一种提高光伏发电系统故障穿越能力的混合型控制策略研究

本文基于不同故障工况下光伏发电系统的输出暂态特性,提出一种混合型控制策略增强其暂态性能及其故障穿越能力。该策略依据故障工况下光伏发电系统并网电压跌落程度,采用Non-MPPT算法调节光伏阵列输出功率,解决光伏发电系统并网逆变器直流过压、交流过流问题;利用磁通耦合限流器抑制光伏发电系统故障冲击电流,并与光伏发电系统输出无功电流相配合,进一步抬高光伏发电系统并网电压。在不对称故障情况下,该控制策略还能降低光伏发电系统并网电压不平衡率,减少其并网逆变器直流侧电压所含二倍频谐波分量,整体提高光伏发电系统故障穿越能力。     

定功率跟踪控制的光伏并网低电压穿越策略

为了解决光伏发电在电网电压跌落过程中,逆变器两侧功率不平衡出现过电流和过电压的问题,设计了一种定功率跟踪控制的光伏并网低电压穿越策略。通过定功率跟踪控制对光伏阵列输出功率进行调节,根据电压跌落深度,合理给定功率参考值,控制光伏阵列的功率输出,实现交、直流侧功率的快速平衡,限制直流母线电压的增长。通过逆变器无功补偿控制,不仅能限制并网电流在安全范围内,还能够根据跌落深度提供无功支撑,有效地利用了逆变器自身的无功调节能力。结果表明,该策略能够抑制过电压和过电流,使系统具备一定的低电压穿越能力。最后,在Simlink中搭建仿真模型,通过与传统控制策略对比,验证了该控制策略的有效性和实用性。     

LCC-FHMMC混合直流输电系统受端交流系统故障穿越控制策略

送端采用电网换相换流器（LCC）、受端采用全半桥子模块混合型模块化多电平变流器（FHMMC）的LCC-FHMMC混合直流输电系统,当受端交流系统发生故障时,受端交流电压跌落,受端功率传输受阻,盈余的功率导致子模块电容过电压,甚至可能造成设备的严重损坏。为此,提出了一种基于FHMMC直流电压降压运行的受端交流系统故障穿越控制策略,使其直流电压始终低于逆变侧交流母线的电压有效值。同时,整流侧LCC保持常规的定直流电流控制,保证逆变侧的直流电流在额定值附近运行,从而实现了进入直流系统的有功功率与逆变器向受端交流系统输出的有功功率之间的平衡。最后在PSCAD/EMTDC仿真平台上对LCC-FHMMC混合直流输电系统受端交流系统发生的对称故障和不对称故障分别进行了仿真分析,仿真结果验证了所提控制策略能够快速有效地穿越受端交流系统故障,并抑制子模块电容过电压。     

多端柔性直流输电系统交流故障穿越仿真研究

针对多端柔性直流输电系统交流侧发生故障,直流系统与电网公共连接点电压也随之跌落的问题,文中提出了一种交流故障穿越技术来维持公共连接点电压稳定。根据公共连接点电压跌落程度增发相应的无功功率从而维持公共连接点的电压稳定,保证系统的有功功率传输。当公共连接点电压跌落程度较大时,增发的无功功率导致交流系统过电流,提出通过降低故障端的有功功率参考值,从而减小交流侧电流幅值,避免过电流的产生。同时,针对有功功率的减小将使系统的不平衡功率进一步增大导致直流电压发生较大波动的现象,通过定直流电压换流站根据直流电压的变化来消纳系统的不平衡功率,从而达到维持多端柔性直流输电系统直流电压稳定的目的。     

大规模光伏经柔性直流送出系统交流侧故障穿越特性分析及参数优化

为研究大规模光伏经柔性直流送出系统交流侧故障对系统故障穿越期间直流电压、有功功率等的影响,提出了基于等效受控电流源模型的建模分析方法。首先,定性分析了大规模光伏经柔性直流送出系统交流故障穿越特性,将送端交流侧故障对柔性直流系统直流电压的影响间接转化为系统有功功率特性研究。然后,基于故障期间光伏侧逆变器和送端换流站运行控制特性建立了全系统等效受控电流源模型,探究了光伏侧逆变器电流设定值和送端换流站电流限幅值对有功功率传输特性的影响,进而提出了故障期间光伏侧逆变器和送端换流站电流参数的优化设计方法。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提方法的有效性。     

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。     

三相光伏逆变器的低电压穿越控制策略研究

并网逆变器是光伏并网发电系统的核心,出于系统安全考虑,光伏并网系统必须具备一定的低电压穿越能力。目前针对电压平衡跌落故障下并网逆变器的控制已经有了行之有效的措施,但却缺少非对称故障时逆变器行为的分析以及在电压不平衡跌落时保持逆变器稳定运行的有效控制策略。针对这一现状,首先在电网电压平衡跌落时,利用电压电流双闭环控制系统进行分析。接着在研究非对称故障特性的基础上,改进了电压电流双闭环控制系统,分析了功率与直流侧电压波动的原因,并提出了抑制波动现象的控制策略。最后通过一系列试验对逆变器在不同条件下的低电压穿越能力进行了验证,通过分析试验结果可以看出无论是对称还是非对称情况下的控制策略均有良好的控制效果。     

不对称故障下两级式光伏并网系统低电压穿越控制

并网逆变器在传统低电压穿越控制中存在有功功率指令不明确,易受直流电压外环控制参数影响的问题。此外两级式光伏并网系统中前级DC-DC变换器根据直流母线电压波动情况被动调整光伏输出功率,导致光伏侧动态响应速度较慢。提出了一种结合超级电容的两级式光伏并网系统不对称故障低电压穿越控制策略,该策略重点关注低电压穿越期间光伏侧的输出特性,可根据逆变器的输出能力计算其可输出的最大有功功率,利用直流母线两端的超级电容变换器稳定母线电压,光伏升压变换器用于控制光伏功率出力以快速与逆变器有功功率出力匹配。仿真结果表明,在不对称故障下,所提方法可在稳定直流母线电压的同时,实现光伏侧输出功率的快速调节。     

不对称故障下光伏发电系统的电压稳定控制策略

随着接入电网的光伏发电系统规模的逐渐增大,在电网故障下光伏发电系统的安全稳定运行尤为重要。建立了不对称电网电压条件下的光伏逆变器数学模型,分析了直流侧电压波动机理。结合陷波器的谐振特性,提出了直流电压带陷波器的正负序双电流环控制策略,并在直流侧加装直流过压保护电路。利用Matlab平台建立光伏并网发电系统仿真模型,对提出的控制策略进行仿真实验,验证了控制策略的正确性和有效性。     

不平衡情况下光伏多电平逆变器的控制策略研究

电网发生不对称故障时,电网电压中存在的负序分量会对光伏并网控制造成影响。为了消除逆变器交流侧电流和直流侧电压的谐波,采用了正、负序独立旋转坐标系的控制方法,做了基于光伏三电平逆变器的电网不平衡情况下的并网控制策略仿真。仿真结果表明采用正、负序独立旋转坐标系的控制方法,逆变器交流侧电流和直流侧电压的谐波得到有效抑制。     

并网光伏电站低电压穿越仿真与分析

根据光伏电站并网导则要求,针对光伏电站在电网故障时突然脱网的不利影响,提出了一种基于光伏逆变器低电压穿越能力的控制策略,在电网电压跌落时投入该控制策略,能够限制有功电流的增大,同时给定无功电流。仿真表明,在光伏电站并网点电压深跌落和浅跌落情况下,该控制策略均能够保证光伏逆变器输出电流不过流,同时能够向电网发出一定的无功功率以支撑并网点电压的恢复,实现低电压穿越。     

基于逆变器自适应功率控制的光伏并网点治理策略

为改善分布式电源接入和电力电子电源/负荷设备引起的光伏并网点电压越限、谐波问题,提出了一种基于逆变器自适应功率控制的治理策略.首先,将并网点电压越限与谐波问题同时进行考虑,提出了逆变器容量分配策略.然后,针对电压越限问题,考虑电压越上限与电压越下限时削减有功对并网点电压影响的差异,提出了逆变器自适应功率控制策略,在电压...     

基于阻抗在线观测的光伏逆变器控制策略研究

光伏逆变器通常采用最大功率跟踪算法尽全力向电网注入有功功率,并不参与电网电压的控制。只有当电网电压超过了保护阈值,光伏逆变器才停止工作以避免引发过电压故障。提出一种光伏逆变器的电网电压控制策略,用以改善电网电压水平,使得光伏逆变器在非最优电网电压情况下依然可以向电网输送电能。根据电网电压控制效果由电网阻抗的阻抗比R/X决定的基本原理,所提出的控制策略在线观测电网阻抗比,实时控制光伏逆变器注入电网的有功功率和无功功率,改善光伏逆变器的电网电压控制效果。所提出的控制策略不仅适用于光伏逆变器,同样也适用于其他类型的分布式发电并网逆变器。     

基于推挽正激电路的准单级式光伏并网逆变器仿真分析

针对两级式光伏并网逆变系统结构复杂、成本高、效率低的不足,研究了一种单级式光伏并网逆变系统。采用电流瞬时值反馈控制、双模式MPPT算法和直流母线电压前馈控制的方法,研究了单级式光伏并网逆变系统并网电流的正弦控制、最大功率点跟踪控制和光照突变下系统的稳定性,并对300VA光伏并网逆变系统进行了建模仿真。研究结果表明,单级...     

新型Z源光伏并网发电系统

本文提出了一种新型Z源光伏并网发电系统,与传统的Z源光伏并网发电系统相比,具有更高的功率密度,同时光伏电池与逆变桥臂实现了共地,电磁干扰(EMI)也更小。分析了该发电系统的工作原理和调制策略,并提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的并网控制策略,实现了光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)、直流链电压的升压以及网侧电流的单位功率因数运行。仿真和实验结果验证了新型Z源光伏并网发电系统能够适应光伏电池电压的宽范围变化,具有很好的应用前景     

电网电压不平衡下燃料电池并网逆变器功率控制

基于参考指令变更的三相并网逆变器功率控制方法,通过调节影响功率波动的参考指令内的谐波分量可以实现逆变器电流质量和功率波动间协调控制,但不能实现三相电压不平衡下负序交流分量的无静差调整。针对此问题,提出了三相电压不平衡下燃料电池三相并网逆变器功率控制方法,构建了燃料电池三相并网逆变器电路拓扑结构。在此基础上采用无锁相环直接功率控制方法,采用全通滤波器对并网逆变器电路中的电压和电流基波分量进行90°相移,消除2倍频的负序交流分量,实现并网逆变器有功功率和无功功率的有效控制。仿真结果证明,所提方法控制的并网逆变器进网电流谐波含量为0.33%,输出电流正弦度较高,电网电压不平衡状态下仍能坚持对电流进行控制。该方法功率控制效果好,具有较强的安全性。     

基于微分几何的微网Z源逆变器并网控制

针对应用于微网系统中的Z源逆变器及其并网控制研究,以光伏系统为例,根据Z源变换器本身具有的非线性特性,建立Z源逆变器直流链及逆变侧的仿射非线性模型,利用微分几何基本工具,构造恰当的坐标变换和预反馈,将原非线性系统精确线性化,然后对该系统进行线性最优控制器设计。该逆变器集最大功率点跟踪、升降压和并网发电等功能于一体。仿真...     

单级式光伏并网逆变系统中的最大功率点跟踪算法稳定性研究

单级式光伏并网逆变系统具有拓扑简单，成本较低的优点。但是这种系统中只存在一个能量变换环节，太阳能最大功率点跟踪(Maximum power point tracking, MPPT)、电网电压同步和输出电流正弦度等控制目标要求同时得到考虑，实现较为复杂。该文提出了一种改进的MPPT算法，在实现上述功能的同时，显著提高了单级式光伏并网逆变系统在光照强度快速变化时的稳定性。该算法的改进主要在于稳态情况下，调整光伏阵列工作点时根据增减方向分别选取合适的步长值；动态情况下，采用前馈方法检测光照强度突变过程，从而迅速改变并网系统运行状态以避免母线电压崩溃现象。基于PSIM仿真平台，对比了定步长MPPT算法和新算法，在阐述算法改进的基础上给出了仿真结果。实验室还建立了300Wp的单级式光伏并网逆变系统，应用全数字化DSP控制技术和改进MPPT算法，实现了系统的并网和可靠运行。仿真和实验结果表明，应用改进MPPT算法的单级式光伏并网逆变系统能够准确跟踪太阳能电池最大功率点，并具有较好的稳定性。     

300kW光伏并网系统优化控制与稳定性分析

本文基于系统精确建模进行了300kW的光伏并网系统优化控制设计与稳定性分析,应用三相二电平电流控制电压源型的SVPWM逆变器以及LCL滤波器作为光伏阵列与电网之间的接口,具有前馈补偿的同步矢量电流PI控制器对三相光伏并网系统公共点的并网电流实现闭环控制,能够平滑快速地实现文中提出的光伏阵列最大功率点跟踪算法,同时使并网电能质量符合IEEEStd929—2000标准。仿真结果与实验结果验证了所提算法的有效性,充分表明了所提出的控制系统具有良好的动态与稳态性能。