三相光伏并网发电系统的建模与仿真

本文系统地介绍了三相光伏并网发电系统的建模与仿真。根据光伏阵列的等效电路,在Matlab/simulink中采用S函数的方式,建立了光伏阵列的数学模型。基于光伏阵列的V-I曲线,利用牛顿迭代求解方法,确定了光伏阵列并网运行的最大功率点。根据三相光伏并网发电系统的结构图,结合双闭环并网的控制策略,实现了光伏阵列的最大功率点跟踪控制、光伏并网电流的正弦化和单位功率因数。最后,将光伏并网接入到电力系统的配电网络中,结合算例,研究了日照强度、环境温度、控制策略等变化时,光伏阵列的仿真结果。通过仿真分析,证明了本文所建立的三相光伏并网的模型和控制策略的正确性。     

光伏并网发电系统中的最大功率点跟踪控制

为实现光伏并网系统的最大功率点跟踪控制,提出了一种适用于基于混合控制的级联逆变器的光伏并网发电系统的双级控制策略.通过电流瞬时值反馈滞环控制,将输入电压控制(功率控制环)和光伏系统入网电流控制(电能质量控制环)解耦,简化了控制器设计.首先对该双级控制策略进行了分析,然后对瞬时值反馈单元控制器参数进行了设计,最后进行了仿真和实验.仿真和实验结果验证了所提出的控制方法的有效性,表明该双级控制策略可在进行最大功率点跟踪的同时保证入网电流质量     

风光互补发电系统协调控制策略与并网研究

光伏发电、风力发电具有间歇性和波动性的特点,将两者结合起来,可以有效缓解电能供应不平衡矛盾,提升发电系统的可靠性。本文中首先对风光互补发电系统中光伏发电子模块、风力发电子模块和蓄电池子模块进行了分析和建模,完成了光伏发电系统和风力发电系统的最大功率跟踪simulink仿真。在此基础上,提出一种风光互补协调控制与并网策略,仿真结果验证了控制策略的可行性。     

两级式光伏并网系统建模及关键环节的设计

搭建了两级式光伏并网系统模型,研究其控制策略,分析光伏并网的关键技术环节。前级首先采用DC/DC升压环节,并配合MPPT(最大功率点跟踪)装置来提升光伏系统的工作效率。对传统的MPPT算法进行了改进,采用了与遗传算法相结合的电压干扰观测法,即使外界环境剧烈变化,该算法都能对最大功率点进行准确跟踪控制。后级逆变环节采用单相桥式逆变,利用PLL(锁相环)实现并网电流和电网电压同相位,针对电网电压会对并网电流造成干扰,提出了电网电压前馈补偿控制。最后利用MATLAB软件中simulink模块对模型进行仿真验证,证明了方法的可行性。     

基于MATLAB的单相光伏并网系统仿真研究

在分析光伏并网发电系统的结构和常用控制方案的基础上,根据太阳能光伏(PV)电池的内部结构和输出特性,搭建了PV电池仿真模型;阐述了可跟踪光伏点及光伏电池发出的最大功率的光伏MPPT控制方法,此方法可以最大程度提高光伏电池的效率;最后详细分析了光伏并网控制原理及其控制策略。通过对并网逆变器采用瞬时值控制方法实现了低THD、高功率因数的并网要求。     

单相光伏并网运行控制仿真

对单相光伏并网的运行控制进行了仿真研究。给出了单相光伏并网的主电路拓扑结构,对光伏电池的特性进行了仿真研究。通过Boost升压斩波电路和改进的扰动观察法实现了光伏阵列输出的最大功率跟踪控制。在光伏并网过程中,并网逆变器采用电压电流双闭环的控制策略来实现系统并网。仿真结果表明,在不同的外界条件下,系统均能实现并网。     

三相光伏并网控制系统的仿真研究

通过仿真实验,分析与研究了三相光伏并网发电系统的控制策略.首先建立了太阳能电池的数学模型,采用基于干扰观测算法进行最大功率点跟踪;然后介绍了三相光伏并网发电系统的结构,并采用空间矢量SVPWM控制器对逆变器进行并网控制;最后在Matlab/Simulink软件上进行了仿真实验.结果表明,SVPWM逆变控制策略优于传统的滞环电流逆变控制策略.     

局部阴影条件下光伏发电MPPT的研究

针对光伏发电系统传统的最大功率点跟踪算法在局部阴影下发生算法失效、功率损失较大以及无法准确找到最大功率点等问题。通过局部阴影下光伏阵列的理论分析,在Matlab/Simulink环境下搭建3.5kW单级式光伏并网逆变器仿真模型,并基于粒子群算法的全局最大功率点跟踪控制策略,对局部阴影遮蔽下的光伏阵列进行最大功率点跟踪,采用Matlab/Simulink仿真软件,对局部阴影条件下光伏阵列MPPT进行仿真研究。仿真结果表明,当不均匀光照发生时,光伏阵列输出功率曲线存在若干个局部最大功率点LMPP1、LMPP2、LMPP3,随着不均匀光照对象的增加,功率曲线的"阶梯状"越来越明显,光伏阵列特性受其影响越来越大。因此,该控制策略能够快速准确地实现均匀光照和不均匀光照条件下的光伏阵列最大功率点跟踪,有效地提高了光伏发电效率和实际应用水平。     

大型光伏发电系统的并网控制技术

论述了大型光伏系统直接并入输电网的可行性．大型光伏电站接入输电网时,采用两级式变换器,前级DC／DC推挽电路实现最大功率跟踪控制;后级DC／AC采用电压型PWM逆变器,可以方便地对光伏电站进行扩容,并稳定直流母线电压,实现光伏阵列的最大功率输出．最后在MATLAB／sIMuLINK仿真平台上搭建两级式三相并网光伏发电系统仿真模型,并进行控制策略仿真．结果表明光伏并网系统能够稳定运行．     

大型光伏发电系统的并网控制技术

论述了大型光伏系统直接并入输电网的可行性.大型光伏电站接入输电网时,采用两级式变换器,前级DC/DC推挽电路实现最大功率跟踪控制;后级DC/AC采用电压型PWM逆变器,可以方便地对光伏电站进行扩容,并稳定直流母线电压,实现光伏阵列的最大功率输出.最后在MATLAB/SIMULINK仿真平台上搭建两级式三相并网光伏发电系统仿真模型,并进行控制策略仿真.结果表明光伏并网系统能够稳定运行.     

基于混合直流的受端电网黑启动方法及协调恢复策略

作为直流输电的新方向,混合直流结合了传统以及柔性直流系统的优点,可在电网黑启动中发挥重要作用。为明确混合直流参与黑启动的技术条件与控制方法,针对两端电网换相换流器–模块化多电平换流器（line commutated converter–modular multilevel converter,LCC–MMC）混合直流输电系统,提出了受端电网大停电情况下基于混合直流的黑启动方法及受端电网协调恢复策略。根据黑启动不同恢复阶段特征,首先,明确了在起始阶段受端系统全黑情况下混合直流的启动方法,包括送端LCC换流器和MMC受端换流器的启动及控制方法。然后,针对黑启动初期的弱交流系统阶段,采用可增强系统稳定性的混合直流虚拟同步协调恢复策略;在系统达到一定强度后,提出了相应的控制策略及不同控制方式间的平滑切换方法。最后,在PSCAD/EMDTC软件中进行了仿真验证,结果表明：黑启动初期LCC采用耗能电阻启动能有效满足最小启动电流限制;MMC经限流电阻启动后采用无源网络控制可实现无源端交流电压的建立,并维持系统电压和频率在稳定范围内;在非黑启动电源机组和负荷并网后,交流系统强度改变,所提的3阶段控制切换策略能够有效实现各阶段平滑过渡,且在弱交流系统阶段采用虚拟同步控制可保证弱交流系统阶段的系统稳定性,3阶段控制策略与两阶段恢复策略相比具有显著的优势,从而验证了所提黑启动方法和协调恢复策略的有效性。     

大规模光伏电站经柔性直流并网系统故障穿越策略

大规模光伏经柔性直流并网系统采用直流架空线路是未来新能源并网的趋势之一。然而,架空线直流短路故障发生概率较大,极易导致光伏电站脱网或换流站电力电子器件损坏。本文首先根据柔性直流输电系统、光伏电站特性,建立了相应的数学模型及仿真系统模型;其次,针对大容量光伏经双极模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流功率传输系统发生直流架空线路单极短路接地故障工况,分析其故障特性;最后,提出综合考虑直流断路器(direct current circuit breaker,DCCB),换流站控制方式,光伏电站功率出力控制的直流故障穿越的协调控制策略。即故障发生时利用非故障极换流站继续进行功率传输,根据换流站额定功率与光伏电站输出功率计算得到不平衡功率,充分利用光伏阵列自身功率输出特性,优化光伏电站内的直流线路电压,实现控制光伏电站输出功率减载;对直流架空线路在瞬时故障情况下的故障穿越问题,提出了光伏电站减载以及换流站功率前馈增量控制,从而维持系统功率平衡,提高系统的并网稳定性;基于PSCAD/EMTDC的建模仿真,通过故障穿越措施前后的系统参数对比,表明所提方法能够有效的维持光伏电站与柔性直流系统运行特性,平稳实现故障穿越。     

车载超级电容在地铁制动回收能量中的应用

针对地铁列车运行状态变化时引起直流电网电压出现很大波动的现象,设计了一种基于非隔离双向DC/DC变换器的超级电容储能系统。采用电压电流双闭环控制方法,建立储能系统充放电控制策略,并搭建储能系统仿真模型。仿真结果表明:车载超级电容储能系统能够达到稳定电网电压和节能的目的,同时验证了控制策略的正确性。     

基于双馈风力发电机的次同步振荡及其抑制策略

双馈感应发电机(DFIG)也称双馈风力发电机,其变速恒频的优点在风电场中得到了广泛应用。随着大量风电能源并网,远距离高压输电使用串补电容技术容易引起电网发生次同步振荡(SSO)。DFIG的定子绕组直连电网,因此在运行过程中极易受到电网SSO的影响。针对DFIG的SSO及抑制策略进行研究。首先,建立了DFIG系统数学模型,分析DFIG系统的控制策略;接着,针对SSO采用一种改进的基于2阶广义积分器(SOGI)的锁相控制技术;然后,在转子侧变流器(RSC)采用准谐振控制器(QRC)抑制SSO对于定子输出的影响;最后,通过MATLAB/Simulink软件仿真,验证了控制方案的正确性和有效性。     

基于一致性算法的智能电网储能单元分布式调度策略

针对太阳能和风能的不确定性对智能电网功率分配的影响,提出了一种基于一致性算法的智能电网储能单元分布式调度策略.该策略使用一致性算法来最大化充放电功率,并实时调整智能电网储能系统的输出功率来补偿实际功率与计划功率间的偏差,从而有效解决储能单元的内阻对充放电效率的影响.系统仿真测试结果表明,所提出的分布式调度策略能保证所有储能单元收敛到同一个最优值.     

电网不平衡下基于SOGI的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的设计和分析通常是在电网平衡下进行,但在实际运行中交流电网是不平衡。电网不平衡将导致MMC桥臂环流的直流分量不再相等,含有2倍频的正序、负序和零序分量,使系统损耗增加,影响系统性能。首先,本文根据MMC的数学模型和相单元的瞬时功率分析环流的产生机理,得到电网不平衡时环流各分量的等效电路。然后,提出一种电网不平衡下基于二阶广义积分器（second order generalized integrator,SOGI）的环流抑制策略,该策略将三相环流中2次谐波分量与不相等的直流分量分离后单独抑制,采用比例积分（proportional integral,PI）控制经SOGI提取桥臂环流的正序、负序2倍频分量,采用准比例谐振（proportional resonant,PR）控制环流的零序2倍频分量。最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建217电平的MMC系统模型,将本文所提环流抑制策略与传统环流抑制策略、采用准比例谐振器控制环流抑制策略和采用比例积分谐振（proportional integral resonant,PIR）控制环流抑制策略进行仿真实验对比。实验结果表明：在单相非金属接地故障时,与其他3种环流抑制策略作对比,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.000 6 kA,将谐波畸变率降低到0.03%,表明所提策略的优越性;同时在两相非金属接地故障时,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.003 9 kA,谐波畸变率降低到0.22%。仿真实验结果验证了本文方法的有效性。     

Input-parallel output-parallel configuration of boost half bridge DC-DC converter with control strategy

The concept of connecting two boost half bridge DC-DC converter modules in input-paral- lel output-parallel configuration is presented. The input-parallel-output-parallel （IPOP） converter consists of multiple boost half bridge （BHB） DC-DC converter modules which are connected in par- allel at the input and output side. This kind of converter is an attractive solution for high power ap- plications. The correlation between input current sharing （ICS） and output current sharing （OCS） of the IPOP converter basic modules is described. Two loop control strategies, consisting of input cur- rent loop and output voltage loop, have been developed to achieve equal ICS and OCS in this present work. The control strategy for the IPOP configuration of boost haft bridge DC-DC converter has been verified for different load conditions （half load and full load）, The IPOP system proposed here is comprising of two modules but it can be extended to three or more. The performance of the pro- posed system along with the control strategy is verified by simulation in MATLAB using Simpower tool. Finally the satisfactory simulation results are obtained.     

Simulation of multiphase boost DC-DC converter with the stable control strategy

The multiphase boost DC-DC converter with stable control strategy is presented. Multi- phase boost DC-DC converter is designed for high voltage and high power applications, and could be achieved by the adjustment of voltage doubler rectifiers on the secondary side of high frequency transformers. The stable control strategy for three phase boost DC-DC converter has been utilized during simulation in this study and this strategy can be extend to N-number of phases. The stable control strategy consists of only three voltage loops, which are sufficient for appropriate and efficient operation of three phase boost DC-DC converter. With the stable control strategy, the equal power balance sharing can be obtained between input and output. The stability of control strategy has been evaluated by simulating the multiphase boost DC-DC converter for the same and mismatch turn ratios of high frequency transformers. The simulation result is good and the objective of the strategy is a- chieved.     

基于Buck电路的矩阵变换器风机直接转矩控制

针对恒速恒频风力发电机控制困难和易受电网谐波影响的问题,提出了一种基于Buck电路的矩阵变换器的风机直接转矩控制方法.利用Buck电路简化传统的三相-三相矩阵变换器控制策略来构造三相-单相矩阵变换器,将该矩阵变换器应用到永磁直驱风力发电机的直接转矩控制系统中,并使用反馈线性化法来简化系统的控制策略.利用Matlab软件的仿真测试结果表明,所设计的矩阵式变换器能显著提高系统的动态响应性能,且提出的控制策略具有良好的稳定性和鲁棒性.     

电网电压不平衡下基于模块化多电平的高压直流输电控制策略

研究了基于多电平变流器(MMC)的两端柔性高压直流(HVDC)输电系统。首先建立了MMC数学模型,分析了MMC内部环流产生的原因以及环流危害,接着研究了HVDC输电系统的工作原理和控制策略。系统的控制逻辑可分为3级,其中最低层控制策略为换流站内的阀级控制,包含MMC的调制方法和环流抑制策略。重点研究了换流站级的双环PI控制和阀级的环流抑制。通过搭建输电系统模型实现了正常工况下理论分析和软件仿真论证,同时设计了非正常工况下经过正负序分离后的双环PI控制方法,实现了电网电压不平衡时系统的稳定控制。