基于改进调制的两级式单相光伏并网逆变器前级二次谐波抑制

为抑制两级式单相光伏并网逆变器前级电路中的二次谐波电流,利用开关周期平均模型对前级电路中二次谐波电流产生的原因进行了分析,基于此提出了抑制二次谐波电流的改进调制方法。该方法根据实时采样得到的母线电压修正占空比,无需复杂的运算处理,易于实现。进一步分析了改进调制方法下前级Boost电路的小信号传递函数,提出了欠阻尼条件下基于微分先行PID算法的光伏电池最大功率点电压跟踪方法。仿真表明,改进后的两级式单相光伏并网逆变器最大功率点跟踪过程振荡小,光伏电池输出电流平稳,二次谐波电流抑制效果显著。     

Identification technique of DC series arc‐fault strings in photovoltaic systems

The DC series arc‐faults lead a risk due to an aging of photovoltaic system components enhanced by environmental factors and high DC voltages in already existing photovoltaic systems. Until recently, many research activities have focused on the detection of DC series arc‐faults by current signature analysis. However, DC arc detector has two problems. First, it is difficult to distinguish arc noise and switching noise of power conditioner by circuit current in photovoltaic system. Secondly, when a DC series arc fault occurs in the photovoltaic system, DC series arc‐fault string cannot be specified because the arc noise is propagated in the circuit. In this article, we propose two novel techniques for the DC series arc‐fault detection and identification of faulty strings. Experiments were performed by generating DC series arc in the field. The proposed technique is investigated based on the experimental results in the terms of effectiveness and applicability.     

光伏电源友好并网系统及其仿真研究

为提高主电网电能质量,对光伏电源并网逆变器及其控制方法进行研究和仿真。该逆变器采用DC/DC+DC/AC的双级结构,以三相瞬时无功理论为基础,将光伏并网逆变器与有源滤波器相结合,使得光伏电源不仅可以输出有功功率,还能进行无功和谐波补偿,实现友好并网。其DC/DC部分采用Boost升压电路,通过电导增量法进行最大功率跟踪(MPPT); DC/AC部分采用电压型三相桥式逆变电路和滞环控制方法。最后给出了较详细的仿真结果,验证了所采用方法的可行性。     

System Reduction of Power System with Penetration of Photovoltaic Generations

This paper presents a novel system reduction method which makes it possible to consider the impact of photovoltaic (PV) penetration on transient stability precisely. The object system for system reduction can be aggregated into a simple equivalent circuit by using the proposed method. The equivalent circuit consists of a lumped load model, a lumped PV model, and three equivalent impedances. Using the equivalent circuit, power flow into the object system when the system voltage changes can be analyzed without repeated power flow calculation of the original system. In order to verify the proposed method, this paper presents a numerical example of transient stability analysis with a one‐generator‐to‐infinite‐bus system model. The results of analysis indicate that transient stability considering PV penetration can be analyzed with high accuracy with the proposed method.     

单相光伏两级并网系统的MATLAB仿真研究

为了寻找更好的实现光伏发电系统最大功率点追踪控制方法,根据太阳电池的内部结构和伏安特性建立了太阳电池的等效电路,利用MATLAB语言建立了太阳电池板仿真模型。在分析已有最大功率追踪方法的基础上,提出了一种基于平均值控制的最大功率追踪方法,并对后级并网逆变电路进行理论分析和仿真实验,实验结果证明了所提出方法具有良好的实用性。通过对并网逆变器的控制实现了低谐波含量、高功率因数的并网要求。     

基于欧姆龙PLC的太阳能电池板自动跟踪系统的研究

研究了基于可编程逻辑控制器PLC的太阳能电池板自动跟踪系统,设计了硬件和软件,硬件包括PLC输入输出端口的硬件配置、信号处理单元、光敏电阻光强法比较电路、光伏模块和开关电源部分;软件包括PLC的控制和监控程序与PC机监控和数据处理程序两部分。太阳能电池板自动跟踪系统使光伏模块能实时跟踪太阳光照,从而最大限度地获得太阳能,有效地提高了太阳能的利用率和光伏发电系统的效率,降低了光伏并网发电的成本,具有理论研究意义和应用推广价值。     

基于PIC单片机带最大功率点跟踪的光伏蓄电池脉冲充电系统

分析了Buck电路和Boost电路在最大功率点跟踪电路中的缺点。针对离网型光伏发电系统,提出了一种基于PIC单片机控制带最大功率点跟踪的蓄电池脉冲充电电路。该拓扑结构中只含有一个储能元件,可降低变换器的体积和系统的损耗,从而提高光伏蓄电池的利用效率。试验结果表明,该系统达到了最大功率点跟踪功能和对蓄电池的脉冲充电。     

基于MAX1641的光伏智能快速充电系统设计

在光伏应用系统中,分段恒流是实现蓄电池高效、快速充电的一种有效方法。本文根据蓄电池的饱和程度采用不同大小的充电电流原理,以充电效率高达95%和带工作模式可调的新型DC-DC变换器件MAX1641为核心,设计了一种光伏智能快速充电方案。文中重点介绍了带工作模式选择的智能DC-DC变换器MAX1641,设计了12V输出的MAX1641应用电路、采用2级运放构成的电压检测、基于恒流源的电源线电流检测和基于数字温度传感器DS18B20的温度检测。最后给出系统的软件设计流程。本设计集成度和充电效率较高,实现简单,工作可靠,可望在光伏工程中得到应用。     

考虑分布式光伏低电压穿越的配电网改进短路电流计算

分布式光伏电源规模化并网使传统的短路电流计算方法不再适用。文中通过对光伏电源的并网点电压和故障输出电流进行定量分析,改进了考虑低电压穿越策略的光伏电源故障等效模型,使其更适用于实际工程计算。在此基础上利用叠加原理将配电网短路故障等效电路分解为电源不突变网络和电源突变网络,提出了改进的含分布式光伏电源配电网短路电流计算方法。通过对算例的仿真计算和数据分析,验证了所提方法的准确性和时效性。     

泛在电力物联网中光伏发电系统常见故障研究

光伏发电作为泛在电力物联网能源生产端的新能源代表具有很广阔的发展前景。目前分布式光伏已得到大规模应用,以浙江为例,每年新增用户中绝大多数为低压配电网的用户。光伏发电系统由光伏组件串并而成,为了研究光伏系统中几种常见故障及其影响,按照国网低压光伏系统的参数要求搭建了仿真模型;并模拟了共4种常见故障状态下的光伏系统出力情况,仿真发现4种故障中即只有一片光伏电池片出现 4 类故障时,开路对输出功率的影响最大,其次是热斑,然后是短路,最后是老化。     

A Hydrogen‐Storage Distributed Generation System Using Unitized Reversible Cells and Its Operational Scheme

Environmental issues such as global warming and depletion of natural energy resources are posing problems. Photovoltaic systems have been attracting attention as a form of renewable energy. The output power of a photovoltaic system changes sharply because solar radiation intensity and temperature vary with the weather. In conventional photovoltaic systems, the surplus power, excluding the power consumed in the load, flows back to the grid. Therefore, fluctuations in the output power of a photovoltaic system may have an adverse effect on the grid. This paper proposes a novel hydrogen‐storage distributed generation system using a unitized reversible cell that integrates a fuel cell and water electrolyzer to smooth reverse power flow. The hydrogen‐storage distributed generation system was modeled and a computer simulation was performed. Using two evaluation methods, the proposed system is shown to be effective at leveling power flow back to the grid.     

一种用于光伏发电系统的新型高频逆变器

提出一种新型的用于光伏发电的高频逆变电路,该电路适用于小型光伏并网发电系统,由Buck-Boost变换器和电流源高频链逆变器构成。Buck-Boost变换器工作在电感电流断续模式,由它来实现光伏模块的最大功率点跟踪;高频链逆变器对Buck-Boost变换器输出的能量进行逆变,得到与电网电压同步的电流。该电路结构简单、效率高,光伏模块的最大功率点不受负载变化的影响。该方案通过了实验验证。     

一种双输入高增益DC-DC变换器

针对光伏发电系统输出电压低、供电稳定性差等问题,提出一种非隔离双输入高增益直流升压变换器,该变换器在2个BOOST变换器的基础上引入了开关电容电路,实现了高电压增益,且两输入源可以单独或同时向负载供电。分析该变换器的电路结构和工作原理,推导出了3种供电模式下变换器的电压增益表达式以及主要开关器件电压应力,给出了两路同时供电时输入电流之间的关系。最后,搭建了一台100W的实验样机,实验验证了该变换器具有电压增益高、开关器件电压应力低、控制简单、可以灵活供电等优点。     

Novel system for generating constant mechanical power from solar energy

In order to make use of solar energy instead of oil and coal, the authors have proposed a new driving system which is composed of two coupled induction machines with a photovoltaic array. One induction machine is driven by electric power of the photovoltaic array through a general‐purpose inverter, and the other induction machine is interconnected to the utility line. This system can generate the required mechanical power even in fluctuating insolation and supply the surplus electric power of the photovoltaic array to the utility line. In this paper, it is shown that the proposed method can be realized by using not only an induction–induction machine system but also an induction–synchronous one. The latter system can drive a mechanical load with a strictly constant speed and high efficiency. Such parallel running using two rotary machines has the advantage of decreasing the total loss compared to a single motor system when the no‐load loss is less than a certain ratio of the load loss. Furthermore, this paper presents a practical method to measure the solar power, track the maximum power point, and control the connection–disconnection of the photovoltaic array to the general‐purpose inverter. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(2): 32–39, 2000     

基于dsPIC30F3011的单相光伏并网逆变器设计

为满足小功率光伏阵列并网的需求,以dsPIC30F3011芯片为控制器设计了一种2 kW的单相光伏并网逆变器。给出了光伏并网逆变器的主电路结构及控制方案,采用了Boost电路及改进的扰动观察法来实现MPPT过程;在并网过程中,采用了电压电流双闭环控制策略,实现了单位功率因数并网。最后设计了系统的硬件电路及控制软件,并通过实验验证了逆变器的可靠性。     

考虑系统调峰特性的风光消纳优化

由于风电和光伏发电受自然因素的影响较大,其出力具有随机性和波动性,将对系统的调峰能力造成严重影响。该文首先针对风电自身的出力特性,从系统调峰能力的角度对区域电网可以接纳的风电容量进行评估;然后根据风电和光伏发电在时间尺度上存在的互补性,建立以系统失负荷率最低和弃风、光率最小为目标的优化模型,利用改进惯性权重的粒子群算法对模型进行求解,得到最优的风电和光伏发电出力。最后,利用实际区域电网风电、光伏发电以及负荷的历史数据对该文所提方法的有效性进行验证,结果表明采用风光互补优化策略对风电和光伏发电的输出功率进行优化后,系统出力波动有所降低且消纳能力有明显提升。     

基于改进变步长电导增量法光伏阵列MPPT研究

通过分析光伏阵列特性,针对变步长电导增量( INC)法在光照强度发生大幅度变化时由于错误计算步长引起的系统振荡的缺点,采用了一种改进的变步长INC法,能够快速并准确地进行最大功率点跟踪(MPPT).最后搭建了Boost MPPT控制的硬件电路进行实验验证.结果表明,在光照强度发生大幅度变化时,改进后的算法能快速、准确地...     

分布式光伏电站对配电网电压的影响研究

本文给出了含有分布式光伏电站的配电网等值电路模型,简要介绍了分布式光伏发电并网系统的基本概念。根据光伏电站工程实例,利用仿真软件对配电网的相关母线电压进行仿真计算,分析了分布式光伏电站接入后导致配电网相关母线电压升高的原因。     

基于储能系统的光伏功率预测误差补偿控制

受天气等因素影响,光伏组件的输出功率为非平稳信号,波动性大,直接并网对电网冲击大。为保障光伏并网安全可靠运行,通过控制储能系统合理充放电平抑光伏功率。对光伏电站光伏组件输出功率进行小波包分析确定平抑目标功率,再结合化学电池和超级电容的频率响应范围,采用模型预测控制(MPC)算法控制全钒液流电池和超级电容组成的混合储能系统充放电,并在Matlab上进行仿真。仿真结果表明,此种分析方法及控制策略平抑效果较好。基于此种补偿控制方法确定电池容量,并把"M-界定"量化指标运用到描述电池能量波动,从而确定电池的最大充放电功率等参数。     

基于两象限DC/DC变换器的光伏发电系统

传统MPPT电路串联在光伏组件和负载之间.光伏板产生的所有电能都要经过DC/DC变换器进行处理.因此.整个光伏发电系统的效率就要依赖于DC/DC变换器的效率.针对离网型光伏发电系统提出一种两象限DC/DC变换电路,并将最大功率跟踪电路与其并联,主要能完成蓄电池充放电,升降压电路的功能.由于与主电路并联,仅有少部分能量通...