基于电网电压增量前馈补偿的光伏并网系统故障后恢复控制

光伏直流升压汇集系统经较大过渡电阻的故障清除后,存在直流变压器难以切换回原有控制策略的问题。针对此,在分析故障点过渡电阻和直流电压波动量之间关系的基础上,提出了一种基于电网电压增量前馈补偿的故障后恢复控制策略。在故障清除时,通过监测电网电压增量值,采用修正逆变器控制外环直流电压参考值的方式短时增大直流母线电压的波动量,从而使直流变压器实现控制策略的可靠切换。仿真结果表明,所提方法在交流电网经较大过渡电阻发生的故障被清除后,光伏侧控制策略能可靠且快速地进行切换,有效提高了光伏的利用率。     

光伏并网系统故障二次谐波产生机理及其对变压器保护的影响

光伏发电系统通过逆变器矢量控制并网,其短路暂态特性异于传统电源。电网发生故障时,光伏系统输出电流中可能含有二次谐波,接入弱电网时二次谐波的影响不可忽略。以光伏并网发电系统对称故障条件为例,首先分析基于锁相环的三相并网逆变器单频率输入双频率输出的现象产生机理。其次在综合考虑并网控制及系统低电压穿越策略切换的影响基础上,分析故障暂态过程中电流二次谐波产生机理并推导二次谐波解析表达式。指出在变压器区内故障时光伏并网系统产生的二次谐波可能威胁变压器差动保护的可靠性。最后基于PSCAD/EMTDC仿真验证理论分析的正确性,为后续光伏发电系统接入后的电网继电保护适应性分析提供参考。     

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。     

分布式光伏发电系统输出功率微分控制策略研究

光伏发电系统（photovoltaic power generation system,PV）内环控制器控制策略有最大功率跟踪控制策略（maximum power point tracking,MPPT）与直流母线电压支撑策略。两种控制策略切换时易导致直流母线电压过压,系统振荡,严重时将导致PV停机。根据光伏阵列的输出特性,提出一种输出功率微分控制策略。采用该控制策略,PV控制系统可自然切换控制目标,避免MPPT控制策略与直流母线电压控制策略间进行切换,进而可减少直流母线电压振荡,提高系统性能。外环控制器则采用下垂控制实现各个分布式PV输出功率均匀分配。     

光伏直流并网系统外部故障切除后有功恢复控制方法

光伏直流并网系统的集控信号局部丢失时,光伏单元难以在交流电网线路故障切除后恢复原有控制模式。为此,在分析恢复过程直流电压变化特性基础上,提出一种光伏直流并网系统外部故障切除后有功恢复控制方法。该方法利用直流电压阈值以及变流器固有动态响应时间,构成控制模式切换综合判据,以实现不同电网电压跌落程度下光伏单元控制模式的可靠切换。所提方法优势在于充分利用了变流器固有响应时间,不受交流故障过渡电阻影响,且无需改变变流器的控制器结构。仿真结果表明,所提方法在不同电网电压跌落下,均可有效实现故障清除后光伏单元控制模式的切换。     

光伏直流升压接入系统故障穿越协同控保方法

与传统交流汇集式光伏电站相比,光伏直流升压接入系统在故障穿越时存在直流母线电压严重上升且系统自身控制策略影响交流保护动作性能问题。根据光伏阵列P-V曲线的单峰特性设计了适用于光伏直流升压接入系统的无通信协调控制方案,实现了故障穿越期间直流母线电压的稳定控制;同时提出系统低穿控制与保护协同方案,在系统故障穿越期间通过换流器主动向电网施加短窗长谐波扰动,从而为所提基于谐波量测的距离保护构造出清晰的动作边界。PSCAD仿真结果表明,所提控保协同方法在保证系统可靠进行故障穿越的同时,能准确识别系统故障工况,场站侧保护在所施谐波扰动窗长内快速动作,有效避免并网逆变器因网侧保护先行跳闸失去同步电源而产生的暂态冲击。     

基于功率自反馈迭代的光伏直流并网系统交流故障有功控制

交流电网发生故障后，光伏直流并网系统须进入低电压穿越模式并降低光伏单元有功出力，以避免直流母线过压。然而，电网电压深度跌落时，光伏单元控制环路切换可能产生倒流，甚至损毁光伏阵列。为此，提出基于功率自反馈迭代的光伏直流并网系统交流故障有功控制策略。利用光伏阵列PU特性曲线构建端口电压参考值迭代算式，并根据光伏单元输出功率反馈更新该参考值。同时提出了单机尽限利用的分配方案，以合理选择参与功率控制任务的光伏单元。所提方法的优点在于无须切除光伏单元控制环路，能够可靠计算光伏阵列端口电压参考值。仿真验证表明所提方法能够有效实现系统降有功的控制目标，并减小模式切换过程中光伏单元直流变流器低压侧的电流波动量，为系统低电压穿越的可靠实现提供保障。     

不平衡情况下光伏多电平逆变器的控制策略研究

电网发生不对称故障时,电网电压中存在的负序分量会对光伏并网控制造成影响。为了消除逆变器交流侧电流和直流侧电压的谐波,采用了正、负序独立旋转坐标系的控制方法,做了基于光伏三电平逆变器的电网不平衡情况下的并网控制策略仿真。仿真结果表明采用正、负序独立旋转坐标系的控制方法,逆变器交流侧电流和直流侧电压的谐波得到有效抑制。     

基于混合型算法的光伏发电系统低电压穿越控制策略

针对两级光伏发电系统在电网电压跌落时,易出现并网逆变器直流侧过电压和交流侧过电流的问题,提出一种基于混合型算法的光伏发电系统低电压穿越（low voltage ride through,LVRT）控制策略。首先,该策略通过模型电流预测控制,使逆变器并网电流在对称与不对称故障情况下均可快速跟随参考指令,且输出设定的对称电流,解决交流侧过电流问题。其次,基于并网点（point of common coupling,PCC）电压的跌落程度及自适应非最大功率跟踪（non maximum power point tracking,Non-MPPT）算法,调节前级Boost变换器占空比,进而降低光伏阵列输出功率,抑制故障过程中并网逆变器交、直两侧功率失衡而导致的直流侧母线过电压,并通过引入直流电压反馈项,消除不对称故障时直流电压二次谐波分量。最后,通过Matlab/Simulink仿真系统,验证所提控制算法的正确性与有效性。     

NPC三电平光伏逆变器并网控制策略仿真研究

介绍了基于NPC(Neutral Point Clamped)三电平逆变器的光伏发电系统并网控制策略。根据光伏阵列的等效电路,在Matlab/Simulink中建立了光伏阵列模型,利用扰动观察法对光伏发电系统中Boost电路进行最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制,对NPC三电平逆变器采用U-Q控制并网策略,并对系统进行了建模仿真。仿真结果表明,该控制策略能够准确地实现光伏的最大功率点跟踪,并能有效地保证将逆变器直流侧传输的有功功率注入电网。     

基于串联型分布式MPPT架构的直流微网系统无缝切换控制策略

为了提高直流微网系统中光伏单元的输出功率,以串联型分布式最大功率点跟踪(MPPT)架构代替传统的集中式MPPT架构,以光伏单元、蓄电池和负荷组成的直流微网系统为研究对象,分析了串联型分布式MPPT架构的控制策略。在不增加通信电路的前提下,提出了一种从MPPT模式到稳压降功率模式的无缝切换控制方法;为了保证直流母线电压稳定、串联型分布式MPPT架构安全运行以及延长蓄电池寿命,设计了直流微网系统的工况与能量管理控制策略。通过MATLAB/Simulink仿真分析表明:在环境失配情况下,采用串联型分布式MPPT架构可以大幅提升光伏单元的输出功率;所提控制方法可以有效地完成模式之间的无缝切换;所设计的系统能量管理控制策略可以良好地协调各单元运行,实现系统安全、稳定、高效运行。     

LCC-C-MMC混合高压直流系统直流低电压穿越控制策略

现有传统混合高压直流(HVDC)存在3个关键问题:直流侧故障的自清除问题、电压源型换流器(VSC)输送容量难以与电网换相型换流器(LCC)相媲拟、整流侧交流故障引起的直流低电压穿越问题。为此,提出了一种新型的LCC-C-MMC混合高压直流方案,逆变侧由C-MMC改进型拓扑串并联组合构成。研究了混合直流稳态运行控制特性,分析了整流侧故障引起输送功率中断的原因。提出了带投旁通的后备定电压控制策略,分析了投旁通对过程中系统的等值电路和桥臂充电特性。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所提控制策略的可行性。仿真结果表明:引入的3次谐波注入调制和无功功率动态调整策略扩展了系统的稳态和暂态调节范围,使得系统在交流电压跌落10%时运行特性良好;当故障严重时(如测试算例中交流电压跌落50%),旁通对快速旁路高位端的换流单元使系统进入半压运行模式,剩余健全的换流单元可维持功率的持续输送;投旁通对过程中,箝位二极管所串联的电阻可以有效抑制充电电流,减少处于闭锁状态的桥臂电容的上升幅值。     

基于MPPT切换的VSC-HVDC低电压穿越控制策略

在分析电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)风电并网系统稳态控制策略的基础上,针对交流电网发生电压跌落的情况,提出了一种基于双馈感应发电机(DFIG)最大功率跟踪(MPPT)曲线切换的VSC-HVDC低电压穿越控制策略。该策略将VSC-HVDC直流侧电容存储的有功不平衡信息反映为风电场的频率变化指令,同时切换发电机MPPT曲线,桨距角控制辅助调节,使风机有功输出响应频率变化,增大转子转速,存储动能。基于Matlab/Simulink搭建了VSC-HVDC风电并网仿真系统,验证了其有效性。在不同风速下发生电网电压跌落时,该策略均能迅速响应,限制VSC-HVDC直流过电压幅值,支持系统低电压穿越。     

基于偏差控制的两级式光伏系统有功调度策略

针对两级式光伏发电系统,提出一种新型的有功调度控制策略,可以实现两级式光伏逆变器有功功率的快速平滑调度:正常运行时,前级升压斩波电路(Boost)进行最大功率点跟踪(MPPT),后级逆变器负责母线电压的控制;当有功调度指令下发时,逆变器放弃母线电压控制权,去控制输出功率下降到调度值,此时母线电压会升高,Boost电路则由MPPT控制转入母线电压控制,两级控制互不干扰,无缝切换。详述了该控制策略,并通过仿真和试验进行验证,结果验证此控制策略的可行性。     

电网短路时交流励磁风电机组网侧变换器控制策略

电网短路故障时交流励磁用双脉宽调制(PWM)变换器应提供足够的励磁电压实现交流励磁发电机的不间断运行,要求双PWM变换器直流链电压在故障时波动较小。分析并提出一种电网短路故障时交流励磁风电机组电网侧变换器的控制策略,该方案在电压跌落时仅利用电流内环控制电网侧变换器,并于电压正常时采用带前馈的双闭环电压控制策略控制电网侧变换器。通过仿真验证了所提出的方案在电网短路故障发生和切除时稳定控制直流链电压的有效性,为故障过程发电机不脱网励磁控制奠定了基础,同时该方案也能有效保护直流侧电容及提高系统的稳定性。     

LCC-MMC三端混合直流输电系统整流站交流故障穿越协调控制策略

针对整流站采用电网换相型换流器(LCC)、逆变站采用并联两端模块化多电平换流器(MMC)的三端混合直流输电系统,重点研究了整流站交流侧故障导致直流输送功率减小或中断的问题,并提出了一种整流站交流故障穿越协调控制策略。首先,建立了混合直流系统中不同类型换流器的数学模型并分析了其交流故障特征;其次,针对不同的系统运行方式及故障时直流电压降低、直流侧含有二倍频分量的故障特征,提出了整流站最小触发角控制与逆变站最大调制比控制的站间协调策略;再次,通过改进原有100 Hz保护定值,实现了控制模式可自主切换;最后,在PSCAD/EM TDC中建立了混合直流输电系统的模型,对该系统在不同工况下的控制特性进行了仿真分析。结果表明:所提控制策略在整流站交流故障情况下可相应提高直流系统的输送功率,降低整流侧发生交流短路故障时引起功率输送中断的概率。     

基于超级电容的光伏并网低电压穿越控制策略研究

针对光伏系统在电网扰动或故障时突然脱网给电网带来严重后果,对基于超级电容的光伏并网系统的低电压穿越控制策略进行研究。在电网电压跌落时,通过控制超级电容吸收有功功率,平衡直流母线电压,减少光伏阵列注入逆变器的功率,防止逆变器过流。同时保证了逆变器的无功电流输出能力,支撑电网电压,实现系统的低电压穿越。利用系统仿真模型进行验证,结果表明该方法提高了光伏并网的低电压穿越能力,在保证光伏系统安全运行的同时,大大提高了无功支撑能力,稳定了电网电压,利于故障恢复。     

基于改进MPPT算法的光伏并网系统控制策略

研究并改进了单相两级光伏并网发电系统的控制策略。以2种基本最大功率点跟踪(MPPT)技术为基础提出了一种结合固定电压法与增量电导法的占空比扰动MPPT算法。在不同的光伏电池运行点采用不同的跟踪方法,通过直接控制直流斩波器开关占空比以达到快速准确的功率跟踪效果。针对该算法的运行条件改进了光伏并网系统整体控制策略。通过直流电压外环的功率平衡控制及比例积分校正,配合内环并网电流反馈控制,使并网逆变器在保持并网电流质量的同时更好地控制直流电压。通过PSCAD/EMTDC软件搭建的光伏并网系统仿真模型验证了改进MPPT算法及逆变器控制策略的有效性。     

电网不平衡条件下光伏逆变器控制策略研究

某些条件下电网会发生不平衡故障,三相并网逆变器将受到影响,使得输出并网电流谐波含量大,对电网造成污染,严重时会导致并网逆变器无法正常工作,甚至损坏元器件。因此对三相并网逆变器在电网发生不平衡故障时控制策略的研究十分必要。本文论述了基于抑制逆变器交流侧负序电流的控制策略和基于抑制逆变器直流侧电压二次谐波的控制策略,并分别对2种控制策略的控制结果进行理论分析比较,同时利用PSCAD仿真软件,对2种控制策略进行了仿真分析。     

基于故障分量补偿的VSC_HVDC系统优化控制

为提高基于电压源换流器的高压直流输电系统的故障穿越能力及故障后对交流系统电压的快速支撑作用,在分析VSC_HVDC交流系统侧发生故障时系统暂态特性的基础上,提出基于故障分量补偿的优化控制策略。其中包括：正负序分量独立控制的双序电流内环控制器用于消除不对称故障引起的功率脉动;基于直流电压越限值补偿的有功功率控制器用于抑制故障期间的直流电压大幅波动;根据系统故障时故障电流的无功特性,由VSC外环无功功率控制器增大注入交流系统的无功电流指令,为交流系统提供快速的电压支撑。基于PSCAD/EMTDC环境的仿真结果证明,提出的优化控制策略在VSC_HVDC交流系统故障时能够有效地消除直流系统的二次脉动、抑制直流电压的骤变及提高交流系统的电压稳定性。