光伏并网发电及无功补偿的统一控制

针对常规光伏并网发电系统逆变主电路的结构特点,提出了将无功功率补偿与光伏并网发电相结合的新型控制方案,使光伏并网发电系统在向电网提供有功电能的同时也能够提供电网所需的无功电能,从而简化系统结构,提高供电能力,并节省设备投资.文中详细分析了系统控制结构、瞬时无功检测、并网电流的合成及并网电流的跟踪控制方法.系统以DSP数字信号处理器为基础,在30kVA光伏并网功率调节器实验样机中成功地实现了光伏并网发电和无功功率补偿的统一控制.     

融合有源滤波与无功补偿功能的光伏逆变控制策略

为了提高电网的电能质量以及光伏并网逆变器的利用率,提出了一种融合有源滤波与无功补偿功能的光伏逆变控制策略。该策略采用法检测谐波和无功电流分量,并通过PR控制器实现交流信号无静差调节。仿真结果表明,融合有源滤波与无功补偿功能的光伏逆变控制策略能根据电网需求,实时补偿电网中的谐波与无功电流,提高了电网的电能质量,节约了投资成本。     

三相四线制光伏并网发电与电能质量调节器的统一控制

针对电网中的三相四线制系统,本文设计了一种光伏并网发电与有源电力滤波器的统一控制策略,新的系统结构和控制策略使得光伏系统在向电网注入有功电能的同时,还能够对电网无功、谐波以及不平衡电流进行补偿,并且在夜间光伏电池不能发电时,系统能够继续工作在电能质量调节器的状态。同时为了改善并网电流控制方式的不足,文中还设计了针对三相四线制并网逆变器输出电流的解耦控制策略,用以提高输出电流的质量。仿真结果验证了该设计的正确性和可行性。     

模糊变结构控制的光伏并网功率调节系统

光伏并网功率调节系统(PVPCS)集并网发电、无功补偿和谐波抑制为一体,对改善电能质量、减少功率损耗和提高系统利用率有重要作用.在分析了系统工作原理、瞬时无功检测、并网电流合成以及并网电流跟踪控制的理论基础上,研究了基于模糊变结构控制的PVPCS的设计方法.针对含PVPCS的单机无穷大系统进行电力系统暂态仿真,与常规PI控制进行比较验证.研究结果表明:该系统在光伏并网发电的同时能够快速稳定直流侧电容电压,有效抑制电网谐波,很好地对无功进行补偿,具有较强的鲁棒性和适应性,提高了系统利用率.     

单相光伏并网逆变器瞬时电流检测与补偿控制

为拓展单相光伏并网无功补偿功能,实现单相并网系统无功和谐波电流的精确检测和补偿,提出一种改进的新型瞬时无功与谐波电流检测及补偿方法。该方法以瞬时无功理论为基础,推导出单相并网逆变器瞬时无功控制规律,可以简便、快速地分离所需电流分量;并结合无差拍理论,给出基于无差拍控制的单相并网逆变器的脉宽调制（PWM）算法,可以对瞬时谐波及无功电流进行补偿。将该控制策略应用于单相光伏并网系统,使光伏并网系统除提供有功功率外,同时兼备无功与谐波补偿功能,增强了光伏并网功能。     

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。     

三相光伏并网系统的滑模变结构控制

研究滑模变结构控制在三相单级光伏并网系统中的应用,设计了一种基于电压定向的滑模变结构控制器,将并网电流分解为有功和无功分量,控制有功分量为MPPT算法给定的参考值,实现最大功率跟踪,控制无功分量为零,实现单位功率因数并网。该方法将矢量控制理论与滑膜控制技术结合,增强了并网系统的鲁棒性,有效提高了系统的响应速度和并网电能质量。组建样机,进行了稳态和动态实验,示波器测试实验波形表明该方法能实现单位功率因子并网,快速跟踪光伏阵列的最大功率,且电流总谐波畸变率(THD)小于5%。     

基于电压波动的并网光伏系统对电能质量的影响

为了分析并网光伏发电系统接入电网后对用电质量所产生的影响,以系统电压波动为目标进行研究。在理论分析的基础上,基于电力系统分析综合程序(power system analysis software package PSASP)建立光伏电站输电网络模型,针对光照强度、光伏并网容量、光伏无功补偿等3方面的影响,对光伏发电并网系统对电能质量的影响进行仿真。仿真结果表明,光照扰动、接入电网的光伏容量、无功不足均会对系统电压产生一定影响,需要以相应的措施降低电压波动,从而提升系统电能质量。     

光伏多功能并网逆变器不同出力状态下无功和谐波优化方法

利用光伏多功能并网逆变器所具有的电能质量治理、谐波谐振抑制的主动优势,结合逆变器在不同出力状态下光伏发电系统的输出特性,构建光伏多功能并网逆变器不同出力状态下的无功和谐波优化方法。在所提3层优化策略中,上层优化策略以光伏并网有功功率最大化为目标函数,中层优化策略以电压谐波总畸变率和电压偏差达到相应电能质量规定指标为目标函数,下层优化策略以电压谐波总畸变率和电压偏差最小为目标函数,并采用自适应蚁群算法进行求解。基于IEEE 33节点系统进行算例分析,结果表明：基于逆变器不同出力状态的优化方法可以有效改善电网的电能质量,较好地提升电网运行的经济性;在系统稳定运行的基础上,光伏多功能并网逆变器在不同出力状态下分阶段、分主次地治理谐波和调整电压偏差,治理效果更佳。     

电能质量治理若干问题探讨工程师与制造商伙伴们的观点

<正>焦点议题电能质量和电磁干扰的关系光伏发电引起的电能质量问题电网静态无功补偿技术应用改善光伏电源并网的电能质量问题谐波的预防和治理特约嘉宾(排名不分先后)杨继深教授/航天二院706所电磁兼容中心主任段晓波高级工程师/国网河北省电力公司电力科学研究院电网技术中心主任卜大鹏工程师/国网鞍山供电公司     

大型光伏电站谐振现象分析

建立了大型光伏电站的诺顿等效模型,推导了逆变器输出电流和并网点电压表达式,研究了光伏电站中由无功补偿装置、升压变压器漏感、输电线路阻抗等组成的电网阻抗对三相光伏逆变器并联系统谐振现象以及电能质量的影响。最后建立系统仿真模型进行验证,结果表明:电网阻抗导致系统存在谐振现象,降低系统电能质量;与输电距离增加相比,光伏电站容量增加更容易导致系统电能质量降低;并网点电压的谐波畸变率远大于逆变器输出电流,并网点电压谐波含量更易超标。     

融合电能质量控制的光伏逆变技术研究

现有光伏并网发电系统受太阳光照强度、时长的影响,实际有效利用率不高,为此提出一种将光伏并网与有源滤波相结合的新型统一控制策略。分析了光伏并网与有源滤波统一控制的原理,推导了谐波和无功电流的偏差量的计算方法。控制策略以优先消除偏离电能指标的控制思想,根据无功和谐波电流的偏离量,动态调节其补偿比例。在Simulink中搭建了系统模型,并进行了仿真验证。仿真结果表明该控制策略能根据电网需求,实时地实现光伏并网发电、谐波抑制和无功补偿。     

高比例分布式光伏并网无功电压控制方法综述

随着我国光伏装机容量逐年提高以及整县光伏试点工作的全面开展，分布式光伏并网渗透率提升迅速，高渗透率对配电网电能质量的影响日益凸显。其中，光伏并网点的电压越限问题严重威胁配电网安全运行，面向光伏的无功电压控制方法研究是未来光伏能否大规模并网的关键，目前对于无功电压控制技术仍处于广泛研究阶段，因此对现有光伏无功电压控制技术研究进行归纳总结。首先对光伏系统的光伏电池本体和光伏并网逆变器建模，随后分析单一及多光伏源配电网接入对有功功率、无功功率以及电压的影响，最后从无功电压调节速度、调节裕度、设备投资、安全性等多个角度对各类无功控制方法优缺点进行综述对比，并对未来高比例分布式光伏并网无功电压控制研究提出展望。     

一种基于时域分析法的光伏并网逆变模块研究

这里针对一种基于时域分析法的模块式光伏并网逆变系统进行研究。通过求解平均负载电导及平均负载电纳,得到并网逆变模块负载侧有功、无功及谐波电流。在此基础上提出一种电能质量就地控制的指令电流合成方法,并结合逆变系统输出电流PI闭环控制及电网电压前馈控制技术,实现并网逆变模块的控制目标。搭建了基于STM32F103控制器的实验装置,实验结果验证了方案的可行性和正确性。     

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。     

二次型最优控制算法优化的电能质量控制

因光伏并网电能质量控制中存在孤岛效应，导致电能控制效果较差，提出结合VPI控制策略与二次型最优控制算法，检测光伏并网中的孤岛效应，以提高综合电能质量的控制效果。跟据VPI控制策略采用VPI电流控制器补偿控制电流高次数奇次谐波相位，基于相位补偿结果利用二次型最优控制算法检测光伏并网孤岛效应，将系统跟踪误差与控制输入加权二次型作为性能指标，使系统性能指标函数最小，得到最优控制规律，从而完成电能质量最优控制。仿真结果表明，光伏并网处于感性负载和容性负载时，最优控制系数均低于239.15，能够准确检测出孤岛效应，且该方法可有效减小谐波，实现了光伏并网的综合电能质量最优控制。     

快速响应磁控电抗器在光伏电站的应用

为满足光伏、风电、冶金等行业对动态无功补偿装置响应速度的需要,本文以光伏为例介绍了光伏发电系统组成及并网特性,分析了快速响应磁控电抗器的基本原理,提出了实现快速响应的几种方式,仿真并测试了具体响应时间,提出了在光伏并网电站采用快速响应磁控电抗器型动态无功补偿装置可较好地解决由于并网带来的诸多电能质量问题。分析并总结了在具体工程设计中应根据系统实际采取不同的励磁方式及控制策略以满足系统要求,达到需要的响应时间。     

弱电网下并联逆变器稳定性及电能质量治理研究

在新能源发电系统中,逆变器通过并联接入电网,扩大了并网容量,此外由于电网阻抗的存在,降低了逆变器的稳定性,也加大了逆变器对负载中电能质量治理难度。文中对一种弱电网下并联逆变器治理负载中电能质量的问题进行了研究,首先以H∞+电压前馈作为电流内环控制策略,分析了弱电网下单台及多台并联逆变器的稳定性能,采用了前馈通道串联复数滤波器及前向通道串联超前校正环节的复合策略提高逆变器的稳定性;其次利用电流检测算法分离负载中的不平衡、谐波及无功电流,实现并联逆变器对不平衡、非线性及无功等负载引起的电能质量问题的治理。通过Simulink仿真实验,结果表明在弱电网条件下利用并联逆变器能够对多种负载的电能质量问题进行治理。     

基于Matlab的分布式光伏并网发电系统对配电网电能质量的影响

文章首先搭建了基于Matlab-Simulink的分布式光伏并网发电系统和具体的配电网的仿真模型,然后在此基础上,从电压偏差和节点电压和负荷电流的谐波含量角度,定量分析了分布式光伏并网发电系统的并网位置和并网容量对配电网电能质量的影响。仿真结果表明:并网位置越接近线路末端或者并网容量越大,光伏系统对配电网的电能质量影响越大,而且离并网位置越近的节点所受影响也越严重。     

光伏并网逆变器多种功能协调控制的研究

针对光伏(photovoltaic,PV)发电并网过程中谐波电流导致的电能质量下降和低电压穿越过程中无法提供充足的无功补偿的问题,将有源电力滤波器(active power filter,APF)、静止无功补偿器(static reactive power com-pensator,STATCOM)和逆变器形成一个在同...