光伏并网逆变器检测技术初探

为推动和规范我国并网光伏逆变器产业的发展,制定合乎电网企业运行要求的产品标准,建设了光伏并网逆变器测试平台,以检验入网逆变器设备的性能,完善检测标准.该检测平台由仿真直流电源、模拟阻抗网络、模拟负载、仿真交流电源和检测设备组成,通过24个测试项目,对逆变器的检测标准和检测技术进行研究.文中详细介绍了检测平台的硬件构成,并通过部分检测实例证明该平台建设技术手段先进,具有合理性、有效性和可扩展性,具备光伏并网逆变器检测能力.     

光伏并网逆变器性能检测技术及智能检测平台系统研究

随着越来越多的光伏发电系统并入电网,为了保证电力设备、人员以及光伏系统本身的安全和发电系统的效率,有必要对作为光伏并网核心设备的光伏逆变器进行性能检测。为此,参考光伏逆变器测试标准CNCA-CTS004 2009A,设计了专业应对太阳能光伏并网逆变器试验检测用平台系统。该自动检测系统通过RS485和GPIB总线完成各模块间的通讯,实现全数据自动采集和智能分析。其中交流模拟电源装置能模拟公共电网的实际运行状况和实验室所需要的极限故障状态。直流模拟电源能够模拟太阳能电池的电压变化,为大功率光伏逆变器提供可编程的直流源。孤岛检测装置主要提供三种特性的负载,并能模拟谐振点发生,准确检测并网逆变器防孤岛效应保护功能。实验证明,该智能测试系统可自动实现光伏逆变器性能指标的检测与分析,精度高,可靠性强,可为其他光伏逆变检测系统提供研究依据。     

光伏并网逆变器检测平台的研制

为保证光伏并网逆变器的性能及安全,研制了检测平台,分析了并网逆变器的测试方法和步骤,介绍了光伏并网逆变器检测平台的开发。整个检测平台由控制计算机、数据采集系统、RS 485和通用接口总线(general-purpose interface bus,GPIB)系统组成。检测平台由可编程的直流电源、交流电源和RLC负载分别模拟太阳能电池板、电网特性以及负荷特性。整个系统通过LabVIEW软件界面控制,由GPIB和RS 485总线实现仪器间的通信控制,提高了系统的自动化程度。该检测平台可用于光伏并网逆变器电气性能测试、保护功能测试、电磁兼容测试等。实践证明该系统结构配置合理、设备可靠、精度高。     

大功率回馈型光伏逆变器测试系统的研究

为验证大功率光伏逆变器的性能及并网安全性,文中提出了一种大功率回馈型光伏逆变器测试平台。该测试平台在实现能量双向流动的同时,解决了大功率设备的网侧谐波和无功污染问题。测试平台主要由光伏模拟源、电源模拟源及一体化监控系统组成。光伏模拟源可模拟光伏阵列的输出特性;电网模拟源可模拟电网正常及故障特性,并能够满足并网设备的零(低)电压穿越。一体化监控系统自动执行预定的试验流程,如效率测试、MPPT测试、电压不平衡测试等。通过实验验证,该测试系统具有较完善的实验功能、优越的性能指标以及较低的功率损耗,能够满足大功率光伏逆变器的测试需求。     

基于模拟器的光伏逆变器低电压穿越检测技术

低电压穿越(LVRT)能力作为光伏并网逆变器的一项重要能力,关系到整个电网系统的稳定。为检测LVRT能力,设计一种基于电网模拟器的光伏并网逆变器LVRT检测平台。研究了检测平台测试数据的分析计算方法,如基波正序有功电流、无功电流。介绍了德国中压并网标准的LVRT要求,依据此标准在检测平台上测试了某型光伏并网逆变器的LVRT能力,结果表明该检测平台能很好地完成此项检验。     

基于RTDS的光伏发电系统低电压穿越建模与控制策略

基于实时数字仿真器(RTDS)提出了一种光伏发电系统低电压穿越(LVRT)实时数字仿真方案。首先,通过RTDS的大步长模型和小步长模型构建了整套LVRT仿真平台,具体包括电压跌落发生器、光伏阵列、隔离变压器和光伏并网逆变器等。然后,设计了光伏并网逆变器在三相电网电压正常和对称跌落2种运行工况下的LVRT控制策略。最后,以一台250kW光伏并网逆变器为例,进行了LVRT仿真测试和现场检测实验。仿真和实验表明:该RTDS仿真平台能较好地模拟现场检测平台,且所述控制策略在LVRT过程中具有良好的动、静态特性。     

光伏并网系统的优化设计与协调控制技术展望

随着光伏并网发电容量在电网中的渗透率越来越高,用户和电网对光伏并网系统的优化设计和控制性能提出了更高的要求。论述了光伏并网系统的技术发展现状;给出了光伏并网逆变器的拓扑结构发展情况,并将其总结为隔离型与非隔离型并网逆变器、单级式与双级式并网逆变器、两电平与多电平逆变器等3种类型;对并网逆变器与无功补偿装置的协调控制、并网逆变器间的虚拟同步机控制以及全局同步脉宽调制技术进行了分析和展望。     

无源低电压穿越检测方案分析

随着全国各地金太阳工程的陆续开展,光伏逆变器低电压穿越(LVRT)测试的重要性日益显著。光伏逆变器并网已成为太阳能发电的研究热点,由于分布式发电与传统发电技术有很大区别,为保障电网的稳定性,需要分布式发电设备在电网故障时不脱网。阐述了LVRT测试的基本原理及无源LVRT检测平台的参数设计,最后以250 kW光伏逆变器样机为例进行实验验证,测试结果显示该无源方案可以较好地满足LVRT测试要求。     

基于LabVIEW的光伏逆变器低电压穿越检测方法研究

低电压穿越(LVRT)能力作为并网光伏逆变器的一项重要能力,关系到整个电网系统的稳定。针对低电压穿越标准要求,设计了一种基于LabVIEW的光伏逆变器LVRT检测系统,设计了专用检测试验平台;通过解析测试标准要求,研究基于测试数据计算基波正序线电压有效值、无功电流等重要参数的方法;利用LabVIEW软件开发自动化低电压穿越检测软件,可实现光伏逆变器LVRT测试过程中交流侧各项参数指标的检测分析和测试结果评估。在此专用检测平台上测试了某光伏并网逆变器的LVRT能力,结果表明此系统自动化程度高、可扩展性强,检测能力满足要求。     

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。     

模糊PID控制在光伏并网逆变器中的应用

光伏并网逆变器的优劣对整个并网系统影响重大,介绍了光伏并网逆变器控制的基本原理。以实现更有效的光伏并网控制为目的,针对光伏并网逆变系统的非线性、固定的PID参数无法准确跟踪电网电压等问题,采用了一种模糊PID控制策略。该控制策略的优点在于能够在逆变器工作时在线对PID参数进行调节。根据并网逆变器自身特点结合专家经验,制定了模糊控制规则,该方法使控制器具有跟踪精度高,响应迅速,鲁棒性好等特点。通过仿真验证了并网逆变器控制策略的可行性,搭建了并网逆变器实验样机,实验结果证明:该控制策略能使光伏并网逆变器正常运行,具有良好的动态性能和静态性能。     

考虑电网电压基波锁相环控制的单级式光伏逆变器柔性并网方法

针对目前光伏并网逆变器存在基波电压定向偏差、直流电压崩溃以及逆变器并网对电网产生冲击的问题,提出一种基于电网电压基波锁相环技术的三环控制方法,应用于单级式光伏并网逆变器,提高逆变器输出性能,并实现柔性并网。该方法首先基于电网电压基波的锁相环技术,实现对电网电压基波分量定向,定向效果取决于锁相环的设计性能;其次采用三环控制结构避免直流电压崩溃问题,减小输出电流总谐波因数;最后采用合理的并网控制逻辑,实现光伏逆变器柔性并网。实验验证了该方法的可行性,可提高系统动态响应实时性与稳态跟踪精度,实现系统高可靠运行。     

基于阻抗分析法研究光伏并网逆变器与电网的动态交互影响

大量存在的并网逆变器会对分布式发电系统的电能质量和系统稳定性造成深刻影响,该文基于阻抗分析方法研究光伏并网逆变器与电网间的交互影响。论文定量分析光伏并网逆变器与电网之间由于阻抗交互影响所产生的谐波振荡,并通过基于硬件在环的分布式发电综合实验平台验证不同电网接入条件对并网逆变器稳定性的影响;推导LCL型并网逆变器的系统阻抗模型,并提出一种基于电压前馈的主动阻抗控制策略来提高逆变器与电网之间的稳定相角裕度,使光伏并网逆变器在不同的动态电网条件下均具有较好的控制鲁棒性;最后给出阻抗主动调整控制策略的设计过程和参数设计方法,并通过仿真验证主动阻抗控制策略的有效性。     

基于BDEW标准的光伏并网逆变器模型验证及误差分析

考虑到太阳能光伏发电具有波动性、间歇性、随机性的固有特征,各国电网运营商均针对光伏发电系统的并网性能提出技术要求。由于光伏发电站电气条件、地理位置及测试装置容量等限制因素,其系统的并网性能往往无法直接测量,难以验证是否满足标准要求。因此,德国能源与水行业协会(BDEW)标准《Generating plants connected to the medium-voltage network》不但要求光伏逆变器通过实验室的型式试验,且需提供与实测结果一致的仿真模型用于系统并网性能的分析与评价。依据BDEW标准,基于DIgSILENT仿真平台开展光伏并网逆变器建模仿真,分析计算实测与仿真的数据误差,开发模型验证工具,评判光伏并网逆变器模型是否满足标准验证要求,以解决光伏逆变器模型的准确性无法有效衡量的问题,为开展光伏发电站接入电网的分析提供基础。     

变功率跟踪轨迹的光伏并网低电压穿越策略

提出了一种新型的变功率跟踪轨迹的低电压穿越控制策略。通过电压跌落幅度的前馈控制对功率跟踪轨迹进行调节,实时改变光伏电池端电压,进而快速有效地控制光伏电池功率的输出,实现逆变器两侧功率的平衡;通过与并网逆变器的协同控制,保证逆变器并网输出电流在不越限的前提下,为电网提供尽可能多的有功功率和无功功率,最大限度地支持电网电压的恢复,实现了光伏并网系统的零电压穿越。通过在不同光照强度和温度条件下对多种场景的仿真模拟,验证了所提控制策略的有效性。与传统控制策略相比,采用该策略不需要添加额外的设备,不仅实现了系统的安全、稳定运行,而且降低了光伏发电系统的成本,更具实用性。     

中国电力科学研究院完成世界最大容量光伏逆变器并网性能测试

2012年12月25日,中国电力科学研究院国家能源太阳能发电研发（实验）中心在世界范围内首次成功完成单机1．25MW光伏逆变器并网性能测试。此次测试有助于提升国内兆瓦级光伏逆变器的研发制造能力,保障大型光伏逆变器入网后的电网安全稳定运行。     

基于不同测试环境的光伏并网逆变器低电压穿越能力验证方法

针对光伏发电站可能出现的由于逆变器低电压穿越问题引起的电网事故,在不同的测试环境下,我国针对光伏并网逆变器开展了光伏发电站低电压穿越性能测试,包括实验室型式试验、光伏电站现场试验和人工接地短路试验。研究了以上三种不同测试环境下的试验原理,并对三种模拟短路故障方法进行分析。采用三种试验方法对某型号500 k W光伏并网逆变器进行测试.测试结果表明,三种方法有效地验证了光伏并网逆变器的低电压穿越能力,并起到了较好的互补作用,有力地保障了我国光伏电站实现健康有序的并网。     

单相光伏并网逆变器固定滞环的电流控制

并网型逆变器是太阳能光伏并网发电的关键部件,以Matlab/Simulink为仿真平台,建立光伏模块和最大功率跟踪控制器的数学模型和仿真模块,分析光伏模块的电气特性,实现最大功率点的动态跟踪,提出集成式光伏模块和最大功率跟踪控制的并网逆变器系统模型和电流滞环跟踪控制的数学模型和控制策略,仿真结果验证光伏模块数学模型和最大功率跟踪算法的有效性,对光伏并网逆变器受外界环境变化影响的动态响应进行了仿真,表明电流滞环跟踪控制应用于光伏并网逆变器能改善注入电网电流的品质,使电网功率因数为1。     

不平衡电网电压下光伏并网逆变器功率/电流质量协调控制策略

不平衡电网电压下系统输出功率和电流质量是光伏并网逆变器重要的性能指标。首先分析不平衡电网电压下光伏并网逆变器电流谐波产生的机理和系统输出功率波动的原因,并进行量化分析。然后提出一种静止坐标系控制策略,采用瞬时功率直接计算电流参考指令,无需锁相环和电压/电流正负序分离计算,简化了控制结构。利用加权思想实现光伏并网逆变器功率/电流质量的协调控制,提高了系统运行性能。最后进行不平衡电网电压下的仿真和实验研究,结果验证了提出方法的可行性和有效性。     

光伏并网系统的无盲区孤岛检测实现

IEEE Std,929-2000标准要求光伏并网逆变器必须配置孤岛保护。提出了易于DSP实现的Sandia频移(SFS)孤岛检测方案,通过分析数学模型得到一般工况下孤岛检测的不稳定判据,通过合理设计频移系数,即可实现光伏并网系统的无盲区孤岛检测。前级直流变换环节通过改进的变步长扰动追踪光伏发电系统的最大功率点可有效减少功率波动,为网侧孤岛测试提供一个良好的实验平台,进而获得理想的频移系数。仿真和实验结果均表明所提出的SFS孤岛检测的方案能快速进行孤岛保护,且对电网无污染。