可再生能源分散接入用先进并网逆变器研究综述EI北大核心CSCD

并网逆变器是分散式可再生能源接入配电网的重要接口,随着分布式可再生能源渗透率的不断提高,并网逆变器在传统配电网中的地位越发突出。为了高效完成可再生能源分散式并网,并有效降低并网逆变器对电网的冲击,一些在装置上、结构上和功能上更加先进的并网逆变器成为了迫切的需求。针对现有的一些先进并网逆变器进行比较、分析和研究,从装置级、功能级和控制级的角度对现有先进并网逆变器进行综述。给出一些在结构上能更加灵活地将可再生能源分散接入配电网的硬件电路。研究一些适用于可再生能源分散接入的,使并网逆变器能虚拟同步发电机完成自治运行、电能质量治理、系统阻抗检测、网络阻抗控制等辅助控制功能。同时还对并网逆变器的并网同步算法和电流跟踪控制策略进行了探讨。最后,提出一个适合于可再生能源分散并网的先进并网逆变器框架。     

可再生能源分散接入用先进并网逆变器研究综述

并网逆变器是分散式可再生能源接入配电网的重要接口,随着分布式可再生能源渗透率的不断提高,并网逆变器在传统配电网中的地位越发突出。为了高效完成可再生能源分散式并网,并有效降低并网逆变器对电网的冲击,一些在装置上、结构上和功能上更加先进的并网逆变器成为了迫切的需求。针对现有的一些先进并网逆变器进行比较、分析和研究,从装置级、功能级和控制级的角度对现有先进并网逆变器进行综述。给出一些在结构上能更加灵活地将可再生能源分散接入配电网的硬件电路。研究一些适用于可再生能源分散接入的,使并网逆变器能虚拟同步发电机完成自治运行、电能质量治理、系统阻抗检测、网络阻抗控制等辅助控制功能。同时还对并网逆变器的并网同步算法和电流跟踪控制策略进行了探讨。最后,提出一个适合于可再生能源分散并网的先进并网逆变器框架。     

电网电压谐波对并网逆变器输出电流质量的影响及改进控制策略研究

本文基于可再生能源并网发电系统公共耦合点电压存在背景谐波,建立了并网逆变器的等效电路模型,解析了公共耦合点处电压背景谐波影响并网逆变器输出电流的机理,在控制环路中引入多谐振控制器改善了并网逆变器的输出电能质量,并给出了一种多谐振控制器参数设计的方法。最后,在仿真软件中搭建了可再生能源发电系统和配电网的模型,设定了电网背景谐波参数,分别进行了有无多谐振控制器控制策略的仿真实验,实验结果验证了本文采用的控制策略的正确性和可行性。     

基于LCL参数优化的逆变器自适应控制

高比例可再生能源并网后,电力系统的运行场景更为复杂,电网阻抗变化及电网谐波等引起的电网不确定性严重影响了LCL型并网逆变器和电网稳定运行。为在弱电网条件下,使并网逆变器满足稳定性运行与电能质量要求,提出一种基于LCL参数优化设计的并网逆变器自适应控制方法。考虑控制系统延时特性,结合操作条件并利用奈氏判据计算出实际电网的最优参数形成一适应;针对弱电网的阻抗、频率带来的变化对比例谐振(PR)控制器进行改进形成二适应。工程结果验证了两个适应环节形成的自适应控制方法的有效性。在高比例可再生能源并网中有极大的应用前景。     

带直流电流前馈的光伏逆变器预测控制策略

光伏并网逆变器的控制技术一直是可再生能源发电领域的研究热点。依据单相光伏并网逆变器的特点,在单级式拓扑结构中,通过对传统的电压电流双闭环控制方式的分析,提出了一种带直流电流前馈的光伏并网逆变器电流预测控制方法。该方法首先由并网逆变器的物理模型推导出电流预测控制函数,实现对并网电流的快速控制。分析结果表明,所提方法能加快电压外环的响应速度,使系统的动态响应更加优越,提高发电效率,减少并网电流的谐波。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性和实用性。     

模拟同步发电机特性的同步逆变器研制

针对分布式可再生能源并网接口的先进控制策略,详细阐释了能使并网逆变器模拟传统同步发电机动态行为的同步逆变器技术。在同步发电机数学模型的基础上,给出了同步逆变器的控制策略,并深入讨论了同步逆变器参与电网调压和调频的能力,及其相应控制器参数的整定方法。通过将并网逆变器控制为同步逆变器,可以大大提升电网对含并网逆变器的分布式电源的接纳能力,降低传统并网逆变器对电网稳定带来的冲击。最后,利用1台10 k W的同步逆变器样机验证并网逆变器在模拟同步发电机特性、调节无功输出、以及参与电网调压和调频等方面的可行性和正确性。     

4项可再生能源 并网技术领域国际标准立项

<正>2月18日从中国电科院获悉,可再生能源接入电网分技术委员会(IECSC8A)新立项4项可再生能源并网技术领域国际标准。这是IEC在可再生能源接入电网的系统级问题方面立项的首批标准。可再生能源接入电网分技术委员会由中国电科院承担秘书处工作,主要负责可再生能源发电并网技术领域的国际标准化工作。据悉,新立项的4项可再生能源并网技术领域国际标准中,"基于逆变器的电源与弱交流电网互联"和"严重频率扰动下逆变器电源快速频率响应及故障穿越"2项标准由中国电科院主导发起,并由中国     

含逆变器的微电网动态相量模型

微电网作为一种分布式可再生能源并网的有效途径,是传统电力系统的重要补充。然而,微电网中含有大量的并网逆变器、机端负荷和线路,其电磁暂态过程给微电网的建模、分析和控制带来了巨大的挑战。以并网逆变器、线路和机端负荷的动态相量模型为基础,建立含并网逆变器的微电网动态相量模型。最后,在电磁暂态综合分析程序PSCAD/EMTDC中建立一个含有多台并网逆变器的微电网模型,并在Matlab/Simulink中建立其动态相量模型。仿真试验的结果验证了所提微电网动态相量模型的正确性和有效性,为并网逆变器和微电网的建模、分析和控制提供了一种新方法。     

理想电网条件下可再生能源发电三电平并网逆变器

在可再生能源发电系统中,并网逆变器是实现电能馈送电网的重要环节.文中研究了二板管钳位型三电平逆变器及其并网运行控制策略.建立了并网逆变器在两相同步旋转坐标系下的数学模型;分析了并网模式下电压、电流的矢量关系;采用基于d-q坐标系的矢量控制策略及并网电流跟踪控制,实现了以单位功率因数馈送电能;分析了逆变器直流侧电容不均压的原因,提出了一种基于模糊控制的中点均压策略.仿真和实验结果验证了其有效性.     

基于CAN总线的可再生能源并网逆变器通信监控系统设计

针对可再生能源并网发电系统中多个逆变器单元并联运行的需求,利用TMS320LF2407A芯片中内嵌的CAN控制器和CAN总线技术,设计了基于CAN总线的可再生能源并网逆变器通信监控系统.测试表明,该设计能够实现各逆变器单元之间以及逆变器单元与监控主机之间快速、可靠的数据通信.     

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。     

单相并网LCL型逆变器的改进设计方案

随着越来越多的分布式能源接入电网,并网逆变器获得了更多的应用。并网逆变器能够成功实现并网运行的前提是其直流母线电压高于最小要求限值,这限制了并网逆变器的应用。为降低并网逆变器的应用门槛,提出一种单相并网LCL型逆变器的改进设计方案。该设计方案通过将LCL型滤波器设计成一个有一定升压增益的模块,降低了前端逆变桥的输出电压要求,进而能够降低并网逆变器的直流母线电压限制,扩大了单相并网逆变器在低功率场合下的应用。首先分析传统LCL型单相并网逆变器直流母线电压受限制的原因,然后基于一种改进LCL型滤波器设计思路,利用其电压增益功能,给出一种详细的单相并网LCL型逆变器的改进设计方案,最后通过仿真和实验验证了提出的设计方案的有效性。     

新能源并网谐振过电压分析

基于新能源发电技术的快速发展,新能源发电所占比例呈逐年增大的趋势。新能源通过逆变装置接入后会给电力系统注入谐波,当其大规模并网后谐波含量丰富,可能会有谐振过电压的潜在风险。首先,针对光伏并网系统建立谐波数学模型,对单个新能源场站接入系统进行谐波分析,分析逆变器参数、线路参数及电网等效阻抗对谐振后系统电压产生的影响;然后,对多个新能源接入系统进行谐波分析,探究新能源不同规模接入时系统谐振变化规律及对系统电压造成的影响。     

光伏系统并网逆变器控制策略

太阳能作为一种新型的可再生能源近年来得到了广泛的应用。光伏并网技术成为有效利用太阳能发电的核心和关键。通过分析传统光伏并网逆变器控制策略,提出一种具有功率跟踪的固定开关频率的电流控制技术。仿真结果表明,并网电流与电网电压基本同频同相,并网系统的功率因数近似为1,满足设计要求。     

单相光伏并网逆变器电流控制方法研究及分析

针对并网逆变器的电流控制方法进行了分析研究,通过分析,采用了一种带电网电压前馈和准PR控制的双电流环控制方法,并就其关键的比例谐振控制（ＰＲ）进行了理论分析和参数设计。为分析该方法对抑制谐波,改善电能质量的作用,建立了并网逆变器控制系统仿真模型,并通过仿真试验,分别研究了在电网正常、电网电压突变、电网含低次谐波3种情况下比例积分（ＰＩ）控制和PR控制方法的控制效果,对于研制单相光伏并网逆变器控制系统具有一定参考价值。     

新能源同步机与调相机在高比例新能源电网中应用的比较

针对高比例新能源电网的电压稳定问题和新能源脱网风险,新能源同步机(Motor Generator Pair,MGP)系统和调相机均能发挥重要作用。为对比二者的动态特性,本文介绍了MGP结构和控制策略,分析了MGP的无功调节原理和机械隔离作用。推导了调相机的动态调节特性及无功调节能力的影响参数。在PSCAD中分别搭建了MGP和调相机接入新能源并网系统的仿真模型,对比了不同故障情况下MGP和参数优化前、后调相机的动态特性,结果表明MGP和调相机都具备抑制电压跌落的能力,而MGP的机械隔离作用可以隔离故障对逆变器和新能源机组的大部分影响,防止新能源大量脱网。     

FPGA‐based implementation for improved control scheme of grid‐connected PV system with 3‐phase 3‐level NPC‐VSI

The large scale penetration of renewable energy resources has boosted the need of using improved control technique and modular power electronic converter structures for efficient and reliable operation of grid‐connected systems. This study investigates the performance of a grid‐connected 3‐phase 3‐level neutral‐point clamped voltage source inverter for renewable energy integration by using improved current control technique. For medium or high‐voltage grid interfacing, the multilevel inverter structure is generally used to reduce the voltage stress across the switching device as well as the harmonic distortion. The neutral‐point clamped voltage source inverter is controlled by using decoupling technique along with the proper grid synchronization via moving average filter–based phase‐locked loop. The moving average filter–based phase‐locked loop is used to reduce the delay in grid angle estimation under balanced as well as distorted grid conditions. A Lyapunov‐based approach for analysing the stability of the system has also been discussed. In this study, the hardware‐in‐loop (HIL) simulation of the control algorithm and the grid synchronization technique is realized using Virtex‐6 FPGA ML605 evaluation kit. The performance of the system is analyzed by conducting a time‐domain simulation in the Matlab/Simulink platform and its performance is examined in the HIL environment. The simulation and the hardware cosimulation results are presented to validate the effectiveness of the proposed control scheme.     

Inverter for interchangeable use as current source inverter and voltage source inverter for interconnecting to grid

We propose a novel inverter that can be operated either as a current source inverter (CSI) or as a voltage source inverter (VSI) by changing only the control signals. It is proper to use it for interconnecting systems with renewable energy, such as photovoltaic cells or wind generation systems, to a grid. This inverter is usually operated as a CSI connected to the grid. Even if the energy source has a lower voltage than the grid, energy can be supplied to the grid through the proposed inverter. The power factor can be brie?y maintained close to unity. When power supply from the grid is interrupted, the proposed circuit should be operated as a VSI in the stand‐alone operation mode. In this way, the circuit can maintain a constant output voltage to the loads. In this paper, the proposed circuit con?guration and the control schemes for both the CSI and the VSI are described. The circuit characteristics for both are also discussed experimentally. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 183(4): 45–53, 2013; Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI 10.1002/eej.22349     

Performance evaluation of WPT based islanding detection for grid-connected PV systems

Recent developments in power electronics technology have emerged towards the generation of electrical power from the renewable energy sources. Among renewable energy sources, solar energy has garnered more importance because of less maintenance and environmental friendly. In grid connected mode, distributed power generation system (DPGS) requires reliable islanding detection technique to find the electrical grid status and operate the grid connected inverter effectively. This paper investigates a comparative performance analysis of wavelet transform (WT) and wavelet packet transform (WPT) based detection in a three-phase grid connected PV inverter system under various power quality disturbances and islanding situation. The WT and WPT coefficients are determined by applying db4 wavelet basis functions, which are obtained optimally for analyzing perturbations that occur in grid connected PV system. The wavelet transform produces large errors due to spectral leakages in frequency bands. On the other hand, WPT provides uniform frequency subband with better time frequency resolution over WT. Finally, the feasibility of proposed WPT based islanding detection method is verified by simulating the system in MATLAB/SIMULINK environment. The simulated results demonstrate the better performance of WPT over WT technique and proved as an accurate, fast and reliable detection technique.