基于飞轮储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入飞轮储能系统,实现对电网稳定功率的输出,从而便于电网调度。为了使得光伏发电系统对电网输出可调度的稳定电能,采用电流内环,速度外环的控制方式充电,使得储存的能量在飞轮所允许的范围之内;采用电流内环,电压外环的控制方式放电,使得系统在运行中保持直流母线的电压稳定。系统仿真实验和实验室平台实验表明,当电网运行正常时,带有飞轮储能系统的光伏发电系统可以向电网实时输出可调度的稳定功率;当电网发生故障时,通过切断并网连接,实现对光伏发电功率的储存。     

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.     

基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法

并网光伏发电系统的故障穿越是大规模新能源接入电网和灵活调控的技术难题,针对传统光伏发电系统在电网故障条件下穿越控制策略的不足,提出一种基于模糊神经网络的光伏发电系统功率控制方法。在电网电压突变和跌落情况下能够快速地调整光伏发电系统的工作模式,以适应光伏阵列最大输出功率和并网逆变器额定容量以及最大输出电流的限制,具有稳定性强、跟踪速度快等优点。给出了控制策略总体架构,详细阐述了电网故障控制器运行模式切换策略,建立了模糊神经网络算法的数学模型和实现流程。最后,在Matlab/Simulink平台下搭建了系统仿真模型,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

基于自适应功率控制的光伏高渗透率配电网过电压研究

大规模分布式光伏并网,可能会造成系统过电压,其不仅会对系统的稳定性和安全性造成威胁,也会限制光伏发电能力。为了防止过电压的发生,现基于光伏并网特性提出了一种自适应功率阈值的方法,该方法根据不同时间获取的节点电压和功率,按照算法实时预测光伏功率阈值,并与最大功率追踪算法确定的功率相比较,确定光伏注入配电网的功率,将节点电压控制在给定的安全阈值内,从根本上防止光伏高渗透导致的过电压。利用IEEE 33节点配电网络进行仿真,结果显示,无论是在均匀太阳辐照度下还是不同太阳辐照度下,所提方法均能将节点电压控制在1.058 p. u.之内,在发电高峰期节点电压会无限接近但不超过1.058 p. u.。结果证实了该方法能有效地将电压限制在给定的阈值内,并且最大限度地提高光伏发电能力。     

一种基于内模控制的光伏逆变器功率控制策略

为改善微电网电能质量,解决微电网独立控制有功和无功控制问题,分析了两电平三相三线制电压源逆变器的控制方案,建立数学模型,运用瞬时功率理论推导出参考电流计算公式,提出由内外两层组成的串级控制策略。内层控制器采用内模一阶过程控制技术调节q轴和d轴的交流电流实现电流控制,外层控制器采用内模二阶过程的前馈控制策略实现直流母线电压控制。通过仿真验证,该控制策略可以有效的进行微电网逆变器有功和无功控制,实现逆变器跟随电网电压跌落自动调节直流侧电压功能,为改善微电网电能质量控制研究提供了一种新方法。     

基于电压定向直接功率控制的光伏并网逆变器

将基于电压定向直接功率控制用于光伏并网逆变器的控制策略,引入电网电压和瞬时功率的估算概念,并将并网逆变器输出的瞬时有功功率和无功功率作为被控量进行功率的直接闭环控制。系统无需检测输入变压器二次侧的电网电压,省去了电网电压传感器,从而不仅克服了电流控制方案的不足问题,还降低了成本,而且系统具有鲁棒性好、控制结构简单等优点。分析了电压定向直接功率控制的原理,设计了并网逆变器的具体参数,并给出了仿真和实验结果。     

基于虚拟电机的光伏并网逆变器直接功率控制

电网频率的波动对逆变器直接功率控制(DPC)的控制性能影响较大。提出了一种基于虚拟电机的光伏并网逆变器DPC策略。基于虚拟电机特性,设计了虚拟磁链观测器以计算瞬时有功功率与无功功率,进一步转化为对虚拟转矩控制。采用空间矢量调制(SVM)技术,实现恒定开关频率的DPC,降低了控制采样频率,简化了滤波环节的设计。实验验证了该控制算法的有效性。     

基于模糊理论的并网型含光伏微电网功率控制

微网中风、光等可再生能源在接入电网后,其随机性和波动性等特点会对电网产生不利影响,为此提出一种基于模糊理论的利用分布式发电系统出力来平滑微电网与电网间联络线功率的控制方法。以光伏与柴油机组成的系统为例,建立了控制理论模型,利用光照强度以及联络线功率差作为模糊运算的输入量,经过模糊建模过程,输出一个对光伏逆变器进行有功控制的PWM控制波形,从而控制输向负荷的光伏系统出力。仿真结果表明联络线上的交换功率得到了有效抑制,同时意味着储能设备的使用有所减少,保证了能源的利用效率,在与电网互联时能够保证将对大电网的功率冲击控制在较小的范围内。     

直流配电网分布式光伏并网功率控制策略研究

直流配电网具有线路损耗低、可控性高、适应新能源接入等优点,分布式光伏直接接入直流配电网可以省去大量的DC/AC环节,结构简单且效率更高,与传统的交流输电相比还具有输电损耗低、可控性高等优势,成为未来配电网的发展趋势之一。但与传统的交流配电网不同,直流配电网没有频率和无功功率,电压的稳定性成为衡量直流系统是否可以稳定运行的唯一指标。这里以含分布式光伏和储能系统的直流配电网为研究对象,首先研究了主、从换流站的控制策略,分析研究以交流主网作为功率平衡节点和以储能为功率平衡节点的控制策略及其切换。最后通过建立的仿真模型,验证了该策略的有效性和可行性。     

基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究

针对光伏发电因光照强度与温度变化而导致的发电功率波动问题,提出一种储能型光伏并网发电系统,以抑制并网功率的波动.以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入蓄电池储能系统,实现对发电功率削峰填谷、平抑的功能.光伏发电系统采用两级功率变换结构,以最小化逆变器容量,解耦最大功率控制与逆变并网控制.在逆变器直流母线上并接双向DC/DC变换器,对储能电池充放电予以管理.在功率平抑控制中,储能系统采用双环控制,内环控制储能电池电流,外环则分两种情况:1)电网正常时为功率外环;2)电网故障时为电压外环.系统不仅具有最大功率跟踪和并网发电功能,还具有并网功率平抑功能.当电网因故障而断开时,系统将光伏发电能量储入蓄电池,提高了发电效率,确保了直流母线电压稳定.对整个系统建立仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了所提出的控制方法可行、有效.     

三相光伏并网发电系统无功控制策略研究

三相光伏并网发电系统通常采用单位功率因数控制,一般情况下只为电网提供有功功率,并保证其具有较高的功率因数。为了提高光伏并网发电系统故障时的无功电压控制能力,首先在直流电容侧加入DC-Chopper来抑制故障情况下直流母线电压的大幅波动,使光伏逆变器能够工作在安全稳定的范围内,接着采用将无功功率补偿与光伏并网发电相结合的控制方式,使光伏并网发电系统在向电网提供有功功率的同时也能够为电网提供所需的无功功率。然而光伏并网发电系统自身无功补偿能力有限,装设STATCOM将使系统的无功电压控制能力得到了进一步的提高。     

光伏电站智能监控系统的研制

提出了一种新型的光伏电站智能监控系统.该系统由光伏电站监控单元和远方监控中心组成.其中光伏电站监控单元以单片机C8051F021作为监控核心,采用IPM智能功率模块作为斩波器件,可对蓄电池进行有效的管理,大大延长了蓄电池的使用寿命.对光伏电站运行参数如单体电池电压、充放电电流、逆变输出电压和电流等进行实时检测,并将数据通过信道送往远方调度中心,实现了光伏电站运行状况的实时监控.     

基于滤波原理的光氢超并网系统建模与功率控制

针对光伏新能源功率输出随机性强、波动性大的缺陷,提出了基于低通滤波原理的能量型电解槽制氢和密度型超级电容器共同作为储能设备的功率分配控制策略,该策略能够有效地利用电解槽和超级电容器能量优势互补的特性来平抑直流母线功率波动。同时对其功率分配初始参考值进行修正以满足电解槽额定出力和超级电容器荷电状态上下限等约束条件,从而保证混合系统向电网可靠供电。通过PSCAD/EMTDC仿真平台对系统建模,仿真分析结果验证了所述控制策略的有效性。     

Model predictive control of grid-connected PV power generation system considering optimal MPPT control of PV modules

Because of system constraints caused by the external environment and grid faults, the conventional maximum power point tracking (MPPT) and inverter control methods of a PV power generation system cannot achieve optimal power output. They can also lead to misjudgments and poor dynamic performance. To address these issues, this paper proposes a new MPPT method of PV modules based on model predictive control (MPC) and a finite control set model predictive current control (FCS-MPCC) of an inverter. Using the identification model of PV arrays, the module-based MPC controller is designed, and maximum output power is achieved by coordinating the optimal combination of spectral wavelength and module temperature. An FCS-MPCC algorithm is then designed to predict the inverter current under different voltage vectors, the optimal voltage vector is selected according to the optimal value function, and the corresponding optimal switching state is applied to power semiconductor devices of the inverter. The MPPT performance of the MPC controller and the responses of the inverter under different constraints are verified, and the steady-state and dynamic control effects of the inverter using FCS-MPCC are compared with the traditional feedforward decoupling PI control in Matlab/Simulink. The results show that MPC has better tracking performance under constraints, and the system has faster and more accurate dynamic response and flexibility than conventional PI control.     

Model predictive control of grid-connected PV power generation system considering optimal MPPT control of PV modules

Because of system constraints caused by the external environment and grid faults, the conventional maximum power point tracking (MPPT) and inverter control methods of a PV power generation system cannot achieve optimal power output. They can also lead to misjudgments and poor dynamic performance. To address these issues, this paper proposes a new MPPT method of PV modules based on model predictive control (MPC) and a finite control set model predictive current control (FCS-MPCC) of an inverter. Using the identification model of PV arrays, the module-based MPC controller is designed, and maximum output power is achieved by coordinating the optimal combination of spectral wavelength and module temperature. An FCS-MPCC algorithm is then designed to predict the inverter current under different voltage vectors, the optimal voltage vector is selected according to the optimal value function, and the corresponding optimal switching state is applied to power semiconductor devices of the inverter. The MPPT performance of the MPC controller and the responses of the inverter under different constraints are verified, and the steady-state and dynamic control effects of the inverter using FCS-MPCC are compared with the traditional feedforward decoupling PI control in Matlab/Simulink. The results show that MPC has better tracking performance under constraints, and the system has faster and more accurate dynamic response and flexibility than conventional PI control.     

基于虚拟磁链直接功率控制的光伏并网逆变器控制策略研究

将基于虚拟磁链直接功率控制策略VF?DPC (virtual-flux-linkage direct power control strategy)应用于光伏并网电压源型逆变器。引入虚拟磁链的概念并用于计算瞬时有功和无功功率,结合空间矢量SVM (Space Vector Modulation)技术,构成固定开关频率三相并网逆变器DPC 控制策略。该方法不仅能够实现系统对有功功率和无功功率的直接控制,而且能保证固定的开关频率,简化了滤波器的设计,降低了对控制器和A／D采样的要求。仿真和实验结果表明实现了单     

自然光条件下光伏组件模型改进研究

为了使太阳电池的二极管模型更好地适用于户外自然光条件,结合实测参数,改进已有的温度模型和照度模型,给出了一种利用短路电流ISC、开路电压VOC、最大功率点电压Vmpp、最大功率点电流Impp确立模型参数、光照强度和组件温度,确定I-V输出的光伏输出预测模型。采集了屋顶光伏系统的环境参数(照度G-温度T)和电气参数(输出I-V曲线)作为实测参考。在给定光照-温度(G-T)情况下,计算现有模型和改进模型的ISC、VOC输出预测值,与实测参考值进行比较,发现改进模型的预测值更接近于实测值。采用Matlab-Simulink进行模拟,可以得到任意照度和温度下的I-V曲线,通过模拟曲线与真实测量曲线进行对比,发现有较好的吻合度。因此改进模型能够在给定光照和温度数据下,更准确地预测光伏组件输出。     

小功率光伏并网逆变控制系统的实现方式

分析光伏并网系统的原理及结构,系统DC/DC环节由SG3525控制,使其输出电压稳定。而交/直流(DC/AC)逆变器由单片机87C196MC对并网电流进行实时跟踪控制,采用双闭环控制方案实现与电网电压的同步。同时控制中加入了前馈控制,并对并网电流进行估算,以优化输出电流波形。给出系统并网电流跟踪控制的软件实现流程图。实验结果表明,并网电流波形较好。     

光伏电站参与电网主动调压的无功优化控制方法

随着光伏发电渗透率以及系统对电能质量要求的提高,常规电源电压调节能力不足,而光伏电站因具有一定的无功容量而具备主动参与电网调压的潜力。在分析光伏电站电压调节特性的基础上,提出光伏电站参与电网主动调压的控制方法;针对光伏电站有功出力与电网负荷大小之间的矛盾性,引入光伏电站负载率和区域电网负荷率的概念,进而确定光伏电站主动调压的控制原理及目标;在此基础上,建立自上而下的光伏电站双层无功优化模型,上层优化模型用于跟踪并网点电压控制目标,下层优化模型将上层优化结果在各组无功补偿单元之间进行优化分配,实现光伏电站参与电网主动调压的精细化控制。以某地区电网为例,验证了所提方法的有效性。