由于逆变器间电流的有效值相差较大,传统的分布式屋顶光伏接入下并网容易出现失衡问题。提出一种分布式屋顶光伏接入下并网功率平衡控制方法。根据分布式屋顶光伏接入并网原理,建立分布式屋顶光伏接入并网结构模型,确定光伏阵列和逆变器的数学模型;采用矢量图表达分布式屋顶光伏接入并网功率平衡变化,确定并网零序电压与逆变器三相输出电压之间的矢量关系;计算逆变器三相额定功率、三相功率误差及零序分量的幅值和相位,设计零序分量叠加的逆变器相间功率控制框图,使逆变器相间功率平衡。确定仿真参数,设置实验工况条件,仿真控制结果：在并网功率失衡不严重的工况1条件下,该文研究方法的电流有效值相差±0.01 A,小于其他2种对比方法;在并网功率失衡严重的工况2条件下,该文研究方法的电流有效值相差±0.02 A,远小于其他2种对比方法。说明该文方法的控制性能优于其他2种对比方法,具有较大的应用价值。     

新能源并网三电平逆变器并联系统中点电位平衡及环流抑制

虽然三电平并网逆变器并联系统可以提高功率等级,但存在中点电位不平衡及零序环流问题。文章在分析中点电位波动及零序环流产生机理的基础上,提出了基于双调制波载波脉宽调制(DWMPWM)配合零序环流控制器的综合调制算法。通过PI闭环控制零序环流,将所得到的偏置量注入到调制波之中,并将每相调制波进行正负分解得到两组调制波,增加了零状态占空比的调节自由度,解决了零序环流问题和高调制度及任意功率因数范围内的中点电位不平衡问题;无须进行空间矢量调制(SVPWM)的复杂矢量计算,算法更为简单。在Simulink和RTDS中分别搭建了仿真模型,仿真结果表明,采取双调制波载波配合环流控制器综合调制算法,可以快速地使中点电位趋于平衡,有效抑制零序环流。文章所提算法可用于解决高电压、大功率新能源并网三电平逆变器并联系统中点电位平衡问题及零序环流问题。     

潮流能发电并联逆变器零序环流抑制方法研究

为提高潮流能发电系统功率等级,三相逆变器采用多模块并联技术。为抑制并联运行时的零序环流,通过建立和分析零序环流闭环控制模型可知:零序环流闭环控制中的主要扰动为零序调制电压。针对扰动为频谱离散的周期性信号的特性,提出一种新的零序环流抑制方法。该方法利用梳状滤波器代替传统的增益恒定的反馈函数,来提高谐波频率处的反馈增益从而提高系统抗扰动的能力。通过在梳妆滤波器中增加低通滤波器来提高系统稳定性,并提出通过减小延时时间对波峰频率矫正的方法;通过降低直流增益防止电网零序电压漂移。仿真和实验结果证明该方法能有效抑制零序环流。     

不同功率等级逆变器并联的改进下垂控制策略研究

针对多样性分布式电源(distributed power generation,DPG)在阻感性的低压微网中并联运行时线路阻抗不一致的特点,在传统无功下垂控制中加入电压补偿改善无功功率的分配效果,但分配精度较低,DPG间产生无功环流。该文提出一种不同功率等级逆变器并联的改进下垂控制策略,利用虚拟阻抗技术改善逆变器等效输出阻抗,提高系统对感性下垂控制策略的适用性;在无功下垂控制添加电压补偿的基础上,设计了具有自适应性的无功下垂系数,实现对无功输出的调节。搭建的Simulink模型仿真结果表明所提策略可将无功功率的分配误差由2.08%降到0.56%,有效抑制无功环流,保证微电网的稳定运行。     

分布式电源并网系统的研究

随着目前电力短缺的加剧,分布式电源与区域电网并联运行的趋势越来越明显.在分布式发电装置与电网并联运行的模式下,通过分析逆变型分布式电源＂负荷＂特性,提出基于功率电流双环控制策略的逆变控制系统.通过合理选取功率控制环、电流控制环、软件锁相环的PI控制器参数,可以使得分布式发电并网逆变装置具有良好的稳态及动态性能.通过在MATLAB上实现的仿真模型证明该控制系统能较好地维持逆变型分布式电源恒功率电压源的拟负荷外特性,控制灵活,反应迅速.     

孤立电网条件下电压源逆变器并网稳定性研究

重点研究了利用下垂控制策略的电压源型逆变器与孤立电网并联运行时,由功率不平衡引起的系统频率波动对逆变器并网稳定性造成的影响。首先建立了基于电压电流双环控制的逆变器状态空间模型,利用参数敏感度分析方法,证明了电压源逆变器在旋转坐标系下采用比例积分控制器时,其并网电流稳定性几乎不受系统频率波动的影响。在此基础上,采用了一种改进的下垂功率控制器,改善了逆变器与孤立电网并联运行时,其功率调节的动态特性;最后通过仿真验证了所提理论及算法的有效性。     

混合调制并联型双频单相并网逆变器拓扑及控制方法研究

为提高单相并网逆变器的效率和并网电流质量,提出一种混合调制双频单相并网逆变器。该逆变器的功率单元和消谐单元并联于电网的两侧,并具有各自的母线,这种结构可实现拓扑结构解耦,降低控制系统的实现难度。功率单元工作在逆变模式,采用低开关频率,将交流电能输送到电网。消谐单元工作在整流模式,采用高开关频率,产生消谐电流以抑制并网电流的谐波。为进一步减小开关损耗,功率单元使用单极性调制方法。为提高消谐性能和便于控制,消谐单元使用双极性调制。实验结果表明,混合调制双频单相并网逆变器能利用谐波对消原理消除并网电流谐波,可有效降低逆变器的功率器件损耗。     

串并联逆变器组合系统综述

主要介绍了四种以逆变器为标准化模块的串并联组合系统,其优点是可以缩短开发周期、降低开发成本、提高系统可靠性等。对该系统而言,关键是如何实现模块间的功率均衡和分布式、冗余控制。本文在现有文献的基础上分析讨论并总结了四种串并联逆变器组合系统的控制策略和未来的发展趋势,指出IPOP逆变器系统不仅实现了功率均衡,并且实现了分布式和冗余控制,而对于另外三种逆变器系统的研究目前尚停留在功率均衡控制策略上,分布式和冗余控制有待进一步研究。     

基于自适应虚拟阻抗的分布式电源并联控制策略

当传统下垂控制策略应用于低电压微电网分布式电源并联系统时,其等效输出阻抗易受线路阻抗的影响而呈阻性,致使无功功率不能完成精准分配,破坏微电网系统的稳定性。因此,分析了低电压微电网系统的等效输出阻抗,并提出将自适应虚拟阻抗添加到电压电流双闭环控制方法,结合下垂特性可实现无功和有功功率的解耦,还能对产生的环流进行有效抑制;又利用CAN通讯技术通过引入电压补偿信号在线监测无功功率分配,以提高各分布式电源无功功率的分配精准度。最后通过在仿真平台建立两台逆变器并联运行模型,验证了该方法的可行性和稳定性。     

一种输出并联双Cuk并网逆变器

提出一种由两个Cuk变换器通过输入串联、输出并联的方式组合而成的单级非隔离双Cuk逆变器。介绍该逆变器的电路结构,并分析其单电源供电时的工作原理。针对输入电容电压的均衡问题,给出两种解决方法,并选择调制波修正法作为最终的实现方法。该文采用带电网电压前馈的并网电流控制策略,实现双Cuk逆变器的单位功率因数并网。试验结果验证了理论分析和仿真研究的正确性。     

级联H桥光伏并网逆变器的无锁相环控制策略

级联H桥光伏并网系统采用多电平调制方法和各模块独立的MPPT控制,具有较高的效率,但是系统控制性能受锁相环影响较大,当电网电压畸变时锁相环的测量准确度会受到严重影响,使系统控制性能下降,尤其是在功率不平衡的情况下会出现过调制,导致系统不稳定。为此,提出一种应用在级联H桥光伏并网逆变器的无锁相环控制策略。该策略在基于无功补偿的级联H桥光伏并网逆变器控制策略的基础上,采用电网电压基波同步信号算法,在电网电压畸变时无需锁相环即可获取与电网电压基波同频同相的正、余弦信号,较好地满足了系统在功率平衡、功率不平衡2种工作状态下的控制要求。仿真结果和实验结果都验证了所提控制策略的有效性。     

基于下垂控制的三电平逆变器并联技术仿真研究

文章针对下垂控制技术进行分析,将下垂控制技术应用于三电平逆变器并联系统,对并联逆变器系统中频率偏差(有功环流)、幅值偏差(无功环流)特性进行了研究。最后通过仿真验证基于下垂控制策略的逆变器并联系统的运行效果,结果表明,下垂控制技术能较好地协调微电网中逆变器并联运行时的功率分配及电压稳定。     

新型孤岛微网主从控制策略研究

为降低传统主从控制中对主电源的依赖,提高微网功率调节能力,提出了采用对等控制的储能逆变器作为主电源,采用功率控制的分布式电源逆变器作为从电源的新型主从控制策略。搭建了光伏电池模型,设计了其接口变流器的控制策略,以保证光伏最大功率输出。给出了传统主从控制策略中主电源V/f及从电源PQ控制原理,并采用相角下垂控制对主电源控制方法进行改进,使储能逆变器共同作为主电源运行,最终形成新型主从控制策略。应用相角下垂控制有效克服了频率下垂控制频率偏差的问题。最后依据上海电气中央研究院微网一期工程搭建了微网仿真模型,在孤岛运行模式下进行传统主从控制和新型主从控制策略的对比仿真研究。结果表明,新型主从控制策略不仅可以保证微网稳定运行,而且相对于传统主从控制可有效降低对单台主电源的依赖,增强了微网的稳定性,同时提高了微网功率调节能力,更大范围平衡分布式电源和负载的波动。     

面向用户的多分布式电源并联优化控制技术研究

采用传统下垂控制的多分布式电源并联系统中,由于线路阻抗和本地负荷不同以及控制单元逻辑复杂、控制参数设置差异等原因,使各分布式电源有功无功功率输出不能按容量均分,导致产生系统环流。对此,提出一种改进的分布式电源并联下垂控制策略,即在传统U-Q下垂控制中加入无功补偿,将有功下垂前置到直流侧DC/DC斩波器环节,最终最大限度减小分布式电源并联变流器有功、无功之间相互耦合影响,有效改善分布式电源多机并联时有功/无功功率分配精度,降低系统环流。最后,通过Matlab/Simulink仿真平台验证了该策略的有效性和可行性。     

基于DE-RBF混合优化算法的微电网自适应下垂控制策略

孤岛微电网因线路阻抗各异,采用传统下垂控制无法实现功率按分布式电源容量比例分配,会产生电压/频率偏差。为此,提出一种基于DE-RBF混合优化算法的自适应下垂控制策略。首先,构建下垂控制的两逆变器并联微电网系统动态模型,应用差分进化（differential evolution,DE）算法获得多个平衡点的优化下垂控制参数。为提高系统的动态响应速度与稳定性,通过训练径向基（radial basis function,RBF）神经网络,对每个平衡点参数进行校正。进而,通过增加RBF神经网络的隐含层数量,推广至多个逆变器并联微电网。以采集的有功功率和无功功率作为训练数据,输出最优下垂系数,实现微电网的自适应下垂控制。最后,搭建Matlab/Simulink仿真平台,验证了所提自适应下垂控制方法相比于传统下垂控制,系统响应速度快,功率按照分布式电源容量比例分配。     

500 kW光伏发电系统并网逆变器

介绍了500 kW光伏并网逆变器的系统结构和工作原理,采用了IGBT功率模块并联技术来提高系统容量,并对主回路参数的设计方法进行了研究。在此基础上研制了一台500 kW光伏并网逆变器的样机,进行了试验研究,试验结果证明该样机运行稳定,性能可靠,具有较强的实用性。     

交流型微网指定次电压谐波主动补偿策略

微电网中电力电子变换器,以及局部非线性负荷的普遍存在,使得谐波污染已经成为影响微电网电能质量的重要因素。根据分布式电源接口逆变器,提出了一种基于两相静止αβ坐标系的微电网孤岛运行下的电压谐波补偿控制策略,有效地降低了微电网电压谐波畸变率。考虑到分布式电源的有功输出,采用了指定次谐波补偿控制策略,节省分布式电源用于补偿的功率,实现了微电网电能质量柔性控制;最后,在MATLAB/SIMULINK中对所提控制策略进行了验证     

微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略

针对在微电网孤岛模式下并联运行的分布式电源采用传统下垂控制策略时存在无功功率受并网线路阻抗影响较大、电压偏离额定值等问题,提出了微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:初级控制层针对分布式电源无功功率受并网线路阻抗影响较大问题,提出变系数法下垂控制策略,根据下垂特性和线路特性约束方程调整下垂系数,实现无功功率精确分配;二级控制层应用多智能体一致性算法维持微电网电压稳定。仿真模型使用PSCAD/EMTDC搭建,结果表明,分层优化策略使无功功率合理分配的同时提高了微电网电压水平。