光伏逆变器基于H5桥的谐波电流改善分析

介绍了光伏逆变器电流谐波对电网的影响,并从电网电压谐波污染、直流母线谐波、死区效应等3方面阐述了光伏逆变器输出谐波产生的来源。同时介绍了光伏逆变器H5桥拓扑结构、双闭环控制方法及脉宽调制(PWM)谐波分析。在此基础上,详细介绍了死区效应产生谐波电流的原理、如何采用死区补偿的方法抑制谐波电流、直流母线电压谐波成分分析及直流母线谐波抑制方法。并通过实验测试对比数据,验证了死区补偿方法和直流母线谐波抑制方法对光伏逆变器输出电流谐波含量有很明显的改善作用。     

宽输入电压范围MPPT控制算法

针对单相双级式光伏并网逆变器中,当光伏输入电压高于直流母线时最大功率点跟踪(MPPT)控制算法失效的问题,提出宽输入电压范围MPPT控制算法。该算法在光伏输入电压低于直流母线电压的情况下扰动Boost电路的占空比;在高于直流母线电压的情况下扰动母线参考电压,并在临界电压附近设置滞环以避免控制算法频繁切换。该算法很好地解决了低电压和高电压情况下MPPT的准确性问题。通过Matlab/Simulink仿真和样机试验,验证了该算法具有跟踪电压范围宽、动态性能好、稳定可靠的优点。     

直流微电网电压等级的选择及其稳定控制策略研究

针对直流微电网电压等级的选择与确定,在已有直流标准和直流工程电压等级基础上,考虑微电网容量和供电半径,进行运行损耗计算,从而选择最优的直流母线电压等级。针对直流微电网电压稳定控制,并网运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定,AC/DC逆变器控制直流微电网并网功率。孤岛运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定。在PSCAD/EMTDC中搭建直流微电网仿真模型,进行不同运行模式下的电压稳定控制策略仿真验证。结果表明,所采用的电压稳定控制策略,在光伏发电功率和负荷功率波动的情况下,能很好地控制直流微电网电压稳定。     

民用建筑低压直流配电系统的项目应用

以某研发办公大楼项目设计为例,分析了民用建筑低压直流配电不同电压的供电半径,确定了低压直流电压等级;对比了单极、双极母线架构的优缺点,选择了适合项目规模的双极母线架构;讨论了数据中心不同高压直流供电架构的效率与可靠性,并介绍了一种结合光伏发电的市电+光伏高压直流双路电源的数据中心供电方案.提出建筑内的储能蓄电池与传统U...     

光伏并网系统控制策略研究与仿真

在分析光伏并网逆变器的基础上,建立了三相光伏并网逆变器在dq坐标系下的数学模型,采用适用于单级分布式光伏电源逆变器的双环控制结构,将直流侧母线电压控制作为外环,实现直流母线电压的稳定控制;并网电流控制环节作为内环,控制输出电流的稳定,在控制策略上改进了非线性关系对逆变器产生的控制影响.通过仿真验证表明,逆变器输出电流与电网同频同相,提高了电能质量,具有较好的快速性和稳定性.     

不平衡故障下光伏并网系统控制策略研究

电网不平衡故障下,两级式光伏逆变器的直流母线电压及并网电流会不稳定,从而导致光伏逆变器由于过压或者过流而脱网,而光伏逆变器的脱网又会恶化电网系统的安全运行,从而造成更为严重的事故。针对这一问题,首先在分析三相光伏并网逆变系统结构及控制的基础上,提出电网故障下保持系统直流母线电压及并网电流稳定的控制策略,并且采用所提控制策略下的光伏并网逆变器能够在电网故障期间对其提供一定的无功支持。最后,搭建了三相光伏并网逆变系统的数字仿真及物理实验平台,结果验证了所提控制策略在电网不平衡故障下的有效性与优越性。     

三相光储发电系统并网电压穿越控制策略及其仿真分析

为了提高逆变器电压控制精度,提出了一种三相光储发电系统并网电压穿越控制策略,并通过仿真测试分析了配电网正常工作状态下系统的控制方案。研究结果表明:储能系统需要根据光伏发电单元的功率变化对直流母线功率进行调整,由此实现整个发电系统保持恒定的输出功率状态。光伏系统输出功率达到0.4 s时从9.2 kW减小为5.3 kW,并在0.8 s时恢复正常光强,这时光伏输出功率也重新变为9.2 kW。锂电池保持恒定的SOC值,在光强减小到600 W/m~2时,形成了比并网功率更低的输出功率,引起直流母线出现功率波动的情况。通过储能单元来实现恒定的直流母线功率,并网电流与直流母线电压都处于稳定的状态。     

基于双侧电压反馈控制策略的并网光伏系统电压稳定性研究

针对低电压穿越下并网光伏直流系统不稳定的问题,提出一种改进的双侧电压控制策略。前级变流电路引入电压反馈控制,形成电压反馈与最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)的混合控制,结合并网逆变器的电压反馈环路,在电压穿越时,对并网光伏直流系统进行综合控制,同时,为了实现前级电路电压控制和功率控制的自动均衡,基于母线电压实时值设计电压反馈环路和MPPT环路的自适应权重系数。为了证明改进策略在低电压穿越时对直流系统的稳定作用,基于RT-LAB平台搭建并网光伏系统的半实物测试环境,测试结果表明:相比于传统控制策略,在不采用Chopper电阻的情况下,双侧电压反馈控制策略能够在低电压穿越时将直流电压变化量从136 V降低到60.5 V,同时还能将并网冲击功率从3 955 W降低到2 264 W,不仅降低了变流电路的电流应力,还提升了光伏系统在低电压穿越时的稳定工作能力。     

基于双侧电压反馈控制策略的并网光伏系统电压稳定性研究

针对低电压穿越下并网光伏直流系统不稳定的问题,提出一种改进的双侧电压控制策略。前级变流电路引入电压反馈控制,形成电压反馈与最大功率跟踪（maximum power point tracking,MPPT）的混合控制,结合并网逆变器的电压反馈环路,在电压穿越时,对并网光伏直流系统进行综合控制,同时,为了实现前级电路电压控制和功率控制的自动均衡,基于母线电压实时值设计电压反馈环路和MPPT环路的自适应权重系数。为了证明改进策略在低电压穿越时对直流系统的稳定作用,基于RT-LAB平台搭建并网光伏系统的半实物测试环境,测试结果表明：相比于传统控制策略,在不采用Chopper电阻的情况下,双侧电压反馈控制策略能够在低电压穿越时将直流电压变化量从136 V降低到60.5 V,同时还能将并网冲击功率从3 955 W降低到2 264 W,不仅降低了变流电路的电流应力,还提升了光伏系统在低电压穿越时的稳定工作能力。     

光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略

光伏并网逆变器输出电压中的直流分量会给逆变器、电网以及负载带来危害,为此,提出了一种基于重复控制思想的光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略。分析了光伏并网逆变器输出电压直流分量的产生原因。引入重复控制思想,以载波周期为单位检测光伏并网逆变器输出电压直流分量,并将每个载波周期检测得到的输出电压直流分量结果之和作为反馈与输出电压PI控制环一起调整正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)占空比,实现对光伏并网逆变器输出电压直流分量的补偿。实验结果验证了该策略的可行性。     

金升阳盛装亮相2016上海国际太阳能产业及光伏工程展

正近期,"第十届(2016)上海国际太阳能产业及光伏工程展览会暨论坛(SNEC)"顺利落幕。展会现场,金升阳公司新推出的新一代PV15/40-29Bxx系列光伏电源,备受关注。PV15/40-29Bxx系列是金升阳基于光伏汇流箱和逆变器行业要求电压提升到1500VDC的市场趋势而研发生产的光伏电源新品。该系列产品可直接从1500V高压母线端取电为光伏系统的监控电路供电,从而简化光伏系统电路的设计,避免采用市电或蓄电池供电而引     

共直流母线开绕组异步电机零序环流抑制策略研究

相比于传统的单逆变器驱动异步电机调速系统,双逆变器供电开绕组异步电机(open-end winding induction motor,OEW-IM)系统具有容错性高、拓扑结构灵活、直流侧电压等级低等优点。但是,当双逆变器采用共直流母线接线方式时,共模电压会通过直流母线形成环流,产生额外损耗,影响系统效率和带载能力,加剧系统的老化。逆变器非理想因素和电机零序反电动势是产生零序环流的主要原因。该文针对共直流母线OEW-IM中零序环流抑制问题,提出了一种共模电压可控的空间矢量PWM调制方案。通过对单台逆变器共模电压的主动控制,实现对零序环流的抑制。同时,该空间矢量调制方案能够较好地抑制逆变器对地共模电压,进而有益于电机轴电流的抑制。通过构建共直流母线OEW-IM仿真和实验平台,对所提零序环流抑制策略的可行性和有效性进行了仿真和实验验证。     

基于改进一阶LADRC光伏逆变器母线电压控制

两级式光伏逆变器的中间直流母线电压的稳定性是光伏逆变器良好的发电质量和长期运行的关键。光伏逆变器的发电功率易受到光照强度、温度等环境因素的影响,该功率波动会在直流母线电压上产生较大扰动。为了提升直流母线电压的抗扰性,改善逆变器的控制性能,提出了一种基于改进一阶线性自抗扰控制（LADRC）的光伏逆变器母线电压控制策略。采用改进一阶LADRC对逆变器双环控制中的电压外环控制器进行设计。在传统LADRC的线性扩张状态观测器的基础上,将状态变量表达式中系统控制量的分量去除,使得状态变量的观测误差方程中只含有与系统输入量相关的误差分量,减小了状态变量的观测误差。新增状态变量并引入前一控制周期的系统控制量,根据总和扰动表达式对总和扰动重新进行估计并补偿。在频域上对改进LADRC的控制性能进行分析,相较传统LADRC而言,改进LADRC的系统带宽增大,动态跟踪能力增强,在中低频段具有更小的扰动增益。仿真和试验表明改进LADRC具有更短的调节时间,系统动态性能具有较好的提升,直流母线电压的抗扰性增强。     

一种交错并联型九电平光伏逆变器

随着光伏发电在电源结构中的比重逐步提高,光伏发电平价上网的需求也日益迫切。采用1500V光伏组件,可以有效降低光伏电站的线缆成本和损耗,对光伏平价上网的早日实现至关重要。面向1500V组串型逆变器应用,传统的两电平和T型三电平拓扑的开关元件电压应力大幅提升,效率和功率密度难以优化。为了进一步提高逆变器功率密度,该文提出交错并联型有源中点钳位九电平逆变器拓扑及其调制和控制策略,并通过耦合电感的合理设计抑制交错并联拓扑的并联环流。与常规逆变器相比,提出的电路在1500V电压下可取得更高的效率和功率密度,适合光伏系统应用。论文构建实验样机,验证所提出的拓扑和调制及控制策略的有效性。     

国内外全直流供电建筑案例对比分析

分析了国内外全直流供电建筑的相关信息,对比发现国外直流建筑案例建成时间较早、规模较小,国内直流建筑案例建成时间较晚,实际应用建筑居多,规模较大。国内外全直流供电建筑的电力系统架构大同小异,均采用2～3级电压等级直流母线,高电压等级电压为380 V左右,低电压等级电压为48 V左右。全直流供电建筑的案例表明直流供电技术已经成熟稳定,具有替代交流供电成为建筑首选电力系统的潜力。     

特高压直流分层接入方式下换流母线电压的稳定性

特高压直流分层接入交流电网的新方式可提高受端电网接纳直流功率的能力,从电网结构、直流控制方式等方面合理分析特高压直流分层落点近区500 k V层和1 000 k V层换流母线的电压稳定性问题亟待深入研究。为此首先分析了不同层逆变器的功率输出特性,并基于降阶雅克比矩阵推导了换流母线处电压稳定性因子的计算方法,进而提出了分层接入方式下各层换流母线的电压稳定性判据,判据表明综合电压稳定性因子越接近于0说明系统的电压稳定水平越好。利用该判据,分析了不同直流控制方式下电压稳定性的差异,得到了不同控制方式下电压稳定性的排序。从排序看出,整流站采用定电流控制或定功率控制、逆变站高低端逆变器都采用定电压控制的综合电压稳定性因子最小,为0.314 0,说明各层换流母线电压稳定水平最好;整流站采用定功率控制、逆变站高低端逆变器都采用定熄弧角控制的综合电压稳定性因子最大,为0.672 8,说明各层换流母线电压稳定水平最差。同时研究了直流功率输送水平对换流母线电压稳定的影响。最终得出的结论为:整流站控制方式由定功率变为定电流,或者逆变站高低端逆变器控制方式由定熄弧角变为定电压都能够提高分层直流落点处电压稳定水平;相对低的直流功率输送水平也对提高各层换流母线处电压稳定性有利。最后,以锡盟—泰州直流输电工程为背景的算例仿真证明了该分析方法的合理性和有效性。     

准Z源型三相并网光伏发电系统控制策略

为解决三相准Z源逆变器光伏并网高性能控制与系统成本之间的矛盾,提出了一种基于准Z源网络拓扑的单变量电导增量最大功率点跟踪算法,仅需检测直流环节的电流就可以实现对光伏电池阵列的最大输出功率跟踪,降低了检测系统成本,提高了跟踪速度。为提高逆变器直流侧电压利用率,降低开关器件的电压应力,采用了三次谐波注入脉宽调制方式。为提高逆变器性能,采用了直流升压和并网逆变两级控制思想、多闭环协调控制策略,其中功率外环通过调节直通占空比实现最大功率点跟踪;直流侧电容电压闭环完成直流母线电压的间接稳压控制和并网有功指令电流生成;电流内环实现对并网电流精确控制。仿真和实验结果证明了控制策略的正确性和可行性。     

基于虚拟直流发电机的光伏系统控制策略

为了消除了光照强度、负荷等突然变化对光伏系统的影响,并提高光伏系统运行的稳定性与抗扰性,本文在分析虚拟直流发电机(VDG)原理与优势的基础上,采用了将虚拟直流发电机应用到光伏系统控制策略中,由此构成光伏系统的MPPT+VDG双级控制策略,并把该控制策略应用于直流微网中的方法。Matlab/Simulink仿真结果表明,当负荷、光照强度分别发生突变时,采用MPPT+VDG双级控制的光伏系统的母线电压的波动幅值为55 V、71 V,明显小于MPPT控制的光伏系统的母线电压的波动幅值97 V、101 V,与此同时含有双级控制光伏系统的直流微网在负荷、光照强度分别发生突变时的母线电压波动大小为26.7 V、17.7 V,小于普通控制的直流微网的母线电压波动28.5 V、20 V,而且蓄电池切换次数为2次、0次也明显小于普通控制时蓄电池切换次数4次、2次。由仿真结果可知本文所提的控制策略能够提高光伏系统运行的稳定性与抗扰性。     

不对称故障下两级式光伏并网系统低电压穿越控制

并网逆变器在传统低电压穿越控制中存在有功功率指令不明确,易受直流电压外环控制参数影响的问题。此外两级式光伏并网系统中前级DC-DC变换器根据直流母线电压波动情况被动调整光伏输出功率,导致光伏侧动态响应速度较慢。提出了一种结合超级电容的两级式光伏并网系统不对称故障低电压穿越控制策略,该策略重点关注低电压穿越期间光伏侧的输出特性,可根据逆变器的输出能力计算其可输出的最大有功功率,利用直流母线两端的超级电容变换器稳定母线电压,光伏升压变换器用于控制光伏功率出力以快速与逆变器有功功率出力匹配。仿真结果表明,在不对称故障下,所提方法可在稳定直流母线电压的同时,实现光伏侧输出功率的快速调节。     

两级式光伏并网逆变器母线电压稳定算法研究

母线电压的稳定控制是两级式光伏逆变器长期、稳定运行的前提。目前常用于单相逆变器中点电位平衡控制的方法有：增加分压电容容值法和并联功率电阻法等,但这些方法并不能彻底消除母线电容偏压,并且增加了电路复杂性、降低了系统效率。提出了一种通过调节并网电流的大小来控制母线电压稳定的方法,分别对高、低端母线电压进行采样,将采样值与期望值进行比较,将误差送到控制电路,并通过各自的母线控制器实现母线控制算法使其电压达到稳定状态。对基于这种控制算法的3 kW半桥光伏并网逆变器进行了针对性测试,测试结果证明了所提出的新型控制策略准确可行,适用于两级式光伏并网逆变器。