新能源场站快速功率控制系统的研制

随着新能源渗透率的不断提高,仅依靠传统火电机组难以保障频率稳定安全;新能源场站出于经济性的考虑,致使电力部门难以掌握新能源场站的真实调频性能,严重威胁电力系统的安全运行。为了解决传统火电机组频率支撑不足和实时掌握新能源场站调频性能困难的问题,研究了频率测量、非同步采样、控制策略、在线可观性系统等关键技术,研制了新能源快速功率控制系统,通过第三方检测,验证了方案的高性能。     

新能源接入下光伏逆变器快速功率控制方法

由于现有的控制方法跟踪控制过程失败,不同节点控制后的功率超过3600 W,因此研究新能源接入下光伏逆变器快速功率控制方法。通过建立逆变器阵列优化数学模型,添加对应的约束条件。根据逆变器的工作周期,确定开关的占空比,通过划定不同功率等级能获得电路功率的损耗情况。运用改进粒子群算法对逆变器的最大功率点进行跟踪控制,改变光伏阵列的输出电压。通过搜索全局区域调整后可得到最优解。使用修正PI控制器进行模糊实时调节,将电流解耦,将新能源输入的有功功率进行分配输出从而完成对功率的快速控制。实验结果表明,实验组在最大功率点跟踪控制过程中能最终收敛于光伏阵列的全局最大功率点,能准确对结果进行跟踪控制,达到良好的控制效果;经过不同节点控制后的功率始终稳定在3500~3600 W之间,结果符合预期,有效地解决了电压较高的缺陷,实现了光伏逆变器快速功率控制。     

光伏电站功率快速控制应用研究

分析了光伏发电与电网稳定的矛盾,研究光伏发电特性和逆变器功率快速调节潜力,提出光伏电站快速功率调节助力电网稳定的原则。针对现有光伏电站通讯结构,逆变器功率控制算法进行研究,提出一种实现光伏电站整体功率快速控制应用的方案。从电站通讯系统架构、逆变器功率快速控制算法、有功快速控制与最大功率跟踪之间矛盾的解决方法等几个方面对方案进行了详细介绍。通过实际光伏电站现场的单机试验和全站试验,验证了应用方案的可行性。     

新能源场站快速频率支撑能力评估研究现状与技术展望

随着以风电、光伏为代表的新能源发电逐步取代同步机组,系统调频资源不足、抗扰动能力下降,频率安全问题凸显,新能源场站提供快速频率支撑成为构建新型电力系统的必然要求。新能源场站快速频率支撑是其内部多设备、多环节综合作用的结果,受风光资源、控制策略、电网条件等多因素的影响和制约。量化评估新能源场站的快速频率支撑能力是指导场站调频优化控制、分析新型电力系统频率响应特性、实现场站调频资源与电网交互的基础和前提。文中对新能源场站快速频率支撑能力评估问题进行了全面综述。首先,分析场站快速频率支撑的特征,并给出了场站快速频率支撑能力的定义;然后,从状态属性、控制特性、调频效果3个维度梳理了场站快速频率支撑能力的评估指标体系,并对各类评估指标的常用计算方法进行分析评述;最后,提出了值得关注和进一步研究的关键技术问题。     

基于惯量响应支撑功率的电力系统一次调频功率估算

随着新能源渗透率不断提高以及高压直流电量HVDC的大规模应用,电力系统惯量响应与一次调频响应的能力不断减弱,威胁电力系统的频率稳定.目前的研究工作主要针对于惯量响应的估算、新能源发电参与惯量响应和一次调频的控制策略设计,并未展开电力系统一次调频功率估算的研究.论文提出了基于惯量响应支撑功率的电力系统一次调频功率估算.阐...     

基于无差拍功率控制的光伏逆变器控制策略

针对三相光伏并网逆变器的特点,设计了一种新的无差拍功率控制策略.详细推导了三相并网逆变器的离散数学模型,提出了基于瞬时有功、无功功率无差拍控制的方法.采取功率控制的方法,省去了传统无差拍电流控制方法所需的预测环节,简化了控制系统;在电网电压相角检测方面借助虚拟磁链的低通滤波特性克服谐波影响,保证角度计算的准确性;引入定频SVPWM模块取代了传统直接功率控制中的滞环比较器和开关表,弥补了传统方法开关频率不固定,容易产生谐波的劣势,提高了三相并网逆变器的性能.通过在Matlab/Simulink软件平台下的仿真证明了控制方法的有效性.     

HERIC单相光伏并网逆变器无功调制及其直接功率控制

随着可再生能源在单相电网中渗透率的提高,电网对单相光伏并网逆变器提出了无功输出与功率因数灵活控制的要求。对HERIC(Highly Efficient and Reliable Inverter Concept)拓扑的无变压器隔离型单相光伏逆变器进行研究,提出了相应的无功调制策略。借助广义二阶积分构造两相静止坐标系,基于瞬时无功功率理论,建立了单相光伏逆变器的瞬时功率模型,实现了单相光伏逆变器的直接功率控制。搭建了5 k W的实验平台,通过实验对所提的调制策略与控制策略进行了有效性与实用性验证。     

电网侧储能电站监控系统体系架构及关键技术

储能电站监控系统是储能电站的核心部分,实现了对储能站内电池、电池管理系统、变流器、配电等设备的信息采集、处理、监视、控制、运行管理等功能。储能监控系统的体系架构直接影响储能电站对电网支撑作用的功效。首先总结了当前主流的三种储能监控系统架构技术特点。接着从层次架构、应用功能、性能指标、设备数量、信息交互、运维便捷等方面进行了全方位比对分析。针对储能监控存在的问题,提出储能电站协调控制解决方案。对其中涉及的关键技术进行了分析,包含主备协调器切换机制、信息建模、一次调频及动态无功调节等。最后在实验室搭建了储能协调控制测试环境,经实验验证了储能协调控制的可行性。     

基于单周控制的光伏双频并网逆变器研究

提出一种用于光伏发电的双频并网逆变器,该拓扑结构由两个半桥单元级联而成。其中一个半桥工作在高频,提高输出电流性能,另一个半桥工作在低频,主要输出功率,从而提高系统效率。高频桥采用单周控制技术,建立了单周控制方程。仿真结果表明逆变器输出电流总的谐波畸变率低,有较好的动态性能。     

基于DSP的模糊-PID控制的逆变电源的研究

为了解决传统PID控制逆变电源系统无法从根本上解决动态品质和稳态精度的矛盾,提出了一种新的模糊-PID控制方案,该方案将模糊控制与PID控制的优势相结合,并结合DSP控制芯片实时地对PID参数进行调整.仿真结果表明,该方案可以改善动态品质和提高系统稳态精度.     

一种基于交流侧功率解耦的无电解电容光伏逆变器研究

提出一种交流侧并联功率解耦电路的无电解电容光伏逆变器。该光伏逆变器主电路采用电压型H桥,功率解耦电路采用一种七开关双向变换器结构,并联在逆变器交流输出侧。H桥变换器采用电流滞环控制以实现交流并网,功率解耦电路采用基于脉冲能量的控制方式,即根据每个开关周期需要解耦的能量大小计算功率开关的占空比。功率解耦电路采用峰值电流控制,从而加大解耦电容上电压纹波,降低解耦电容器容值,以实现无电解电容的目的。分析了并联功率解耦电路的四个工作模式,讨论了解耦电感和电容的参数设计。建立了提出的无电解电容光伏逆变器的Matlab仿真模型以验证其有效性。仿真结果表明,提出的功率解耦电路解耦电容的容值降低到几十μF,可实现无电解电容器的光伏逆变器,从而延长光伏逆变器的使用寿命。     

光伏规模化并网的电能质量复合控制策略研究

为了充分发挥并网逆变器结构及功能上的潜在优势,研究将滤波及无功补偿功能融入光伏电站逆变器中,同时实现有功并网、谐波抑制、无功补偿及电压补偿等多功能复用。在研究了逆变器控制策略以及微电网电能质量特性和控制方法后,对光伏电站拓扑结构进行了改进。在此基础上提出了一种基于逆变器动态剩余容量的无功分配策略,对并联逆变器和串联逆变器的控制策略进行详细讨论。运用该控制策略有效地实现了光伏规模化并网的电能质量复合治理,并用PSCAD/EMTDC软件通过实例仿真验证了控制策略的正确性和有效性。     

基于协同自适应控制的光储VSG运行控制研究

针对传统虚拟同步发电机(VSG)控制策略缺乏虚拟转动惯量和阻尼系数动态调节特性的缺点,提出一种指数型转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略。该策略可在VSG角速度变化率和偏离量较大时对虚拟惯量和阻尼系数进行在线调整,优化VSG转动惯量和系统阻尼动态调节特性,减少系统的超调量σ%,且缩短调节时间。首先给出VSG的并网结构、工作原理。然后建立光储VSG模型,在控制环节引入所提自适应控制策略,并分析负载突变情况下转动惯量和阻尼系数对功率、频率稳定性的影响。最后,通过仿真验证了所提策略的有效性。     

基于双向逆变器的太阳能供电系统

提出并设计了一种双向逆变器的太阳能供电系统,该系统仅仅需要单一颗微控制芯片ds PIC30F4011就可以控制系统的前级和后级电路。该系统可以操作在市电并联和功因修正两种模式下,这样可以保证直流侧电压稳定在某一个范围。并且本系统不需要蓄电池等储能设备。系统的控制方法使用了预测电流控制法和正弦波调制准则,并利用高频的驱动信号来降低后级电路输出电流的谐波。最后,实验和模拟的结果都可以验证该系统的可行性、有效性和稳定性。     

基于储能型逆变电源有功增量控制的故障穿越控制策略

电网侧短时故障给分布式发电(DG)并网可靠性带来挑战,常规的以抑制过电流和通过无功注入支撑并网接入点电压的方式实现故障穿越难以有效解决DG源-荷功率失衡的问题.为此提出一种基于储能型准Z源逆变器(QZSI)有功功率增量控制的故障穿越控制策略,在QZSI直流链引入超级电容器储能及控制,利用超级电容快速放电特性和QZSI较强的抗负荷冲击能力,快速调节DG并网功率增量以补偿网侧故障潮流,有效改善故障暂态时DG源-荷功率平衡,增强了DG适应短时故障负荷潮流的能力和对网侧电压的支撑能力.仿真和实验结果验证了所提故障穿越控制策略的有效性.     

风电场一次调频分层协调控制研究与应用

大规模并网风电场参与一次调频是电网为保证自身安全做出的必然选择,有功响应的快速性和稳定性是风电场需要解决的关键问题。提出一种基于分层架构的风电场参与电网一次调频的控制策略。在风电机组控制层,提出了一种改进的带惯量补偿的有功控制策略,提高一次调频的响应速度。在风电场控制层通过改进的惯量响应协调控制和功率备用控制策略,避免电网频率出现波动,并满足不同风况下备用功率的要求。基于Matlab/Simulink建立了含风电场的电力系统仿真模型,仿真结果表明风电场具备全工况条件下参与电网一次频率调整的能力。最后在某49.5 MW风电场现场验证了所提控制策略的有效性。