一种带储能功能的新型光伏并网逆变器研究

为了减少光伏发电功率的波动,并进一步降低并网电流的谐波含量,提出了一种带储能功能的新型光伏并网逆变器,通过对光伏发电电能进行储存和释放,改善了光伏发电并网输出功率的波动问题。针对提出的逆变器拓扑结构,建立了相应的输出电压数学模型,并提出了一种新型调制算法达到了改善输出电压谐波特性的效果。实验结果表明,提出的并网逆变器工作正常,调制策略和控制算法有效可行,可实现对能量的存储和释放。     

微网光伏储能发电并网系统特性研究

针对分布式电源存在的若干问题,提出了具有储能双向变流功能的光伏并网系统拓扑结构,并对光伏电池组数学模型和Bi Buck-Boost双向变流器工作原理进行理论推导和分析,借助Matlab/Simulink工具,进行系统控制算法的仿真.通过控制储能双向变流器电感电流值的大小与方向,实现了蓄电池定功率的充放电,完成了并网功率的吸收与释放,减小分布式电源其对大电网的冲击.最后在2 kW的光伏储能并网系统实验平台上进行了最大功率跟踪算法的试验验证,实现了95％转换效率和单位功率因数并网运行.     

新型无均衡管理光伏锂电储能发电模组及其MPPT控制策略

为解决既有基于锂电无均衡管理(NBCM)的光伏锂电储能发电模组存在的光伏电池面板与锂电池之间需要严格的电压匹配及其带来的能效损失问题,改善光伏电池面板串级阴影效应以及功率变换器高频开关耦合产生的对地漏电流效应,提出一种改进的NBCM光伏锂电储能发电模组拓扑结构,其控制单元由前级光伏电池自适应电压均衡单元和后级SEPIC馈电升降压(SFBB)变换单元构成。在此基础上,提出一种基于极值搜索控制(ESC)和Lyapunov开关耦合控制的2-Lyap ESC最大功率点跟踪(MPPT)控制策略,以提高NBCM光伏锂电储能发电模组内串联光伏电池模块的MPPT输出能效,优化模组能量管理。仿真结果验证了该拓扑及MPPT控制策略的有效性。     

超级电容-蓄电池混合储能拓扑结构和控制策略研究

以超级电容和蓄电池为例,分析了功率型和能量型混合储能不同拓扑结构的优缺点,总结出混合储能拓扑结构选取的一般原则。基于二级低通滤波,提出根据频谱图确定滤波时间常数的混合储能控制方法,并考虑电池充放电功率限制,对滤波输出功率进行修正。用Matlab对算法平滑实际光伏出力进行了仿真验证,结果证明该算法能够满足光伏并网联络线功率要求,并使电池充放电功率不越限。     

并网光伏电源输出有功功率优化

光伏发电输出功率不稳定,无法直接并网使用,需要增加旋转备用容量。为此,将混合储能系统加入并网光伏发电系统中,提出了配备混合储能装置的并网光伏电站结构,把混合储能系统及其充放电控制器看作是光伏系统的"直流电子负载",研究其工作特性。针对光伏发电存在的问题,分析了进行功率平滑的必要性,重点分析了利用混合储能进行功率平滑的原理及策略。通过编程计算,说明了在平滑前后光伏电源出力的变化以及混合储能系统的功率吞吐情况,验证了所提方法的有效性。     

一种三相级联H桥光伏并网系统参与电网频率支撑的控制策略

光伏发电具有清洁、安全等特点，是解决能源危机和环境污染的有效途径。然而，光伏并网逆变器不具有转动惯量和阻尼，随着光伏发电在电网中的渗透率不断提高，大规模光伏并网对电网的频率稳定提出了挑战。级联H桥逆变器因具有模块化结构、无需工频变压器等优点，在光伏发电领域具有广阔的应用前景。针对三相级联H桥光伏并网系统，提出了一种具有支撑电网频率功能的逆变器控制策略，利用各光伏组串的有功功率储备，在不增加储能装置的情况下，实现了对电网频率动态特性的改善。针对级联H桥拓扑常见的相间功率不平衡问题，利用提出的储备功率在各相间和相内各模块间的分配方法，可实现对各光伏组串输出功率的平衡控制，最大限度保证了相间和相内各模块间的功率平衡，从而保证了系统三相电流的平衡输出，并降低了H桥模块过调制的风险。最后，在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型和10kW模拟实验平台，通过仿真和实验对提出的控制策略的有效性进行了验证。     

考虑电池荷电状态的光伏功率分段平滑控制方法

针对光伏发电系统出力波动问题,结合光伏功率短期预测技术,提出电池储能的光伏并网功率分段平滑控制方法,包括基于电池荷电状态(state of charge,SOC)反馈的储能系统充放电功率控制和储能系统并网变流器的双环控制。根据功率预测值和并网功率平滑度的要求设定各分段并网功率目标值。在考虑储能系统最大功率约束、SOC约束和并网功率1 min内最大变化幅值约束基础上,对储能系统的充放电功率进行实时调节,从而得到较为平滑的并网功率。仿真结果表明,相比于日调度,分段调度降低了对储能系统容量的需求,所采用的SOC反馈控制也减少了电池SOC超出正常工作区间的时间,避免了电池的过充和过放。     

基于单极MMC拓扑的光伏并网系统仿真分析

针对传统的二电平、三电平变换器不能满足高电压、大容量光伏并网发电系统的要求,以及一般MMC(模块化多电平换流器)不具备子模块保护能力的问题,提出一种具有子模块保护能力的单极MMC光伏并网系统。介绍了基于MPPT(最大功率点跟踪)技术的双闭环控制策略、光伏并网原理以及MMC换流器拓扑结构的特点、工作原理、调制方式。采用CPS-SPWM(载波移相正弦脉宽调制)方式来调制MMC,利用PSCAD/EMTDC电力系统电磁暂态仿真软件搭建9电平的MMC光伏并网模型。仿真结果表明,设计的MMC具有保护子模块的能力,CPS-SPWM调制方式谐波少、开关频率低,光伏阵列通过MMC平稳并网。     

三相级联VSI光伏并网逆变器的研究

针对光伏阵列间模块失配与部分阴影等导致的各光伏阵列最大功率点(MPP)不一致,以及整体跟踪方法会损失部分功率等问题,提出一种三相级联多电平光伏并网逆变方案。该方案拓扑结构采用三相级联电压源型逆变器(VSI),对三相级联VSI等效模型进行分析,调制方式采用载波相移正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术。并网控制策略采用基于电网电压定向矢量控制(VOC)的双闭环并网控制。仿真与实验结果验证了所提方案的可行性。     

一种计及无功功率的光伏储能系统并网功率损耗模型研究

光伏储能发电系统快速发展导致光伏发电渗透率迅速上升,逐渐改变了传统配电网结构和运行方式。基于潮流计算分析,提出一种计及无功功率损耗的分布式光伏储能发电系统并网功率损耗模型。根据配电网最优运行状态进行功率损耗功率模型寻优分析,优化光伏储能发电系统注入配电网节点的功率,改善分布式光伏储能发电系统并网性能。以某单电源配电网为例进行仿真分析,对比不同功率损耗常数下节点电压波动、系统功率损耗,验证文中功率损耗模型的正确性与可行性。     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动。以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能。光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制。在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理。在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环。系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能。当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定。对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效。     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动.以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能.光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制.在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理.在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环.系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能.当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定.对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效.     

一种单级光伏并网系统MPPT算法的分析

讨论了光伏电池的非线性输出特性,分析了单相单级式光伏并网系统的硬件拓扑结构及常见的最大功率跟踪(MPPT)控制方法,针对传统一阶式MPPT控制算法在单级式光伏并网逆变系统应用中的不足之处,将模糊PID控制引入到单级式并网发电系统的MPPT控制当中。给出了系统的MPPT控制框图及模糊PID控制器的详细设计过程,基于PSIM软件搭建仿真平台,对文中提出的控制算法进行软件仿真,并最终将算法在实验样机上实现,仿真及样机实验结果均验证了算法的可行性和有效性。     

单相级联多电平光伏并网逆变器控制策略综述

级联多电平逆变器不仅能够实现各级光伏阵列的最大功率点跟踪,提高光伏利用率,而且具有系统开关损耗小、能量变换效率高以及并网电流谐波含量低等优势,在大规模光伏并网系统研究和工程应用领域备受青睐。综述了近年来级联多电平光伏并网逆变器控制策略的研究成果,依据各个级联单元的调制比配置方式不同,将变换器的功率平衡控制策略分成了三类,在分析各类控制原理和特点基础上,推导出了系统功率平衡控制策略的约束条件公式,进而指出了级联多电平光伏并网逆变器拓扑结构和控制策略的改进方法。     

基于混合储能的光伏波动功率平抑方法研究

针对光伏发电系统中发电功率波动问题,构建了一种基于混合储能的光伏并网发电系统模型,以平抑并网功率的波动。该模型引入了由超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统,可以有效应对在各种天气条件下所引起的光伏输出功率波动问题,从而对并网功率进行削峰填谷。同时,对现有的MPPT法进行相应改进,提出了单向变步长追踪法,能够更加稳定且迅速地调整光伏系统的最大输出功率,提高发电效率。最后,在Matlab/Simulink上进行仿真,结果表明该混合储能控制系统能够有效提高光伏并网功率输送的稳定性能。     

利用储能平抑波动的光伏柔性并网研究

以光伏柔性并网为研究对象,目的是通过光伏方阵整个白天的波动功率曲线找到满足并网标准的储能系统定额,采用实际气象数据驱动的光伏方阵输出功率仿真结合低通滤波算法的研究方法,在满足并网标准的1 min最大变化量和10 min最大变化量的前提下得到储能系统定额,针对选定的功率曲线探讨了低通滤波器时间常数与储能系统定额的关系.结论:在光伏电站中引入储能系统,可实现光伏柔性并网;时间常数越大,波动平抑效果越好,与此同时对储能系统容量和功率的需求更高;柔性并网所需储能系统定额主要取决于多云天气下的辐照波动强度.     

三相级联型光伏并网逆变器漏电流抑制研究

针对级联型光伏并网逆变器,首先建立了传统三相级联H4光伏并网逆变器拓扑的系统共模模型,分析了系统漏电流、系统共模电压、差模电压三者之间的关系,揭示了传统三相级联H4光伏并网逆变器无法抑制漏电流的原因。提出了一种新型三相级联H5光伏并网逆变器拓扑及其调制策略,有效地抑制了系统漏电流。最后,与三相级联H4光伏并网逆变器拓扑进行了性能对比研究,结果验证了所提方案的有效性。     

新型非隔离型三相三电平光伏并网逆变器及其漏电流抑制研究

在二极管中点钳位型逆变器(NPC)的基础上,提出一种新型非隔离型三相三电平光伏并网逆变器,并对其工作特性和漏电流特性进行研究。与NPC逆变器相比,新型逆变器的拓扑仅由十二个开关管和两个直流侧母线电容组成,比NPC逆变器少用了六个功率二极管,拓扑结构得到了简化。为抑制其漏电流,在分析共模电压和开关状态关系的基础上,改进了传统两电平载波调制方案,提出一种新型单载波调制方案。分别通过并网仿真、并网实验和感性实验,验证了所提出拓扑的可行性与新型单载波调制策略的有效性。     

分散自律架构下微电网功率管理与协调控制

以包含光储单元的微电网为研究对象,首先总结分析了微电网在并网和孤岛模式下光储系统中光伏与储能的逆变器控制策略;然后提出了微电网在并网及孤岛模式下的功率管理策略,在并网模式下通过调节储能来维持公共连接点(PCC)处交换功率的恒定,在孤岛模式下通过分析微电网的多分段P/f特性曲线,针对不同运行场景基于本地信息对网内功率实施分散自律管理及控制。针对储能充电的场景,提出一种基于储能充电功率修正的管理控制策略,该策略通过改变光伏DC端口的参考电压使其偏离最大功率运行点,从而达到减发电的目的以满足储能荷电状态及最大充电功率的限制。最后基于仿真和实验对所提控制策略进行验证。     

平抑光伏发电功率波动的储能配置方法

光伏发电具有典型的波动性和间歇性,大规模并网应用危及电网的稳定运行,引入储能可有效平滑并网功率,降低光伏并网对电网的影响。配置储能需要考虑长期的光伏出力情况并顾及光伏并网要求。依据光伏并网国家标准设定了功率平抑目标,设计了一种改进型的储能配置方法。该方法遍历全年的光伏出力情况并采用基于低通滤波算法和概率统计相结合的计算方法,选取了满足全年功率平抑需求的时间常数;分析得出了储能参数的计算公式,进而可获得储能容量和储能功率的配置定额,可满足光伏电站每天的功率平抑需求,提高光伏电站被电网接纳的能力。算例分析验证了该方法的有效性可行性,可为光伏电站的储能配置提供参考。