光伏并网逆变器在不平衡电网下的控制策略研究

目前,在平衡电网电压下的光伏并网逆变器的控制已较成熟,而在不平衡电网下,光伏并网逆变器的传统控制策略会引起电压不稳定和有功无功功率的二次脉动.通过建立并网逆变器的数学模型,获得dq坐标系下的并网逆变器的动态方程,分析并网逆变器控制策略的关键是其锁相环能够准确提取电网三相电压相位.传统的三相同步锁相环(SRF-PLL)在电网三相电压不平衡时无法准确提取电压的相位,在举例分析国内外几种获取电压准确相位方法的优缺点的基础上,采取了一种基于解耦双同步参考坐标系下的锁相环(DDSRF-PLL)的控制策略,通过dq旋转轴的坐标系和解耦网络,可准确获取三相不平衡电网的电压相位,并采用旋转dq坐标系分离正负序分量,完成独立控制.最后构建电网三相电压平衡和不平衡工况下的光伏并网逆变器的仿真模型,验证了该控制策略的可行性和有效性.     

基于下垂锁相的逆变器并网控制策略研究

采用电网电压前馈的并网逆变器,其滤波电感的感值、电流控制器的参数会影响逆变器并网功率因数.在电网电压前馈电流型并网控制策略的基础上,提出基于下垂特性的新型锁相环(phase-locked loop,PLL)控制方法,采用电网电压和并网电流相位差为反馈量调节锁相环的输出,可以实现并网逆变器单位功率因数运行,并且可以实现逆变器的反孤岛运行.给出该方法的控制框图,分析工作原理和锁相环下垂系数的选取方法,仿真和实验结果验证了该方法在改善逆变器并网功率因数和反孤岛能力方面的正确性和有效性.     

弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器改进控制方法

由于电网阻抗的存在,并网逆变器的控制系统与电网阻抗相互耦合,弱电网条件会影响并网逆变器的稳定性。并网逆变器控制系统中通常使用锁相环来获取电网同步信息,其动态特性是影响系统稳定运行的关键因素。分析弱电网情况下锁相环输出对系统稳定性的影响,在此基础上提出一种提高系统稳定性的控制方法。在同步旋转坐标系下建立了包括电流环、锁相环和滤波器等环节的三相并网变换器阻抗模型,分析不同电网阻抗和锁相环带宽与并网逆变器稳定性的内在联系。结合阻抗模型中系统电压通过锁相环对电流环的影响,提出一种改进的前馈控制方法来减小锁相环输出影响,前馈环节中包括系统电压、锁相环动态特性和滤波器等环节。分析表明,改进的控制方法能够有效提高并网逆变器在弱电网条件下运行的稳定性。实验证明了所提方法的正确性。     

电网基波无静差正交正弦波观测技术

快速准确地获取电网相位、频率等信息,对并网逆变器控制具有重要意义。在单相并网系统中,由于缺少与电网电压相互正交的正弦量,无法直接构建基于同步旋转坐标系的同步锁相环来获取电网相位信息。对此,提出一种无静差的正交正弦波观测器技术,可以无静差地提取电网基波和与电网基波相互正交的正弦量,并以此构建单相同步锁相环,实验验证了该方法的有效性。     

基于内模原理的光伏三相并网逆变器电压估计与控制方法

随着光伏发电的占比迅速增大,光伏并网逆变器的控制器需要从锁相环中获取公共耦合电压点的幅值和相位,当其处于弱电网或电网电压传感器出现故障时,会造成锁相环不稳定,大大增加了逆变器的控制难度.提出一种基于内模原理的光伏逆变器电网电压估计与控制方法,该方法利用电流测量和滤波器参数的标称值,实现了公共耦合电压估计和单位矢量生成....     

弱电网下计及锁相环影响的并网逆变器输出阻抗重塑

比例积分+谐振补偿控制器(resonant harmonic compensators,HCs)可以用来抑制电网背景谐波引起的并网电流畸变.然而在电网阻抗较大时,锁相环(phase-locked loop,PLL)、电流控制器与电网阻抗相互耦合,降低了并网逆变器系统的稳定性.为了改善弱电网下锁相环对并网逆变器系统的不利影响,首先建立了考虑锁相环影响的并网逆变器小信号模型,分析了锁相环导致系统稳定性的原因,揭示了电网阻抗影响并网逆变器-电网交互系统稳定性的本质规律.然后,提出一种基于二阶低通滤波器(low-pass filter,LPF)的锁相环优化控制与参数设计方法,以重塑并网逆变器输出阻抗.最后对所提策略进行了仿真与实验验证.研究结果表明,改进的策略可以提高弱电网下并网逆变器系统的稳定性,改善其对电网的适应性,从而证明了理论分析的正确性与所提策略的有效性.     

基于模糊自适应的新型单相锁相环研究

为提高逆变器对电网电压频率及相位的精准跟踪和锁定,解决常规单相并网逆变器内部锁相环因自身锁相自由度不足引起锁相误差的问题,深入分析研究了同步旋转坐标变换锁相环原理,提出了一种考虑频率自适应的基于改进型Park变换的单相并网逆变器锁相环。通过仿真实验验证可知,应用此方法的单相并网逆变器在电网电压跌落、谐波注入等非理想电网电压情况下,仍具有稳态误差小、准确度高地跟踪、锁定电网电压频率及相位的优势。     

谐波畸变下一种快速单相锁相环技术

锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)作为逆变器并网运行的核心技术之一,为了应对电网在谐波畸变的情况下而形成的非理想电压,提高单相并网逆变器锁相环的工作性能,本文提出了一种基于前置滑动平均滤波器(Moving Average Filer,MAF)的单相锁相环。该单相锁相环采用二阶广义积分(Second Order Generalized Integrator,SOGI)算法作为单相锁相环的正交信号发生器(Orthogonal Signal Generation,OSG),并在其引入一个简易的锁频环(Frequency-Locked Loop,FLL)以自适应电网频率;最后在同步旋转坐标系下捕获电网电压的频率和相位信息,实现无静差同步跟踪。仿真结果表明,本文所提出的单相锁相环结构在谐波畸变的电网环境下,能准确快速地跟踪电网基波电压相位,验证了该方法的可行性。     

弱电网条件下锁相环对LCL型并网逆变器稳定性的影响研究及锁相环参数设计

为了保证并网逆变器的进网电流与电网电压同步,需要通过锁相环对电网电压进行锁相,并利用检测出的电网电压相位生成电流基准。该文以单相LCL型并网逆变器为例,建立锁相环的小信号模型,并根据该模型推导并网逆变器基于阻抗的稳定判据。通过分析该判据可知,在电网阻抗可忽略不计时,锁相环对并网逆变器的稳定性无影响;当电网阻抗不可忽略时,锁相环带宽、并网电流幅值给定和输出功率因数都会影响系统的稳定。为了保证系统在弱电网下的稳定性,给出一种基于相角裕度要求的锁相环参数设计方法,并进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性。     

弱电网下单相并网逆变器延时锁相环的鲁棒控制及优化方法

单相并网逆变器中,基于延时的锁相环是一种常用的公共耦合点电压相位同步方法。然而,在电网阻抗较大时,采用延时锁相环的并网逆变器电流谐波可能增加,系统可能出现不稳定。目前,虽然已有部分文献对此现象进行了解释,但是仍少有可解决延时锁相环对系统性能不利影响的有效方法。因此,该文旨在对传统基于延时的锁相环进行优化以提高鲁棒性。首先,通过对逆变器输出阻抗进行建模,解释基于延时的锁相环在弱电网下导致系统性能恶化的原因。然后,提出一种基于延时的锁相环的优化控制及设计方法,以提高逆变器在弱电网下的鲁棒性。对比实验表明,即使在高电网阻抗下,采用改进方法的单相并网逆变器系统仍然可以实现高质量的进网电流输出。     

智能电网中网络自愈性探讨

针对电力系统在新世纪面临的智能电网建设,分析其中的自愈性问题。比较网络自愈性同目前稳定控制系统的特点,利用稳定控制系统的运行经验,指出智能电网网络自愈性在实施过程中应注意的问题和应采取的措施。     

Grid Interoperability Solutions in Grid Resource Management

Since the management and beneficial utilization of highly dynamic grid resources cannot be handled by the users themselves, various grid resource management tools have been developed, supporting different grids. To ease the simultaneous utilization of different middleware systems, researchers need to revise current solutions. Grid Interoperability can be achieved at different levels of grid systems. In this paper, we investigate interoperability issues in Grid resource management, focusing on the following approaches: 1) extending existing resource brokers with multiple middleware support; 2) interfacing grid portals to different brokers and middleware; or 3) developing a new middleware component, a meta-broker that not only interfaces various brokers but also coordinates their simultaneous utilization. We show that all of these approaches contribute to enable Grid Interoperability, and conclude that meta-brokering is a significant step towards the final solution.      

智能电网与智能能源网

当前,智能电网的研发和实施出现了向相关行业延伸互动的新动向,我国将为此建立高一层次的智能能源网。在阐述智能电网理念的基础上,对国内外智能电网的研发路线、国外向相关行业延伸互动和国内筹建智能能源网的发展进行了分析讨论,提出一些智能电网和智能能源网相互整合时值得关注的几个问题。     

分层式电网系统在智能电网中的应用分析

分层式电网结构是智能电网中特有的结构特点,是整个电网智能化管理和监控的重要内容.以数字化变电站为对象,研究了分层电网在现代智能电网中的具体应用,开展面向服务体系结构(SOA)的统一信息平台监控系统开发研究,通过VS2008平台、SQL数据库和组态软件,建立基于关系型数据库的根本原因法(RCA)数据模型和基于全寿命周期成本(LCC)经济模型的设备分级评估模型,开发运行监控系统、故障预测系统和设备寿命评估系统,并组成新型集成数字化变电站监控系统,最后结合某110 kV数字化变电站试点工程,验证该系统可为实现变电站与智能电网新型调度系统的配合提供软件支持,从而保证电网的安全经济可靠运行.     

电动汽车入网技术在配电网的应用研究

该文提出了适合于电动汽车入网技术在配电网应用的多目标、多约束优化模型,该模型从技术和经济角度出发,综合考虑电网侧和车主的双方利益,以节点电压偏移和电网有功损耗最小、电动汽车入网服务成本和车主充电成本最低为优化目标,并以电网的安全经济运行和车主的行车需求建立了约束条件.采用含约束处理的NSGA-Ⅱ算法来求解该模型.对一个实例进行仿真,说明电动汽车入网技术在配电网的应用效果.     

云南电网与南方电网主网异步联网系统方案研究

鲁西背靠背直流与观音岩直流工程是云南电网与南方电网主网异步联网的依托工程,分析了因两回直流逆变侧均为弱交流系统,且两回直流之间电气距离较近,存在交流故障导致直流不够稳定,以及无功小组容量偏小等问题。提出了加强交流系统、控制直流之间的电气距离、加装动态无功补偿装置、采用柔性直流与常规直流组合并利用柔性直流提供动态无功补偿等的综合解决方案,电磁暂态仿真证明了该综合方案的有效性。     

应用边际网损系数法分摊网损

网损的大小受各节点注入有功和无功功率的影响,以此为依据,提出了边际网损系数法,根据各节点注入功率对网损的影响程度分摊网损。综合考虑了有功、无功对系统网损的影响,并能向用户提供正确的经济信号,引导潮流向有利于网损减小的方向分布。     

加拿大魁北克省电网对湖北电网的启示

对魁北克电网进行了简要介绍,结合湖北电网实际,介绍大容量长距离输电、负荷高密集区供电给电网带来的电压无功及稳定问题、“8·14”北美大停电事故教训等,提出了借鉴的经验和对策。     

智能电网

针对电力系统在新世纪面临的分布式电源并网、电网利用系数低以及数字化技术应用等诸多挑战,提出智能电网的概念,阐述了智能电网的特点、目标和主要组成,引用国外例证,估算了智能电网的投资和效益,指出智能电网是经济和技术发展的必然结果,应加快我国智能电网研究。     

考虑电网脆弱性的输电网扩展规划模型

基于电网脆弱性与均匀性理论,提出了电网全局结构与状态脆弱因子模型,用于衡量不同电网模型的脆弱程度。构建了综合考虑电网全局脆弱性、经济性与电网安全约束集的多目标电网规划模型。采用改进混沌交叉变异遗传算法进行优化得到最优规划方案。其中,针对多目标量纲不统一,权重不易定的问题,采用主成分析法对每代种群中个体进行综合评估,使评估结果更加客观可信。通过对Garver-6节点系统和Garver-18节点系统的仿真分析证明了所提模型的可行性和有效性。