并网直流微电源的下垂控制仿真与分析

可再生新能源利用的关键技术是将其转化为可并入电网的电能必须满足电网的电压和频率的要求。介绍了采用下垂控制对直流微电源并网控制的分析研究,经电压控制器、电流控制器对并网逆变器进行双环控制,使得到电压和频率满足并网的要求,还对系统负荷突变、电压跌落、三相短路等3种情况进行了仿真分析,仿真结果表明在这3种故障情况下,含直流微电源的并网系统仍能稳定运行,并能跟踪系统的动态输出。     

光伏逆变器对称短路电流特性及等效模型研究

随着光伏发电渗透率的提高,其短路电流特性已经无法忽视。详细阐述了单级式光伏逆变器的拓扑结构、数学模型及并网控制,提出了一种基于无功电流注入的低电压控制策略。在此基础上定性分析了光伏逆变器对称短路电流特性,通过电流环控制参数设计并忽略直流电压的动态过程将其简化为受控电流源。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory建立了详细的单级式光伏发电系统电磁暂态及受控源等值模型。仿真结果表明:当并网点电压因对称三相短路故障而导致轻度跌落或重度跌落时,电压环的动态响应是可以忽略的;当发生较深跌落但尚未使逆变器过流时,逆变器输出电流的暂态特性主要受有功电流影响;控制策略切换前后逆变器输出电流相位将发生偏移。实例分析验证了简化模型的有效性,为深入研究逆变型接口电源的故障特性奠定了基础。     

基于三相对称的光伏逆变器输出短路电流研究

采用光伏并网逆变器输出对称三相正弦交流电流为控制目标的电压电流控制策略.并与恒功率控制策略进行对比分析,论证了电网故障时采用对称三相电流输出控制策略的优越性。在该控制策略基础上基于瞬时功率理论推导得出光伏并网逆变器输出有功无功与d,q轴电流分量的关系解析式,根据坐标变换理论,推导确定了光伏并网逆变器输出短路电流的峰值与光伏并网逆变器输出有功无功及电网电压正序分量间的函数关系式。通过软件仿真验证了所提基于三相电流对称的光伏逆变器输出短路电流计算方法的可行性,并搭建了实验电路进一步验证了推导的光伏并网逆变器输出短路电流峰值表达式的正确性。     

基于关键因子和辨识技术的光伏并网系统短路电流建模

为了提高光伏并网点短路时光伏系统输出短路电流计算准确性,提出以电压跌落程度n和光伏并网逆变器输出有功p及电网电压正序分量u⁺三个特征量为关键因子,分析推导三个关键因子与光伏并网逆变器输出电流峰值Imax的关系。采用光伏并网逆变器输出对称三相正弦交流电流为控制目标的电压功率控制策略,基于系统辨识技术,建立光伏并网逆变器输出短路电流模型并辨识其相关参数。运用求和算法,获得近似的光伏并网发电系统输出短路电流模型。基于MATLAB编程软件验证了所建模型的正确性。同时与PSCAD/EMTDC搭建的恒功率控制仿真模型对比分析论证了该模型能较准确反映光伏并网发电系统输出短路电流的大小。     

基于模型电流预测控制的光伏电站低电压穿越控制方法

在传统光伏电站低电压穿越技术之上,提出了一种基于模型电流预测控制的光伏并网逆变器低电压穿越控制方法,模型电流预测控制方法能够使逆变器的输出电流迅速地跟随参考电流指令,具有良好的动态特性。在光伏电站并网点发生故障期间,能够迅速控制光伏电站无功功率的输出,为并网点提供电压支撑,减少无功设备的投资,同时也提高了系统的暂态稳定性。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了三相短路故障、单相短路故障和大负荷扰动3个仿真实验,另外对模型电流预测控制的输出响应和稳态性能进行了仿真分析,仿真结果表明,光伏电站在低电压期间为电网提供电压支撑,验证了所提出控制方法的有效性。     

光伏并网低压穿越控制策略的研究

随着并网型光伏电站接入电网容量越来越大,与公用电网并网运行的光伏发电系统已显示出越来越大的竞争力。当电力系统由于短路故障而发生电压跌落时,针对并网端电压跌落问题,提出了低压穿越技术来提高电力系统的稳定性。在对光伏并网逆变器控制策略研究的基础上,建立了逆变器输出正序无功功率、负序无功功率和电压跌落深度三者之间的关系,采用正序无功功率抬升正序电压,负序无功功率降低负序电压的方法来抬升电网电压,增强了并网系统的稳定性,有效提高了光伏逆变器低压穿越的能力。MATLAB/Simulink仿真验证该低压穿越技术的有效性。     

基于自适应神经网络的光伏发电系统并网控制策略

针对传统并网光伏发电系统在电网故障条件下穿越控制策略的不足,提出一种基于自适应模糊神经网络的光伏发电系统并网控制方法。该方法在电网电压突变和跌落情况下能够快速地调整光伏发电系统的工作模式,以适应光伏阵列最大输出功率和并网逆变器额定容量以及最大输出电流限制,具有稳定性强、跟踪速度快等优点。给出了控制策略总体架构,阐述了电网故障控制器运行模式切换策略,建立了自适应模糊神经网络算法的数学模型。在Matlab/Simulink软件平台下搭建了仿真模型,验证了控制策略的有效性。     

具有精确非线性补偿的三相光伏并网逆变器滑模变结构控制策略

三相并网逆变器中,由于死区效应和开关延时带来的非线性将导致逆变器输出电压的严重失真,以致并网电流的总谐波失真增加。提出了一种新型的具有精确非线性补偿的三相光伏并网逆变器滑模变结构控制策略,以抑制并网电流谐波,并提高其动态响应速度和鲁棒性。该控制策略将d-q坐标变换下的非线性补偿实现于离散积分滑模控制中。分析了逆变器输出电压的非线性,并建立了相应的非线性效应模型。根据此新模型设计了离散积分滑模控制策略。该控制策略既实现了精确的非线性补偿,也保证了整个系统的强鲁棒控制,并在一个100 kW的三相光伏并网逆变器样机上得以证实。仿真和实验结果表明:所提控制策略实现了系统全局稳定性控制、动态响应快速、鲁棒性强以及优良的电流谐波抑制能力。     

基于双二阶广义积分锁相环的燃料电池并网系统研究

针对燃料电池发电系统运行特性,建立了燃料电池并网控制系统模型,并设计了并网逆变器的有功/无功控制策略和基于双二阶广义积分器的锁相环(DSOGI-PLL)方案。通过在电网三相电压理想工况和三相电压不平衡条件下的仿真测试,证明了所建立的并网控制系统能够实现单位功率因数运行。而且所设计的DSOGI-PLL能够在单相和两相电压故障情况下快速、准确地跟踪电网电压的频率和相位,具有较好的频率自适应及对输入信号的滤波功能。验证了所设计并网系统的正确性和有效性。     

并网逆变器电流重构低电压穿越模型预测控制

新能源并网运行时可能因为电网电压跌落造成并网电流过流,甚至反复并、离网,进而引发电流传感器故障,并网逆变系统非正常运行。为使并网系统在电网电压跌落和电流传感器故障后不脱网运行,提出一种考虑低电压穿越的电流重构模型预测控制策略。在电网电压跌落和电流传感器故障后,分析并网系统电压矢量和电流对应关系,利用直流母线电流和预测电流重构故障相电流。建立低电压穿越控制模型,根据其无功电流补偿指令动态改变逆变器参考电流信号,优选满足代价函数最小的开关状态作为最优电压矢量进行无功补偿。仿真与实验表明在电网电压跌落和电流传感器故障后所提控制策略仍能连续运行,补偿无功电流,为电网提供无功支撑。     

PEMFC并网发电系统建模与优化控制

结合质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）电化学特性、气体流量特性及温度特性,考虑FC模块的效率及寿命,建立基于PSCAD/EMTDC的PEMFC发电系统自定义动态模型,提出PEMFC组中FC模块运行优化算法及其并网控制策略。FC模块运行优化利用先进先出算法,实现FC模块等时运行,DC/DC变换部分采用Boost电路电压外环、电流内环的双环控制,实现DC电压平稳输出,DC/AC并网逆变器采用功率外环、电流内环的双环控制的定功率控制策略,实现系统友好同步并网。通过PSCAD/EMTDC软件平台,仿真验证了所提系统的正确性和有效性。     

基于3台单相逆变器的三相并网系统

针对分布式电源并网发电的现状,提出一种将3台单相逆变器通过三角形连接方式来组成三相并网发电系统的新构想.应用此拓扑结构可以使3台单相逆变器的直流电源侧采用不同的分布式电源,如太阳能电池板、风机或者燃料电池等.同时,通过对系统电压和电流空间矢量的理论分析和计算,获取了系统全功率因数运行的并网控制策略,并针对并网运行过程中常见的现象,如电网电压和发电源发电量突变、由于功率器件的损坏造成的开路和电网短路故障等情况,进行了仿真研究.仿真结果表明,该系统具有高功率因数运行、高可靠性和稳定性等实用性特点.     

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。     

基于逆系统方法的并网逆变器自适应模糊滑模控制研究

风电系统三相PWM并网逆变器控制的主要目标是控制输出电流并保证直流侧电容电压的恒定。针对现有的三相PWM并网逆变器系统具有多变量、非线性、强耦合等特点,采用开关函数法建立其开关周期平均模型,在并网逆变器数学模型的基础上,使用非线性逆系统方法,推导出并网逆变器的逆系统模型,构造出伪线性系统,实现了反馈线性化和解耦。对伪线性系统设计滑模控制器,考虑实际中存在建模误差,利用自适应模糊方法进行调整,解决了建模误差未知或变化的问题。理论分析和仿真结果均表明,该控制策略能保证直流侧电压恒定且能控制并网逆变器的输出电流,具有良好的动态响应能力。     

基于逆系统方法的并网逆变器自适应模糊滑模控制研究

风电系统三相PWM并网逆变器控制的主要目标是控制输出电流并保证直流侧电容电压的恒定.针对现有的三相PWM并网逆变器系统具有多变量、非线性、强耦合等特点,采用开关函数法建立其开关周期平均模型,在并网逆变器数学模型的基础上,使用非线性逆系统方法,推导出并网逆变器的逆系统模型,构造出伪线性系统,实现了反馈线性化和解耦.对伪线性系统设计滑模控制器,考虑实际中存在建模误差,利用自适应模糊方法进行调整,解决了建模误差未知或变化的问题.理论分析和仿真结果均表明,该控制策略能保证直流侧电压恒定且能控制并网逆变器的输出电流,具有良好的动态响应能力.     

基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法

并网光伏发电系统的故障穿越是大规模新能源接入电网和灵活调控的技术难题,针对传统光伏发电系统在电网故障条件下穿越控制策略的不足,提出一种基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法。在电网电压突变和跌落情况下能够快速地调整光伏发电系统的工作模式,以适应光伏阵列最大输出功率和并网逆变器额定容量以及最大输出电流的限制,具有稳定性强、跟踪速度快等优点。给出了控制策略总体架构,详细阐述了电网故障控制器运行模式切换策略,建立了模糊神经网络算法的数学模型和实现流程。最后,在Matlab/Simulink平台下搭建了系统仿真模型,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

基于PEMFC延时特性的发电系统建模与控制

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统延时特性,建立了1.2 k W PEMFC简化动态模型,并与实验数据对比验证了模型的有效性。在此基础上,构建了包含50 k W PEMFC系统、DC/DC变换器、DC/AC逆变器和滤波器在内的PEMFC发电系统模型,对并网运行和独立运行模式分别提出了同步PI电流控制和电压瞬时值反馈PI控制策略。仿真分析结果表明控制策略效果良好,能满足不同运行状态的要求。     

燃料电池并网发电控制系统的研究

针对传统的燃料电池并网控制系统普遍存在的动态响应不快的问题,重点研究了并网控制系统的拓扑结构和控制策略,提出了DC/DC变换器和DC/AC逆变器的设计思路,重点分析了有功和无功功率解耦滞环控制策略的设计方法,并给出了实现方案。基于Matlab/Simulink仿真环境建立了6 kW燃料电池并网系统模型,对系统拓扑结构和控制方法进行了验证,证明了文中方法的正确性和有效性。     

分布式光伏电源对配电网短路电流影响的仿真分析

为应对分布式光伏电源接入配电网的挑战,从分布式光伏并网逆变器的电路拓扑和控制策略出发,仿真分析了并网逆变器在配电网发生三相相间短路故障、两相相间短路故障以及分布式光伏电源不同出力时输出电流的变化特性,同时仿真分析了逆变器自身绝缘栅双极型晶体管(insulatedgate bipolar transistor,IGBT)器件开路、交流侧单相断线故障时输出电流的变化特性,得出无论配电网发生三相或两相短路,由光伏供出的短路电流都不超过其额定电流的1.5倍的结论,并对逆变器自身故障的保护提出了要求。     

分布式光伏电源对配电网短路电流影响的仿真分析

为应对分布式光伏电源接入配电网的挑战,从分布式光伏并网逆变器的电路拓扑和控制策略出发,仿真分析了并网逆变器在配电网发生三相相间短路故障、两相相间短路故障以及分布式光伏电源不同出力时输出电流的变化特性,同时仿真分析了逆变器自身绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件开路、交流侧单相断线故障时输出电流的变化特性,得出无论配电网发生三相或两相短路,由光伏供出的短路电流都不超过其额定电流的1.5倍的结论,并对逆变器自身故障的保护提出了要求。