多功能并网逆变器及其在接入配电系统的微电网中的应用

提出一种针对通过隔离变压器接入配电系统微电网的新型分布式电源多功能并网逆变器及其控制策略。综合运用瞬时无功功率理论和单位矢量的概念,根据分布式电源发电状态的不同,通过控制策略的设计,可以使多功能逆变器同时或分别实现由分布式电源向微电网注入功率的功能和在公在共连接点处进行谐波电流治理、负载无功补偿、负载三相不平衡和中性线电流补偿等并联型有源滤波器的功能。从而避免或减少对提高微电网电能质量装置的硬件投入,减少备总体积,使并网逆变器效益最大化。通过PSCAD仿真和实物搭建实验对该新型多功能并网逆变器及其控制策略进行验证,仿真和实验结果验证了相关设计的正确性和可行性。     

微电网背景下电能质量分析与治理

随着微电网中新能源发电的高渗透率及高比例电力电子设备的应用,加之不平衡、非线性等种类繁多的负荷及储能设备的接入,微电网中电能质量问题日益严峻且具有一定的特殊性：一方面,电压波动等传统问题在微电网中更为突出;另一方面,高度电力电子化以及开关频率的提高导致间谐波和超高次谐波等新问题。首先,介绍了微电网中电能质量问题的起因、特殊性、危害及综合治理措施;其次,针对国内外研究现状,总结了新能源并网中公共耦合点电压与频率偏差的治理方案、储能设备在微电网电能质量问题治理的工程应用,同时对电力弹簧、多功能并网逆变器等新技术进行了介绍;最后,结合我国智能电网发展,对微电网电能质量问题的综合治理进行展望。     

多功能并网逆变器及其在微电网中的应用

提出了一种能同时补偿无功、谐波和不平衡电流的多功能并网逆变器拓扑,并研究了其在微电网中的应用。同时,基于加权电流反馈的思想,给出了一种多功能并网逆变器的滞环电流控制策略。此外,基于同步旋转坐标系的无锁相环电流检测方法,给出了一种多功能并网逆变器参考电流的生成算法。最后,利用PSCAD/EMTDC验证了所提出方法的有效性和正确性。仿真结果表明,所提出多功能并网逆变器在改善微电网电能质量的同时,还能控制微电网与配电网之间的潮流,在必要时可为配电网提供一定的有功和无功支撑。     

微电网并网标准研究

根据现有的国内外相关标准和规范,从电力系统的角度初步研究了微电网并网、并网运行以及解列过程的技术要求。提出了微电网并网的基本要求和并网准则,基于配电网可靠性考虑,对微电网并网时接入点、接入容量和接入方式提出了要求。对微电网接入电网引起的电能质量、有功功率和无功功率控制、电压调节、继电保护、通信、监测和电能计量等问题进行了分析。将微电网的解列分为正常解列和事故解列,着重强调事故解列时孤岛区域的划分原则及解列要求。通过对微电网接入电网所需考虑的关键问题进行分析探讨,为制定微电网的接入标准提供了一定的基础。     

微电网并网标准研究

根据现有的国内外相关标准和规范,从电力系统的角度初步研究了微电网并网、并网运行以及解列过程的技术要求。提出了微电网并网的基本要求和并网准则,基于配电网可靠性考虑,对微电网并网时接入点、接入容量和接入方式提出了要求。对微电网接入电网引起的电能质量、有功功率和无功功率控制、电压调节、继电保护、通信、监测和电能计量等问题进行了分析。将微电网的解列分为正常解列和事故解列,着重强调事故解列时孤岛区域的划分原则及解列要求。通过对微电网接入电网所需考虑的关键问题进行分析探讨,为制定微电网的接入标准提供了一定的基础。     

多功能并网逆变器及其在微电网电能质量定制中的应用

针对微电网电能质量的定制进行了研究,并研究了一种多功能并网逆变器拓扑及其控制策略以实现微电网电能质量的定制。给出了微电网电能质量定制的概念,阐释了其目的和意义;建立了多功能并网逆变器的数学模型并给出了其控制策略;提出了一种适合于微电网电能质量定制的多功能并网逆变器参考电流生成算法;给出了一种微电网电能质量综合评估的层次分析模型,提出了以补偿容量最少为目标的最优补偿方法,并利用拉格朗日乘子法进行了求解;最后利用PSCAD/EMTDC验证了多功能并网逆变器在微电网电能质量定制方面的可行性和有效性,并从技术性和经济性的角度探讨了多功能并网逆变器在微电网电能质量定制中的效益。     

基于多功能光伏并网逆变器的电能质量调节系统

针对分布式电网公共连接点处出现的谐波、无功和不平衡电流等电能质量问题,提出一种基于LCL滤波器的光伏并网发电与电能质量改善的复合控制策略,可以使多功能逆变器同时实现向分布式电网注入有功功率和对并网点处的谐波、负载无功、三相不平衡电流进行补偿。最大程度利用逆变器的硬件资源,减少硬件投入和设备体积,而达到改善公共连接点处电能质量的综合效果。并给出了一种无锁相环指令电流的生成算法,运用加权电流反馈控制设计了其并网电流跟踪器。最后,利用PSCAD/EMTDC验证了相关设计的可行性和有效性。     

基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法

由于谐振尖峰的存在,谐波抑制效果差,从而影响并网逆变器输出的电能质量.针对此问题,提出基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法.首先建立新能源微电网并网逆变器数学模型;设置LCL滤波器总电感、滤波电容和谐振频率3个参数,以此优化LCL滤波器滤波性能;最后结合有源阻尼法和无源阻尼法,提出基于LCL滤波器的并网逆...     

微电网中多功能并网逆变器的无线协调控制

多功能并网逆变器在实现可再生能源并网的基础上,还能利用其功率裕量补偿微电网内的谐波和无功电流。然而,单台并网逆变器所能投入的用于电能质量治理的功率容量是有限的。因此,如何有机地组织和协调微电网内的多台多功能并网逆变器,实现它们之间对网内谐波和无功电流的无互连线分摊,具有重要的研究价值。基于限幅控制,提出了一种能协调微电网内多台多功能并网逆变器分摊网内谐波和无功电流的无互联线控制策略。该方法通过对多功能并网逆变器所检测到的补偿电流dq轴分量进行限幅,实现谐波和无功电流在各台多功能并网逆变器之间按补偿容量分摊。最后,在一个微电网实验平台内,利用两台10kVA的多功能并网逆变器并联实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

分布式光伏并网系统电压越限风险及谐波影响

在“源-网-荷-储一体化”协同发展背景下,随着电力电子技术的发展,光伏并网引发的电压波动、谐波畸变等问题进一步显现,因此明确分布式光伏并网系统内电能质量问题产生的机理,对保持配电系统的经济稳定运行至关重要。研究了光伏并网系统多种典型电能质量问题的发生机理,介绍了典型的光伏并网系统的结构特点和运行原理;根据原理分析了光伏并网对电压偏差和功率因数的影响;通过分析原理及仿真数据对比介绍了分布式光伏引起的谐振风险以及谐波畸变情况。根据低压光伏台区实测数据以及仿真算例,分析了分布式光伏并网对电压偏差、电压波动、谐波电压等电能质量指标的影响,结果表明,光伏并网会引起电压波动、谐振、谐波等电能质量问题,因此在推进光伏并网的同时,既要考虑电能质量制约因素,又要考虑大规模光伏并网带来的消纳问题。     

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。     

微型电网的并网方式初探

阐述了微型电网的特点和发展现状,提出微型电网并网的几种基本结构,初步比较各自优点得出VSC符合微电网并网要求,着重分析了背靠背VSC简化数学模型,对背靠背VSC采用双闭环控制方法,分析得出具体的功率解耦控制方法。     

光储微电网联络线功率控制策略的仿真研究

在低压并网运行的小容量光伏发电系统的基础上增加锂电池储能装置,结合本地负荷形成光储微电网。光伏发电逆变单元采用V_dc/Q控制,储能装置通过双向变流器连接至400 V母线,并网运行时采用PQ控制,其有功功率基准值由联络线功率控制模块调节。通过对微电网并网运行模式下负荷突变时的运行特性分析,验证了微电网联络线功率控制策略的正确性和有效性。     

直流微网中超级电容器储能系统控制方法研究

直流微网有利于光伏等可再生能源的接入,便于为直流负荷提供电能,节约成本。但直流微网易受到新能源出力和负载波动影响,存在运行不稳定、电能质量差等缺点。本文提出一种用于双向DC/DC电路中的滑模变结构控制方法,该方法可应用于孤岛运行和并网运行2种方式控制。在Matlab/Simulink平台上分别搭建了孤岛光伏供电系统和并网光伏系统的直流微网仿真系统,仿真结果表明该方法可以提高供电电能质量,提高直流微网电压质量,此结果验证了控制方法的鲁棒性和有效性。     

基于边界扫描的MPPT光伏并网控制

光伏发电的随机性和无功负荷极大地影响配电网的运行质量。为了提高配电网的电能质量和并网设备利用率,将配电网静止同步补偿器(Distribution Static Synchronous Compensator,DSTATCOM)与光伏并网逆变器相结合实现无功补偿。并在此基础上,提出一种基于边界扫描的MPPT方法,速度快、精度高,能减少直流电压的震荡。最后,通过仿真验证了新型MPPT光伏并网方法的有效性和良好的动静态性能。     

微网系统中储能装置控制策略研究

在微网系统中,大功率电力负荷的投切会导致电网电压幅值和频率产生波动。将储能装置应用于微网系统中,可通过逆变控制单元,实时监控电网电压波动,即时调节配电网输送的有功无功功率大小,从而达到抑制电网电压波动的效果。采用了电压频率环控制和有功、无功补偿控制相结合的控制算法,可以即时检测电网电压波动并进行快速补偿,具有较强的有功、无功调节能力。最后通过构建模拟微网环境,进行了不加储能装置和接入储能装置后微电网投入不同电力负荷时电压波动对比实验,验证了控制策略的有效性和正确性。     

适用于分层接入的特高压直流输电控制策略

随着中国特高压直流的广泛应用,多馈入直流集中落入受端负荷中心将成为未来中国电网发展所面临的重要问题。特高压直流分层接入方式有助于提高多馈入直流系统电压支撑能力,已经列入国家电网规划。分层接入的特高压直流输电在电路结构上发生了变化,在阀组电压平衡控制、阀组退出后直流功率控制、逆变侧最大触发延迟角控制和无功功率控制等方面需要研究适用于分层接入的特高压直流控制策略。在阀组电压平衡控制方面,两个阀组各运行在逆变侧最大触发延迟角控制,通过换流变压器分接头来平衡电压;在阀组退出后直流功率控制方面,研究阀组退出后限制的功率分配策略;在逆变侧最大触发延迟角控制方面,大扰动下采用实际电流计算最大触发延迟角;在无功功率控制方面,连接不同交流电网的换流器分别控制各自的无功功率。     

光伏逆变器改进控制策略的稳定性研究

光伏逆变器在弱电网下运行时,不均匀的线路阻抗使微电网控制系统功率因数下降、带宽变窄、控制性能减弱、跟踪误差变差,甚至导致逆变器系统退出运行等现象。为此,首先在双闭环控制方式下,通过电压环振荡处理引入瞬时无功控制手段与电压前馈控制方式来减少无功输出,提高逆变器控制系统并网电流质量。其次采用锁相环与锁频环复合同步手段优化跟踪质量,提高控制系统功率因数以及抗干扰能力。最后通过搭建两台2 kW同型号的单向并网逆变器并联运行的实验平台验证了该控制方法的正确性与实用性。     

基于储能的风力发电并网逆变器控制策略研究

每一种分布式电源都有并网运行和孤岛运行两种运行模式,提出一种多环反馈的逆变控制器,风力发电机并网逆变器在两种运行模式下都采用PQ控制,发出指定的有功功率和无功功率;储能蓄电池并网逆变器在并网时采用PQ控制,发出指定的有功和无功,孤岛时采用V/f控制,维持电压和频率。设计一种加权控制算法,在分布式电源两种运行模式切换时,抑制并网电流的冲击,稳定负载电压,达到无缝切换。利用电磁暂态软件PSCAD／EMTDC搭建合理的模型,验证所提方法的可行性。     

风力发电系统网侧逆变器双闭环控制策略研究

针对风力发电系统经过并网逆变器与外部电网连接时,系统向电网输送的电能必须满足电网的电压和频率要求。在分析系统变流器的数学模型基础上,对网侧逆变器提出了一种基于无功电压调节的电压电流双闭环控制策略,通过调节无功实现系统母线电压幅值稳定,也实现了系统有功无功解耦控制,且输出电流谐波含量少,使系统向电网输送稳定、恒频率的电能。经过仿真分析,在负载变化情况下系统可实现稳定控制及具有良好的电流鲁棒性,有效验证该控制策略的可行性和准确性,对风力发电并网技术研究具有一定的实用价值。