基于储能的双模式逆变器并网/离网无缝切换

基于储能的双模式逆变器可以在并网和离网两种模式下运行。并网运行时,由于电网电压的箝位作用,逆变器以电流源形式运行;离网运行时,为继续给重要负载供电需要双模式逆变器维持系统电压稳定。为保证对负载的不间断供电,需要实现并网/离网的无缝切换。从离网到并网切换时,需要调整双模式逆变器的逆变电压与电网电压一致;从并网到离网切换时,需要锁定切换前的负载电压的相位、幅值,以使离网后的逆变电压和并网电压保持一致。根据上述方法,在PSCAD/EMTDC软件中对双模式逆变器的并网/离网切换进行了仿真,在一台30kVA的双模式逆变器上进行实验。仿真和实验结果表明,该方法是有效的。     

光伏发电双模式运行无缝切换控制策略研究

太阳能光伏发电系统有独立运行和并网运行两种工作模式,实现这两种工作模式的无缝切换,是双模式运行分布式电源发电并网技术的关键问题之一。在分析光伏发电系统特点的基础上,提出一种运行控制策略。该策略为对光伏电源的逆变器进行多环反馈控制,同时在并网过程中加入电压加权控制,离网过程中加入电流加权控制,抑制切换过程中并网电流和负载电压的冲击,波动在电力系统允许的范围之内。采用PSCAD/EMTDC软件对双模式运行光伏发电系统进行仿真分析,仿真结果表明,实现了双模式运行的无缝切换,验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

一种微电网并/离网运行模式统一控制策略

微电网在并网和孤岛两种运行模式切换过程中,需要改变控制结构,容易造成电压和电流突变,影响系统稳定运行。为此,提出了一种微电网并/离网统一控制策略,将分布式电源(distributed generator,DG)控制为电流控制电压源(current controlled voltage source,CCVS),同时适用于并网、孤岛两种模式,模式切换过程中无需孤岛检测和控制策略切换,能较好地解决微电网无缝切换问题,并且保证并网时DG恒功率输出,孤岛运行时频率、电压稳定,负荷功率均分。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

微电网变流器无主从并联控制的研究

研究了变流器在微电网中无主从并联运行的输出特性、并/离网之间的切换过程中功率的跟随以及离网状态下的稳定运行等问题,设计出以DSP28335为硬件核心,改进式的下垂控制为控制策略的变流器控制器。通过试验验证,2台并联DG变流器在并/离网切换时根据下垂特性曲线调节输出电压的幅值和频率,且严格按照各自的下垂特性曲线合理分担负载功率。带下垂控制的电压源型变流器和传统电流源型并网变流器在并/离网条件下可稳定并联运行,且基于P-f、Q-U下垂特性设计的电压源型变流器可以实现稳态条件下的输出功率限幅功能。     

双模式逆变器无缝切换控制策略的仿真分析

风力发电中,为了保证重要负载的不间断供电及电网故障时风电系统的及时脱网,就需要使逆变器能够在离网与并网双模式下平滑切换。故分别设计了逆变器离网与并网模式的控制策略,实现了离网运行时重要负载正常工作,并网运行时单位功率因数并网,在此基础上以减少两种模式切换过程中的电压电流冲击为目标,设计了两种模式的无缝切换方法,最后通过仿真验证了设计的正确性和合理性。     

一种单相逆变器并离网切换的统一控制策略

分布式能源系统中,逆变器通常具有并网运行与孤岛运行两种模式。当逆变器并网运行时,一般表现为电流源特性,向电网输送功率;当逆变器孤岛运行时,一般表现为电压源特性,控制本地电网电压与频率稳定;逆变器并离网切换过程时需进行两种控制模式的模式切换。提出一种基于下垂控制的单相逆变器统一控制策略,构造一种电压源电网支撑型逆变器,在并网与离网模式下均可稳定运行,从而实现并离网工况的无缝切换。建立逆变器阻抗模型,基于阻抗模型设计了下垂控制策略和下垂曲线,给出了逆变器并离网切换的控制逻辑,构建了实验样机,通过实验验证了所提出的理论分析和控制策略的可行性。     

微网变流器并网/孤岛模式平滑切换的锁相环技术

微网的并网和孤岛运行模式之间的平滑切换是安全稳定运行的重要保障,其中相位的精确控制至关重要。首先介绍了一种提取电网电压正序分量的锁相环技术—基于二阶广义积分的锁相环技术(DSOGI—PLL),在此基础上提出了适用于微网变流器的锁相环技术,该技术优点在于能够在并网时非理想电网条件下正确锁相;能够在孤岛模式下输出期望的频率和相位,而且能够实现在两种模式间平滑动态的切换。基于MATLAB Simulink的仿真验证结果表明,提出的锁相环技术输出动态响应快,过渡过程平滑无冲击,能够在非理想电网电压条件下准确跟踪电网相位,满足了模式无缝切换的要求。     

微电网变流器无主从并联控制的应用

深入研究了变流器在微电网中无主从并联运行的输出特性、并/离网之间的切换过程中功率的跟随及离网状态下的稳定运行等问题,设计了以DSP28335为硬件核心,以改进式下垂控制为控制策略的变流器控制器。通过试验验证两台并联DG变流器在并/离网切换时可根据下垂特性曲线调节输出电压的幅值和频率,并严格按照各自的下垂特性曲线合理分担负载功率;带下垂控制的电压源型变流器(VSC)可与传统电流源型并网变流器在并/离网条件下稳定并联运行,这为带下垂控制的VSC的应用推广提供了试验支持,且基于P-F,Q-U下垂特性设计的VSC可实现稳态条件下的输出功率限幅功能。     

5MW储能虚拟同步发电机孤岛启动与同期控制技术

储能虚拟同步发电机既要实现并网和离网工况下的良好运行,又要实现同期并网的无缝切换。通过对传统逆变器多模块并联孤岛运行控制策略分析比较改进,提出一种基于虚拟同步机技术的孤岛并联启动控制策略。该孤岛并联启动控制策略引入同步发电机电气方程、下垂控制和虚拟阻抗分量,通过控制电压环输出电压调节量、系统反馈电压和虚拟阻抗分量计算出系统参考电流。同期控制通过对电网并网点两侧电网角度、幅值和频率的检测调节使并网时刻电压幅值、角度和频率满足误差范围要求,最终实现电压电流平滑过渡,孤岛到并网的无缝切换。最后,建立4机并联5 MW储能虚拟同步发电机并联仿真RTDS模型,利用RTDS仿真验证算法的有效性。     

基于 VSG的无PLL光储并网预同步控制策略

针对光储虚拟同步发电机 (VirtualSynchronousGenerator,VSG)微网系统在含锁相环模块的传统预同步控制方式下,其离/并网过程中容易出现电压电流畸变,导致系统不能平滑切换等问题,提出了一种基于相角补偿的无锁相环 (PLL)的 VSG离/并网预同步控制策略,利用 VSG可自动生成相位参考的特性,对电网电压的相位和幅值进行同步追踪来抑制冲击电流,实现频率、电压调节.该预同步策略不但简化了并网预同步控制过程,还可避免因锁相环精度和响应速度的影响而引起的并网逆变器Ｇ电网交互系统的稳定性问题,并保证系统的离/并网平滑快速切换.最后仿真验证了该预同步策略的有效性。     

不平衡电压下VSG无锁相环并网及运行控制策略

针对并网逆变器在不平衡电压下电流畸变严重和锁相环节复杂等问题,文中设计了一种基于改进虚拟同步机(VSG)的逆变器无锁相环控制策略。重点研究了VSG在不平衡电网电压下的运行控制方法,设计了一种基于比例积分谐振(PIR)控制器的改进VSG控制策略,在不改变VSG外特性的基础上有效抑制了逆变器输出电流的不平衡分量。同时,提出一种基于虚拟功率的VSG预同步控制策略,保证VSG孤岛转并网模式的无缝切换。整个控制过程不依赖锁相环,避免了锁相环对系统控制精度以及响应速度的影响,降低了控制系统的复杂度。最后,基于RT-LAB的实时仿真平台对所提控制策略进行了验证。     

分布式发电系统无缝切换控制策略

双模式工作的分布式发电系统存在并网运行与独立运行工作模式切换及电流型控制与电压型控制的控制模式切换。实现运行模式的无缝切换,减小电流电压冲击,是双模式分布式发电技术的关键问题。传统无缝切换控制算法忽略两种切换的不同步性,造成切换过程中出现并网电流冲击大,负载电压波动等问题。本文提出一种电压电流加权控制策略,在不增加系统复杂度的情况下,保证切换过程中的暂态变量均可控,抑制电压电流冲击,实现无缝切换。最后在样机实验中证明了该方法的正确性和可行性。     

微电网运行模式切换下储能变流器双无源控制策略

在孤岛启动、孤岛负荷投切、非计划性离网等不利时刻,微电网母线电压频率的过大波动可能严重损害整个微电网的电气设备.被选作主逆变器的储能变流器,其控制性能对维持微电网电压频率稳定十分关键.因此,在严格证明储能变流器无源性的基础上,提出适用于微电网的双无源控制策略,以提高微电网安全稳定运行的能力.通过建立端口受控哈密尔顿模型...     

分布式发电并网无缝切换控制算法设计与实现

并网切换过程中冲击电流电压过大严重影响并网逆变器、大电网及本地负载的正常工作.为减小分布式发电并网过程对电网的冲击,提出了基于加权控制的三相逆变器并网无缝切换控制策略,解决了切换过程中存在不可控现象造成的电压电流冲击问题,给出了加权控制策略中参数的设计方法,探讨了加权系数对切换暂态的影响.该控制方法在不增加系统复杂度的前提下,实现了并网无缝切换.仿真和实验结果验证了该方法的正确性和可行性     

基于改进线性二次调节器的微电网运行模式无缝切换控制策略

微电网的主要特点之一是能够在并网模式和孤岛模式下运行,进行微电网运行模式之间的切换可能导致电压和频率的显著波动,严重时会威胁到整个系统的稳定性。无缝切换控制策略是保证微电网稳定可靠运行的关键,为解决传统无缝切换控制策略易受干扰影响和动态稳定性差的问题,提出了一种基于改进线性二次调节器的微电网运行模式无缝切换控制策略,该策略包括并网-孤岛平滑调节器和孤岛-并网平滑调节器。并网-孤岛平滑调节器通过对传统电压控制环的改进,可以为系统提供更多的阻尼并补偿逆变器输出处的瞬态电压降,从而改善系统动态性能。同时,通过对传统下垂控制策略的改进,可以根据系统有功功率的变化来调整其下垂系数,在受干扰的情况下能够将频率偏差降低到期望的水平。孤岛-并网平滑调节器考虑内部控制回路和PLL动态的情况下,根据并网控制策略下的状态空间模型对传统电流控制回路进行了改进,可以保证PCC两侧电压的同步性和微电网频率的稳定性。最后,对所提出的控制策略进行了小信号分析,同时研究了孤岛检测算法对控制策略的潜在影响,突出了所提策略的鲁棒性,并验证了所提控制策略能够平滑稳定地实现微电网运行模式间的切换。     

弱电网下电压源型逆变器锁相环的改进

弱电网并网运行时会产生谐波干扰以及电网电压频率波动等问题,导致逆变器输出电流谐波失真。弱电网并网环境对锁相环(Phase Locked Loop, PLL)的性能提出了更高的要求。针对弱电网下并网逆变器的控制要求,在分析并网电压源型逆变器(Voltage Source Converter, VSC)控制模型基础上,提出一种弱电网下PLL的优化方案。该方案采用超前补偿器补偿平均滑动滤波器(Moving Average Filtering, MAF)的相位延迟以提高系统的动态响应;引入前馈频率估计环,提高系统在电网电压频率偏差较大时的锁相精度,仿真验证改进的PLL的有效性。建立并网VSC系统实验平台对文中所述改进方法进行验证。实验结果表明,经PLL改进后的VSC系统在弱电网条件下具有良好的鲁棒性,逆变器入网电能质量得到了保证。     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

基于电网电压前馈补偿的光伏并网逆变器零电压穿越控制

根据相关国家标准要求,大型光伏并网逆变器需具备零电压穿越(ZVRT)能力以防止其发生低压自动脱网,从而影响电力系统正常稳定运行。在分析光伏并网逆变器ZVRT标准的基础上,详细讨论了逆变器实现ZVRT的各项关键技术,包括电网电压正负序分离及锁相、逆变器有功和无功电流控制、电网电压不平衡时系统控制等。在此基础上,进一步提出向系统电流环引入电网电压前馈分量相位超前补偿环节,以改善逆变器故障穿越瞬间并网电流过冲现象。最后,利用RTDS和一台500 k W样机的实验结果验证了所述光伏并网逆变器ZVRT控制策略的正确性和有效性。     

混合负载下基于虚拟振荡器控制的离网逆变器控制策略研究

虚拟振荡器控制(virtual oscillator control, VOC)策略是一种新型分布式控制方法,在离网和并网逆变器中具有巨大的应用潜力。然而,当负载变化及非线性不平衡负载接入系统时,基于VOC的离网逆变器系统会存在频率偏差和谐波问题。针对上述不足,通过分析混合负载对电力系统造成的影响,提出一种改进的VOC策略,并引入电压、电流正负序分离技术,设计了二次频率补偿器。同时改进了电压电流双闭环控制结构,进一步提高了系统抑制谐波的能力。在Matlab/Simulink平台中搭建了离网逆变器系统仿真模型。通过与传统VOC进行对比,验证了所提控制策略在解决频率偏差和抑制谐波问题中的有效性。