基于关键因子和辨识技术的光伏并网系统短路电流建模

为了提高光伏并网点短路时光伏系统输出短路电流计算准确性,提出以电压跌落程度n和光伏并网逆变器输出有功p及电网电压正序分量u⁺三个特征量为关键因子,分析推导三个关键因子与光伏并网逆变器输出电流峰值Imax的关系。采用光伏并网逆变器输出对称三相正弦交流电流为控制目标的电压功率控制策略,基于系统辨识技术,建立光伏并网逆变器输出短路电流模型并辨识其相关参数。运用求和算法,获得近似的光伏并网发电系统输出短路电流模型。基于MATLAB编程软件验证了所建模型的正确性。同时与PSCAD/EMTDC搭建的恒功率控制仿真模型对比分析论证了该模型能较准确反映光伏并网发电系统输出短路电流的大小。     

三相光伏并网逆变器dq旋转坐标系下无差拍功率控制

根据三相光伏并网逆变器dq旋转坐标系下数学模型,推导了三相光伏逆变器输出有功功率、无功功率和电网电压、逆变器输出电压、电流之间关系。提出基于空间矢量调制的无差拍功率控制策略,实现三相光伏并网逆器有功功率、无功功率的快速跟踪和解耦控制,输出三相电流波形正弦度好,有功功率和无功功率波动小,且输出频率固定,有利于滤波电感的设计。在一台12 kW样机上进行了实验验证,实验结果表明三相光伏并网逆变器具有良好的静、动态特性,无差拍功率控制策略正确可行。     

电网不对称故障下光伏逆变器预测控制方法

以光伏并网逆变器在电网不对称故障下的控制策略为研究对象,建立了并网逆变器在电网发生不对称故障时的数学模型,并对功率特性进行了分析,进而提出了电网不对称故障下基于模型预测电流控制的光伏并网逆变器控制策略,并在PSCAD/EMTDC平台上分别进行了以抑制有功功率波动为目标和抑制负序分量电流为目标的仿真实验。研究结果表明,模型预测电流控制方法能够使逆变器的输出电流迅速地跟随参考电流指令,具有良好的动稳态特性。在电网不对称故障下,不需要电网电流进行相序分解便可以实现对各序电流的有效控制,能够抑制三相电网电压不对称所引起的有功功率波动和负序电流,该方法控制算法简单,数字信号处理实现容易,在光伏逆变器的控制中具有工程价值。     

不对称电压暂降情况下光伏逆变器输出电流峰值的控制策略

不对称电压暂降在电网实际运行中时有发生,此时电压负序分量的出现将导致光伏逆变器输出功率波动和三相电流畸变;同时电压暂降情况下电压幅值的降低使得输出电流峰值的增大,进而给光伏系统运行带来安全隐患。为此,需进行不对称电压暂降情况下光伏逆变器输出电流峰值控制策略的研究。对目前研究较为广泛的不对称电压暂降情况下光伏逆变器控制方法进行了分析,着重研究了光伏逆变器的三相输出电流,给出了三相电流峰值和可能出现的最大电流峰值的计算方法,进而提出了限制电流峰值的方法,能够保证不对称电压暂降情况下光伏逆变器输出电流不会超出最大电流限值。仿真分析验证了所提方法的有效性。     

含光伏电站的输电网不对称故障分析方法

根据国内最新光伏能源并网规程的要求提出了一种新的光伏并网逆变器低电压穿越运行控制策略,当系统发生严重故障时,优先输出尽可能大的无功电流,以为电网提供较大的无功支撑;而当系统发生非严重性故障时,可同时保证光伏电站的最大有功输出及其对系统的无功支撑。在此基础上,建立了光伏电站受并网点电压和当前时刻所捕捉最大有功功率共同控制的受控电流源模型,并进一步研究了含大型并网光伏电站的输电网不对称故障分析理论和方法,利用对称分量法建立了不对称故障电路方程,提出了基于试根法的计算机求解方案。最后,通过算例计算与仿真设计,验证了理论分析的可行性与有效性。     

单相光伏并网逆变器解耦控制策略研究

三相并网解耦控制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)能够很好控制输入电网功率的有功和无功分量,调节并网功率因数,提高并网质量,提高直流母线电压的利用率,因此将三相并网解耦控制和SVPWM技术应用于单相光伏并网逆变器的控制中。通过逆变器输出真实和虚拟电流实现功率解耦,并给出单相SVPWM的原理和实现方法。实验结果表明,所设计解耦控制策略能够实现对逆变器功率因数有效控制、且动态性能良好,验证了该控制策略的可行性。     

光伏逆变器对称短路电流特性及等效模型研究

随着光伏发电渗透率的提高,其短路电流特性已经无法忽视。详细阐述了单级式光伏逆变器的拓扑结构、数学模型及并网控制,提出了一种基于无功电流注入的低电压控制策略。在此基础上定性分析了光伏逆变器对称短路电流特性,通过电流环控制参数设计并忽略直流电压的动态过程将其简化为受控电流源。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory建立了详细的单级式光伏发电系统电磁暂态及受控源等值模型。仿真结果表明:当并网点电压因对称三相短路故障而导致轻度跌落或重度跌落时,电压环的动态响应是可以忽略的;当发生较深跌落但尚未使逆变器过流时,逆变器输出电流的暂态特性主要受有功电流影响;控制策略切换前后逆变器输出电流相位将发生偏移。实例分析验证了简化模型的有效性,为深入研究逆变型接口电源的故障特性奠定了基础。     

三相光伏并网系统的控制技术研究

通过对传统的三相光伏并网控制系统进行分析,要实现光伏并网逆变器交流侧电网的功率因数为1,就要使光伏并网q轴无功电流分量保持为0,基于这一理念对传统的控制方法进行了改进:去掉了外环电压控制环节,让d轴有功电流分量直接跟踪表示三相电流通用相量的模值。在Matlab/Simulink环境下建立仿真模型,对改进的控制策略进行仿真验证,仿真结果表明该方案在实现并网控制目标的同时,控制系统简单,控制代价小。     

网压不平衡下并网逆变器的控制方案研究

针对电网电压不平衡时光伏并网逆变器功率波动与并网谐波电流畸变率大的问题,提出一种静止坐标系下采用准比例谐振控制的LCL滤波器的三相并网逆变器不平衡控制方案。首先以有功功率无波动为控制目标,采用瞬时功率理论推导出并网给定的电流指令,给出了电网电压正负序的获取方法,然后利用LCL滤波器的高效滤波特性,在αβ静止坐标系下建立了基于QPR调节器的有源阻尼的并网模型,最后在MATLAB/SIMULINK平台上进行了仿真验证,结果表明在电网电压出现不平衡时,控制系统能够抑制输出有功功率的2倍频振荡,且并网电流谐波畸变率低,从而验证了控制策略的有效性。     

民用光伏并网逆变器不定向穿越控制技术研究

提出了一种基于电压前馈控制的民用光伏并网逆变器不定向穿越控制策略,对并网逆变器的有功输出及无功补偿控制进行了研究。基于电压前馈控制,该策略能够在电网电压发生不定向突变的瞬间,对由比例积分(PI)闭环控制延时和功率平衡原则等原因造成的并网电流突变进行抑制,实现对电网电压的瞬时跟踪;结合对并网逆变器有功输出及无功补偿控制的研究,该策略能按需实现对有功输出及无功补偿的动态调节。通过模拟电网电压不定向突变进行实验,验证了该策略的可行性和有效性。     

电流补偿型超导限流器的研究

电流补偿型超导限流器是一种新型的限流器拓扑,它由等效电流源、限流电阻并联后通过连接变压器串联人电力系统.正常运行时,等效交流电流源值与系统电流值保持一致,限流器对系统运行无影响;故障后,系统电流值远大于等效交流电流源值,限流电阻立刻自动投入限流.给出了实际应用电路及其控制系统,理论分析和仿真结果论证了该种超导限流器具有良好的限流特性.     

基于低功率电流互感器的电子式电流互感器

针对传统电磁式电流互感器绝缘复杂、容易磁饱和以及Rogowski线圈测量精度受骨架材料的温度特性和绕制工艺的影响等缺点,研制出一种仅采用一个低功率电流互感器(LPCT)实现大动态范围电流测量的电子式电流互感器.LPCT的输出经过A/D转换、电光转换,由光纤将高电位侧的电流信息传输到低电位侧;通过低电位侧的信号处理电路,同时提供测量和保护两种信号.试验表明,整套装置的准确度满足IEC 60044-8对0.2级计量和5P20保护电子式电流互感器的要求.通过对装置的温度试验得出:在-30℃～70℃温度范围内,系统的比差变化小于±0.1%,角差变化小于±2',验证了装置的实用性.     

直流控制系统对直流近区交流线路短路电流幅值的影响

在故障期间良好的直流控制系统可以减少故障对电网的伤害。介绍了目前主流的直流控制系统逆变侧的结构及其主要参数,分析了控制系统的低压限流、最大触发角控制、电流放大器和换相失败预测等环节的基本结构,通过PSCAD/EMTDC软件搭建仿真模型,在故障期间分别限制不同控制环节的信号输出,研究其对短路电流幅值的影响,指出换相失败预测环节是影响直流近区交流线路短路电流幅值的直接因素,最大触发角控制和电流放大器环节间接影响短路电流幅值。     

基于间接电流控制的电流型PWM整流器

针对电力电子装置给电力系统带来谐波污染和功率因数下降的问题,建立了三相电流型PWM整流器在abc坐标系下的数学模型,并在该坐标系下通过控制三相电流型PWM整流器交流侧电流的基波和相位,进而间接控制网侧电流的间接电流。通过仿真和实验验证,该控制策略完全可以实现网侧电压电流单位功率因数,且直流侧电流趋于稳定。     

基于暂态电容电流补偿的线路差动保护

稳态电容电流补偿法不能补偿暂态电容电流,影响了差动保护的性能;时域补偿法和基于贝瑞隆模型的补偿法能对暂态电容电流进行有效补偿。提出一种基于时域补偿的差动保护实用算法,并给出以上3种补偿法在应用于带并联电抗器线路时相应的修正方案。仿真表明,时域补偿差动判据和贝瑞隆差动实用判据能有效补偿暂态电容电流,有利于降低动作门槛,从而大大提高保护的灵敏度和动作速度,其中贝瑞隆差动实用判据效果更佳。     

全数字滞环电流控制可控电流源研究

提出了一种基于现场可编程门阵列(field-programm-able gate array,FPGA)控制的全数字滞环电流控制型可控电流扰动源,选取单相全桥拓扑作为可控电流源的主电路结构。对两态滞环和三态滞环电流控制进行了仿真分析和对比,利用PSCAD软件中的自定义模块,采用Fortran语言对2种不同控制策略进行编程实现,仿真结果表明两态滞环电流控制策略更加适合于可控电流源。最后设计制作了一台原理样机,利用FPGA控制器实现了对电流源的控制,采用VHDL语言实现滞环电流控制,实验结果表明滞环电流控制技术对可控电流源的实现是有效的。     

电流互感器的接线方式对电流误差的影响

分析电流互感器的接线方式对电流误差的影响，得出全星形电流误差最小，用于发电机回路，110kv及以上线路，计度收费电路上，不完全星形接线，用于10kV及35kV线路上；三角形接线电流误差最大，不能用于测量。只能用于变压器差动保护中的相角补偿。     

电流互感器相间电流互串对差动保护的影响

针对母线差动保护、线路差动保护在区外故障时出现不正确动作,其共性特征为某一相出现故障,差流出现在其他相,且为特征很明显的不平衡毛刺电流的现象,文中对此进行了理论分析,得到此类误动与电流互感器二次回路的相间汲出(分流互串)相关的结论.理论研究揭示了此类误动中存在的非故障相毛刺电流方向和故障相电流极性相反、毛刺电流幅值大、持续时间短等共性特征产生的机理.经建模仿真分析、实验室模拟实验以及大量故障录波波形特征规律研究,验证了理论分析的正确性,并提出了相应的解决措施.