准Z源型三相并网光伏发电系统控制策略

为解决三相准Z源逆变器光伏并网高性能控制与系统成本之间的矛盾,提出了一种基于准Z源网络拓扑的单变量电导增量最大功率点跟踪算法,仅需检测直流环节的电流就可以实现对光伏电池阵列的最大输出功率跟踪,降低了检测系统成本,提高了跟踪速度。为提高逆变器直流侧电压利用率,降低开关器件的电压应力,采用了三次谐波注入脉宽调制方式。为提高逆变器性能,采用了直流升压和并网逆变两级控制思想、多闭环协调控制策略,其中功率外环通过调节直通占空比实现最大功率点跟踪;直流侧电容电压闭环完成直流母线电压的间接稳压控制和并网有功指令电流生成;电流内环实现对并网电流精确控制。仿真和实验结果证明了控制策略的正确性和可行性。     

单相并网光伏系统的混合控制策略

针对两级并网光伏系统在光伏阵列功率波动时难以兼顾最大功率点跟踪和母线电压稳定控制的问题,提出一种应用于单相两级并网光伏系统的混合控制算法。该算法利用交错Boost变流器中的一只全控型器件对最大功率点进行快速跟踪,而另一只全控型器件对光伏系统的直流母线电压进行稳定控制,从而同时实现最大功率跟踪和直流母线电压稳定的控制。理论分析和仿真结果表明,所提出的混合控制策略在稳态时能使光伏系统工作在最大功率点处;当输入功率发生剧烈变化时,光伏系统的直流母线电压波动较小,有效地避免直流母线电压在功率波动时的电压冲击,提高了直流母线电容的使用寿命。     

基于储能型准Z源逆变器的VSG并网控制策略的研究

随着光伏发电装机容量的增加,以传统控制策略并网的分布式光伏电源会大幅度降低电网惯性,使电网稳定性减弱。针对该问题,结合准Z源逆变器的优点,在准Z源网络中引入储能单元,提出基于储能型准Z源逆变器的虚拟同步发电机(VSG)并网控制策略。分析了储能型准Z源的工作模态。采用VSG技术控制系统输出功率,调节直通占空比使光伏功率钳位在最大功率点,蓄电池自动弥补功率缺额。讨论考虑VSG暂态响应时蓄电池的配置问题,并推导直通占空比与VSG转动惯量和阻尼系数的关系,为储能型准Z源逆变器在VSG控制参数设计方面提供参考标准。最后仿真和实验验证了所提策略的有效性。     

Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略

Z源逆变器(ZSI)/准Z源逆变器(qZSI)利用独特的阻抗源网络和直通调制手段,可在单级系统中同时实现升/降压和直流-交流逆变的功能,适用于具有较大输入电压变化的光伏并网发电系统。本文以具有连续电流输入的电压源型准Z源逆变器为例,分析了基于ZSI/qZSI的光伏并网系统工作原理;针对ZSI/qZSI特殊的直通占空比与逆变调制系数制约关系,推导出ZSI/qZSI正常工作条件下的电容电压范围,提出ZSI/qZSI光伏并网系统的电容电压恒压控制策略。该控制策略将最大功率点跟踪(功率控制)和光伏系统入网电流控制(电能质量控制)解耦,简化了控制器设计,实现了ZSI/qZSI光伏并网系统的闭环控制和最大功率点跟踪,同时可确保在同等输出输入电压比的情况下开关器件电压应力最小。     

直通物理分离型Z源逆变器并网

提出一种直通物理分离型Z源逆变器,通过在传统阻抗网络拓扑结构上引入1个二极管、1个电容和1个全控型器件,有效降低了启动冲击电流和Z源网络电容电压应力,实现了升压因子和调制因子的解耦控制,提高了Z源网络的升压能力。基于直通物理分离型Z源逆变器数学模型,研究了以并网电流控制为内环、直流母线电压控制为外环的双闭环PI控制方案。在理论分析的基础上,对直通物理分离型Z源逆变器并网进行仿真及实验研究,结果表明:系统启动电流冲击小,并网功率因数高,鲁棒性强,动态性能稳定,验证了拓扑结构的正确性和控制策略的优越性。     

串联型Z源光伏并网发电系统

提出了一种串联型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.分析了串联型Z源逆变器的工作原理,并提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的Z源电容电压控制方法,设计了该系统并网控制策略,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凶数运行.仿真和实验结果证明所提串联型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.     

基于电流滞环控制的Z源光伏并网系统研究

Z源光伏并网系统中,对于Z源的控制,必须在控制信号中加入直通时间,结合滞环的特点,提出一种适用于Z源光伏并网系统的定频电流滞环控制算法.设定滞环电流轨迹,固化零电压作用时间,开关周期固定插入直通时间.该算法保留了传统滞环控制动态响应速度快、跟踪精确度高,稳定性高等优点,克服了传统滞环控制开关频率不固定而带来的开关损耗大及滤波器设计困难的缺点.在该算法控制下,直流侧经Z源的升压后,使并网电流大大提升;直流侧电压波动得到有效的抑制;系统能有效地跟踪电网电压,保证并网电流与电网电压保持同相.通过仿真与传统滞环控制比较,并经过实验验证,证明了该算法的可行性.     

考虑模块功率差异的准Z源级联多电平逆变器系统参数设计与并网控制方法

准Z源级联多电平逆变器(quasi-Z-source cascaded multilevel inverter,QZS-CMI)是准Z源与级联H桥逆变器的结合,兼具两种拓扑的优点。将其运用于光伏发电系统,当QZS-CMI模块间功率差异过大时,存在并网电流畸变,甚至难以维持系统稳定运行的问题。基于此,根据QZS-CMI原理推导了模块功率比值约束条件,分析已有控制方法在不满足约束条件时出现并网电流畸变的原因。定义模块功率差异度β,推导出β与直流母线电压、级联模块数的量化关系。所得结论可用于直流电压参考值整定或指导级联模块数选取。当实际系统的功率差异度大于设计值时,提出自动功率平衡的最大功率点跟踪算法对不满足约束条件的模块进行降额运行,以避免并网电流畸变。通过主从式功率分配的并网控制及多调制波移相SPWM调制方法,实现了直流母线电压平衡及模块级最大功率点跟踪。最后,通过四模块级联QZS-CMI的仿真及样机实验,验证了理论分析和方法的正确性。     

功率前馈的准Z源光伏并网逆变器Quasi-PR控制

为了加快准Z源光伏并网逆变器的动态响应,避免电网电压矢量定向控制策略需解耦控制和多次坐标变换的不足,同时提高并网电流控制器对电网频率偏移的适应范围,将功率前馈及准比例谐振控制引入准Z源光伏并网系统中。在两相静止坐标下,将功率前馈、准比例谐振控制与直通分段空间矢量脉宽调制(SVPWM)相结合,设计了并网系统的完整控制策略。在Matlab/Simulink中搭建了系统仿真模型,并与传统控制进行对比分析。仿真结果表明:当外界环境发生变化时,采用功率前馈的准比例谐振控制策略能使系统较快地过渡到另一个稳态,且可实现对给定值的无静差跟踪控制,抗电网频率偏移能力强。     

光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。     

基于Z源逆变器的光伏发电系统研究

基于Z源逆变器的光伏并网系统,其工作特点及控制结构不同于传统的电压型逆变器,可以利用逆变器桥臂直通状态实现升压功能,从而满足光伏电池电压大范围变化场合下的并网要求.对控制系统进行了详细的设计和分析,研究了一种加入直通零矢量的Z源变流器串联双环控制方案,实现了最大功率点跟踪(MPPT)和并网控制.最后,以3 kW的Z源变换器装置进行实验.实验结果验证了该控制方案的正确性.     

基于MATLAB/Simulink的准Z源光伏并网发电系统的仿真研究

为了解决光伏并网发电系统输入电压变化范围较大的问题,分析了准Z源光伏并网发电系统的工作原理;采用电容电压恒压控制策略,实现了准Z源光伏并网系统的闭环控制和最大功率点跟踪,并在MATLAB/Simulink环境下建立了准Z源光伏并网发电系统的仿真模型进行验证。仿真结果表明:准Z源逆变器能很好地适应输入电压变化大的光伏发电系统,采用的控制策略控制精度高,响应速度快。     

基于非线性微分平滑方法的分布式光储直流供电系统电压稳定控制方法

针对光伏发电输出电压的间歇性、随机性问题,提出分布式光储直流供电系统的电压稳定协调控制,实现高可靠性和高品质供电。针对光伏/储能电源输出低电压、大电流,且纹波大特点,提出三相交错并联变流器拓扑,有效抑制光伏输出电压波动。光伏升压变流器设计改进的极值搜索法,实现光伏系统最大功率点跟踪,改善传统算法动态性能。针对光伏输出电压波动问题,储能双向变流器采用电压-电流双环控制策略,采用非线性微分平滑控制方法设计外环电压环,实现系统直流母线电压稳定控制的同时,确保存在负载突变或控制参数摄动的情况下,系统依然能够快速跟踪直流母线电压期望值。结合内环电流环的线性PI控制,实现分布式光储直流供电系统功率平稳,供电可靠。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明,所提出的非线性微分平滑控制方法具有结构简单、稳态误差小、系统稳定性好等特点。     

基于储能型准Z源光伏并网逆变器的改进型自适应粒子群最大功率点跟踪算法研究

在解决光伏电池阵列在局部阴影条件下的多峰寻优问题中,传统的粒子群(PSO)最大功率点跟踪(MPPT)算法存在稳定性差、振荡严重、跟踪速度慢等缺点.针对上述缺点,结合准Z源逆变器的优点并在准Z源阻抗网络电容上并联储能单元,提出了一种基于储能型准Z源光伏并网逆变器的改进型自适应粒子群最大功率点跟踪算法.该算法不再依赖迭代次数,而是直接采用个体最优功率和全局最优功率更新惯性权重和学习因子并引入电压窗口限制,有效地提高了跟踪速度和减小了功率振荡.仿真结果验证了该优化算法在储能型准Z源光伏并网逆变器应用中具有较好的多峰值光伏曲线全局最大功率点跟踪能力,提高了光伏阵列的发电效率,具有较好的可行性.     

带恒功率负荷的直流微电网母线电压稳定控制策略

呈现负阻尼特性的恒功率负荷与分布式电源接入变换器级联容易导致系统出现振荡,给直流微电网稳定运行带来隐患。通过建立带恒功率负荷变换器在平衡点的小信号模型,推导变换器占空比与母线电压的传递函数,并从理论上分析传统PI控制器不能提高系统稳定性的原因,进而提出一种提高直流微电网母线电压稳定性的新型控制策略。通过绘制闭环系统的根轨迹图,分析控制器各参数的变化对系统稳定性的影响。以两源两负荷的直流微电网为例,建立MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果表明孤岛和并网运行下采用所提控制策略均可以保证直流微电网稳定运行。     

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。     

Z源升压变换器光伏系统最大功率点跟踪研究

随着光照强度和环境温度的变化,光伏电池的最大功率点(MPP)也随之改变。为了实现光伏系统最大功率点跟踪(MPPT),将Z源升压变换器应用于光伏系统最大功率点跟踪电路,然后设计了Z源升压变换器的控制方法-改进电导增量法控制策略,最后设计出一种基于PI控制器的充电控制器。通过仿真结果验证了理论分析的正确性。     

三相光伏并网Z-源逆变器的比例谐振控制

将具有独特的X型网络的Z-源逆变器应用于光伏并网系统,利用逆变器桥臂直通状态实现直流侧升压.对Z-源逆变器的拓扑结构和工作原理进行了详细的分析;根据电网电压定向的控制策略结合比例谐振控制器,利用改进的空间矢量脉宽调制方法实现了逆变器并网控制,使Z-源光伏并网系统能够动态跟踪光伏电池最大功率点电压,输出电流和电网电压相位,实现单位功率因数运行和电流波形正弦化.仿真结果表明系统具有良好的静态和动态性能,验证了采用的系统结构和控制策略的有效性和可行性.     

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     

光伏并网系统能量双向流动控制策略研究

基于传统的前级Boost后级全桥的并网逆变器结构,提出了一种新的控制策略,利用全桥作为双向AC/DC变换器,以直流母线电压外环输出作为系统能量管理的依据,实现光伏并网系统能量双向流动,为直流负载提供电能.通过改进传统的扰动观察法,实现局部阴影条件下最大功率点跟踪,提高能量利用率.最后通过仿真验证了所提出的控制策略的正确...