双级式光伏发电主动参与电网频率调节

为解决大规模光伏发电并网带来系统调频能力不足的问题,提出了双级式光伏发电有功功率-频率下垂控制和虚拟惯量控制,通过修改Boost变换器或网侧逆变器原有的控制结构来实现光伏发电主动参与电网频率调节。并分析虚拟惯性时间常数、锁相环控制带宽对虚拟惯量控制的影响。基于光伏发电的有功功率-相位运动模型、同步发电机组的频率响应模型来分析光伏发电的虚拟惯量特性及其对系统频率动态特性的影响。仿真结果表明:Boost变换器和网侧逆变器均可按照设定的下垂曲线来控制光伏阵列增发或减少一定量的有功功率,抑制电网频率跌落或升高;虚拟惯性时间常数越大或锁相环控制带宽越小,光伏发电的虚拟惯量越大,频率动态过程中可提供支撑的功率越多。     

多光伏发电参与电网频率调节的动态协调机理

大规模光伏发电并网挤占了具有转动惯量的同步发电机组容量空间,致使电力系统面临惯量减小与调频能力不足的问题,迫切需要光伏发电主动参与电网频率调节。文中以多光伏发电单元并联系统为研究对象,通过改进各逆变器的控制策略,实现其虚拟惯量控制。基于光伏发电不平衡有功功率激励—相位输出响应关系,分析控制增益系数、时间常数以及锁相环控制带宽对其惯量特性的影响。同时,以两机并联系统为例,分析电网频率动态过程中各光伏发电单元的协调运行机制,揭示电网频率动态过程中不平衡功率的分配机理,并推广至多机并联系统。最后,基于时域仿真算例验证了理论分析的有效性、控制策略的可行性。     

双级式光伏发电虚拟惯量控制策略

大规模光伏发电并网挤占了具有转动惯量的同步发电机组空间,导致惯量减小与调频能力不足的问题,迫切需要光伏发电主动参与电网频率调节。以双级式光伏发电为研究对象,在研究基于锁相环动态的常规虚拟惯量控制的同时,提出基于低压直流电容动态的虚拟惯量控制和基于高压直流电容动态的虚拟惯量控制,并分析控制参数对虚拟惯量控制的影响。研究结果表明:①对于常规虚拟惯量控制,锁相环控制带宽越小,频率跌落过程中光伏发电可提供支撑的功率越多;②对于低压直流电容动态的虚拟惯量控制,由于电压环中引入电网频率—低压侧直流电压(f-U_(PV))补偿环节,低压直流电压的改变不仅影响频率的暂态过程,还影响频率的稳态偏差;③对于高压直流电容动态的虚拟惯量控制,减小Boost变换器的电压环积分系数,减缓直流电压的动态过程,频率跌落过程中光伏发电可提供支撑的功率越多。     

基于变减载率的光伏发电参与电网调频控制策略

新能源机组大量接入电网降低了电力系统旋转惯性和一次调频资源,导致电网运行时频率波动增大。新能源机组主动参与频率调节是缓解该问题的途径之一,为此提出一种基于变减载率的光伏发电机组参与电网调频控制策略,依据电网频率改变光伏机组减载运行水平,使其能够参与向上/向下的电网频率调节。该策略结合离线曲线拟合、在线功率跟踪和实时光照强度估算,能与最大功率跟踪算法无缝融合,并对曲线拟合误差有一定的鲁棒性。基于RT-LAB的半物理仿真结果验证了该方法的有效性。     

光伏发电接入柔直互联区域调频策略

针对大规模光伏发电接入柔直互联区域带来受端电网调频能力不足的问题,采用人工耦合受端电网频率的同时,设计光伏发电虚拟惯量控制策略,实现了光伏发电主动参与受端电网的频率调节.其次,建立了含光伏发电、柔性直流输电的电力系统频率响应模型,分析不同控制参数对受端电网频率动态特性的影响及其变化规律.再次,分析不同控制参数对系统小干...     

参与微电网频率调节的光伏发电系统模糊自适应功率控制

针对光伏在微电网中渗透率不断提高导致系统惯量和频率响应能力不足的问题,提出一种模糊自适应功率控制策略。首先,每相邻两组光伏阵列分别通过前级Buck-Boost型DC/DC变换器并联后再通过DC/AC逆变器接入微电网,其中一组光伏阵列运行在最大功率点追踪模式,并为另一台运行在模糊自适应功率追踪模式的DC/DC变换器提供最大功率参考;其次,考虑到光伏发电运行中负荷变动、辐照度波动等多种因素导致的系统频率波动,设计了模糊自适应控制器,以相邻光伏阵列提供的最大功率参考和当前系统频率为输入,决策输出功率储备因子,并结合最大功率参考生成光伏输出功率指令,实现光伏发电输出功率的自适应调节。最后,光伏阵列运行在模糊自适应功率追踪模式具有上下灵活调节的功率储备,通过自适应增加或减少功率储备实现微电网频率的双向调节。该控制策略减少了最大功率点估计器使用、无需详细的光伏模型且易于实现,基于IEEE 13节点测试系统的仿真结果验证了所提控制策略能够有效抑制微电网频率的波动。     

一种三相级联H桥光伏并网系统参与电网频率支撑的控制策略

光伏发电具有清洁、安全等特点,是解决能源危机和环境污染的有效途径。然而,光伏并网逆变器不具有转动惯量和阻尼,随着光伏发电在电网中的渗透率不断提高,大规模光伏并网对电网的频率稳定提出了挑战。级联H桥逆变器因具有模块化结构、无需工频变压器等优点,在光伏发电领域具有广阔的应用前景。针对三相级联H桥光伏并网系统,提出了一种具有支撑电网频率功能的逆变器控制策略,利用各光伏组串的有功功率储备,在不增加储能装置的情况下,实现了对电网频率动态特性的改善。针对级联H桥拓扑常见的相间功率不平衡问题,利用提出的储备功率在各相间和相内各模块间的分配方法,可实现对各光伏组串输出功率的平衡控制,最大限度保证了相间和相内各模块间的功率平衡,从而保证了系统三相电流的平衡输出,并降低了H桥模块过调制的风险。最后,在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型和10kW模拟实验平台,通过仿真和实验对提出的控制策略的有效性进行了验证。     

光伏并网逆变器固定开关频率控制策略的研究

从三相光伏并网逆变器的拓扑结构及数学模型入手,对逆变器基于固定开关频率控制策略进行了详细的分析与阐述.结合坐标变换和电流解耦控制策略构建了逆变器直流电压、电流内环的双闭环控制结构,对双环控制器的取值给出了较为合理的参数,并结合TMS320LF2407处理器搭建了实验验证平台.通过逆变器输出电流波形及PWM输出波形的分析...     

分布式光伏发电系统输出功率微分控制策略研究

光伏发电系统（photovoltaic power generation system,PV）内环控制器控制策略有最大功率跟踪控制策略（maximum power point tracking,MPPT）与直流母线电压支撑策略。两种控制策略切换时易导致直流母线电压过压,系统振荡,严重时将导致PV停机。根据光伏阵列的输出特性,提出一种输出功率微分控制策略。采用该控制策略,PV控制系统可自然切换控制目标,避免MPPT控制策略与直流母线电压控制策略间进行切换,进而可减少直流母线电压振荡,提高系统性能。外环控制器则采用下垂控制实现各个分布式PV输出功率均匀分配。     

兼顾频率变化率和偏移量的光储虚拟惯量联合控制策略研究

针对传统虚拟惯量（VSG）控制无法兼顾光储并网系统频率下降与恢复特性的问题,提出了一种同时考虑频率变化率和偏移量的虚拟惯量联合控制（VIJC）策略。首先,将调频过程划分为以频率变化率为主导、以频率偏移量为主导和频率恢复3个阶段;其次,对3个阶段分别采用不同方式的VSG控制,充分发挥不同VSG控制的调频优势,简化了参数优化的过程;最后,选取具有代表性的VSG控制策略与VIJC策略进行仿真对比。仿真结果验证了所提策略的有效性。     

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。     

两级式光伏并网逆变器的无差拍控制算法研究

同步锁相是光伏并网逆变器一项关键的技术,直接影响到整个并网系统的性能,而传统的并网锁相技术存在锁相速度或者稳定性上的不足。在无差拍控制算法的基础上,给出一种无差拍电流控制锁相策略,并将该控制策略用于两级式单相光伏并网逆变器的控制中。仿真结果表明,在光照导致光伏电池功率波动或者电网频率变化的情况下,该控制方法能最大限度地输出能量,并使逆变器的输出电流准确、快速地跟踪电网电压,功率因数接近为1。     

1kW单级式光伏并网发电系统的设计

针对两级式小功率光伏并网发电系统效率低的缺点,设计了1 k W单级式光伏并网发电系统。对主电路直流侧母线电容和滤波器参数进行设计。单级式光伏并网发电系统结构需要同时控制直流侧母线电压和并网电流,而单闭环系统难以满足需要,采用双闭环控制策略实现并网,分别对电流内环和电压外环进行设计。同时采用锁相环技术,Simulink仿真研究结果表明并网电流能准确跟踪电网电压,实现了系统的高效率并网。     

高渗透率光伏参与电力系统调频研究综述

光伏发电的波动性和随机性会造成高渗透率光伏发电系统输出功率随机波动,进而加重了电网频率调节负担。同时高比例光伏发电接入系统,会替代部分常规机组,进一步削弱了电网调频能力。针对高比例光伏并网对电网频率稳定带来的全新挑战,分析了光伏发电接入系统对电网频率稳定性的影响机理。介绍了当前光伏发电参与系统频率调节的技术路线。最后,结合当前我国电网和新能源发展实际情况,展望了今后需要进一步关注的问题。     

并网光伏发电系统的通用性机电暂态模型及其与电磁暂态模型的对比分析

针对并网光伏发电系统电磁暂态模型复杂、计算速度慢的问题,提出了一种并网光伏发电系统的通用性机电暂态模型。该模型不包含电器元件及高频开关器件,由纯粹的数学计算完成,模型简单、计算速度快。在PSCAD/EMTDC中对该机电暂态模型进行了仿真,得到的结果与电磁暂态模型的仿真结果吻合,且仿真时间大大减少,从而验证了该机电暂态模型的正确性及有效性。该通用性机电暂态模型为大规模并网光伏电站的仿真建模等提供了模型参考,具有实用价值。     

光伏并网发电系统孤岛检测技术

孤岛检测是光伏系统并网必需的功能,要求既能快速检测出孤岛状态,同时又能尽量减少对电网的不良影响。介绍孤岛状态产生原理及其带来的负面效应。阐述并网逆变器侧本地检测技术中各种方法的工作原理,并就每种方法的检测盲区、适用范围、对系统电能质量及暂态响应的影响等进行论述。指出在减少对系统影响的基础上,进一步提高检测效率、减小或消除检测盲区以及将基于不同原理的孤岛检测方法组合使用,将是今后孤岛检测研究的重要方向。     

光伏并网逆变器布谷鸟搜索优化反推控制

针对并网逆变器模型非线性和电网扰动的问题,提出一种基于布谷鸟搜索算法优化反推控制技术光伏并网逆变器控制策略。首先,建立考虑参数变化和电网扰动的并网逆变器数学模型,设计并网逆变器反推控制。然后,利用布谷鸟搜索算法对不确定性部分进行在线辨识和补偿,消除模型非线性和外部扰动产生的不确定性部分的影响。利用Lyapunov稳定性理论设计控制器自适应律,证明了布谷鸟搜索算法优化反推控制器的稳定性。实验结果表明该方法能实现逆变器精确并网控制,具有较好的动静态性能和较强的鲁棒性。     

光伏并网逆变器电流滞环跟踪控制

以MATLAB/SIMULINK为仿真平台.建立光伏模块和最大功率跟踪控制器的数学模型和仿真模块,分析光伏模块的电气特性,实现最大功率点的动态跟踪,提出集成式光伏模块和最大功率跟踪控制的并网逆变器系统模型和电流滞环跟踪控制策略,仿真结果验证光伏模块数学模型和最大功率跟踪算法的有效性,对光伏并网逆变器受外界环境变化影响的动态响应进行了仿真,表明电流滞环跟踪控制应用于光伏并网逆变器能改善注入电网电流的品质,使电网功率因数为1.