单级型储能逆变器并离网控制和切换研究

介绍了单级型储能逆变器的拓扑结构和基本原理,并分别设计了逆变器在并网与离网模式的控制策略,以及在此基础上以减少两种模式切换过程中的电压和电流冲击为目标,研究了两种模式的平滑切换方法。设计方案保证了逆变器并网时的稳定运行,离网时重要负载的正常工作,以及并网/离网平滑切换功能,最后通过在一台50 kW储能逆变器上实验验证了设计的合理性和实用性。     

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。     

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。     

基于DSP控制的双模式逆变系统的研究

以往对逆变器的研究侧重于并网模式或独立工作模式,很少涉及两种模式间的切换状态.这里设计并实现了一种能在离网/并网双模式下运行的逆变器.在详细分析逆变系统独立工作和并网运行两种不同运行模式工作原理的基础上,以减小两种模态切换过程中的电压电流冲击为目标,设计了离网/并网逆变器两种模式间的无缝切换方法.系统采用TMS320L...     

基于改进下垂控制微网快速平滑并网/离网控制策略

微网在并网与离网两种运行模式进行切换时或造成系统的暂态冲击与振荡,对系统的稳定运行造成严重的后果。本文研究了下垂控制策略应用于微网系统快速平滑并网/离网的可能,提出了参考功率追踪实际计算功率的改进型下垂控制,抑制了微网两种运行模式切换时引起的暂态冲击。在此基础上,设计参考功率控制器在微网孤岛运行时,令参考功率为固定值,并网/离网转换前令参考功率追踪实际计算功率。在控制器中引入惯性环节,抑制参考功率切换时逆变器输出电流突变带来的冲击。在微网并网运行时,利用大电网钳位作用,切换参考功率值为逆变器输出功率所需值,实现逆变器输出功率可调。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,分析并仿真了上述提出的方法。仿真结果表明,本文提出此方法可有效抑制微网运行模式切换引起的暂态冲击,并实现下垂控制下微网并网运行时功率可调。     

新能源船舶并网逆变器电网支撑协调控制

新能源船舶近年来发展迅速,并网逆变器是其关键设备。逆变器能够单独运行,也能与船舶柴油发电机组协调工作,支撑船舶电压与频率。本文提出柴油发电机组离网、并网及切换过程等不同模式下并网逆变器的控制策略,以解决船舶电站中电网电压与频率容易受负载突变影响的问题。离网时逆变器采用电网电压及输出电流双闭环控制,并把负载电流全前馈;并网时采用功率控制,并通过滤波器技术提取负载电流的动态分量前馈至补偿电流;两种模式切换时采用状态锁定方法避免参数突变造成的不稳定。该控制策略充分利用了船舶电站中容易获得的负载电流参数,有效地提高了船舶电网运行的可靠性。     

微电网双模式组网逆变器运行控制研究

针对微电网中既可以并网运行,也可以独立运行的三相组网逆变器研究了其双模式运行的控制方法.双模式逆变器在并网模式时起理想电流源作用,采用结构简单且能满足要求的单电流环控制;离网模式时起理想电压源作用,采用能兼顾控制精度和动态响应的基于滤波电感电流的双闭环控制.在此进一步针对双模式逆变器独立运行时满足带不平衡负载的要求,运用正序、负序分别控制的方法.最后通过实验验证了所设计的双模式逆变器具有带不平衡阻性、感性负载的能力,并且能够实现并网/离网双模式运行的快速切换.     

适用于双模式场景下的三相四桥臂逆变器控制

适用于并网与离网双模式工作条件下三相逆变器是并网型微电网的重要核心设备,在此基于三相四桥臂(3P4L)逆变器电路拓扑,提出了一种基于同步坐标系下解耦控制与空间矢量调制技术相结合的逆变器控制策略.该策略既保证逆变器在离网独立运行模式下可实现较高的直流电压利用率,解决不平衡负载条件下的机端三相电压平衡问题,又可实现在并网工作模式下的低谐波并网发电,且具有较强的低电压穿越(LVRT)能力.当微电网在并/离网模式的切换过程中,该控制策略能够实现负载电压冲击小、敏感性负载不间断供电运行.系统仿真及原理样机实验结果表明了所提控制策略的正确性和有效性.     

光伏发电并/离网切换控制策略研究*

对于具有并网及离网双模式运行功能的光伏发电系统,实现两种模式之间的平滑切换一直是控制上的难点。建立了三相光伏发电系统仿真模型,分析研究光伏逆变器的并网、离网两种模式的切换控制策略。提出了一种实现并/离网平滑切换的方法,采用分相并网开关,检测电网电压每相过零实施开关合断并合理配合控制策略的切换时序,离网时则采取PI调节器重载初始值的方式保持逆变器稳定电压输出。仿真结果表明,逆变器输出波形有效地得到改善,证明了该控制方案的可行性。     

基于三相四桥臂的双模式变流器控制策略研究

针对微网系统在离网模式下,给不平衡负荷供电之一问题,文中采用三相四桥臂作为双模式变流器拓扑,并设计了并网与离网双模式工作及并离网模式切换的控制策略,可解决离网模式下不平衡负载引起的电压不平衡问题。根据不同模式下三相四桥臂变流器的数学模型,采用电网电压定向的电感电流闭环控制策略实现并网模式运行,采用双同步旋转坐标系下的正负序电压控制以及零序电压的比例谐振控制策略实现离网模式运行。同时,采用一种控制模式的平滑切换方法来实现并网与离网两种模式的独立运行。最后,通过仿真对采用的双模式变流器控制策略进行了验证。仿真结果表明,采用的双模式控制策略在并网模式下可以准确跟踪功率指令,在离网模式下可有效抑制不平衡负载的扰动,实现输出电压平衡。在并离网切换过程中,该控制方法能够减小负载电压变化与输出电流的冲击,实现负载的不间断供电。     

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。     

三相并网/独立双模式逆变器系统的设计

研究了一种输入为光伏充电蓄电池的三相双模式逆变器系统,输出既可接三相负载实现独立运行,也可连接电网并网运行。系统独立运行时采用电压源运行模式,并网时采用电流源运行模式,在并网/独立模式切换过程中采用快速检测并网开关和抑制电流突变的过渡算法实现并网/独立的平滑切换。实验结果表明该逆变器发电系统结构简单易实现,可满足微网中对发电单元的要求。     

并网独立双模式控制高性能逆变器设计与实现

设计并实现了一种小型的用于分布式发电系统的功率调节系统。主电路采用推挽正激变换器和双降压式逆变器。传统的并网逆变器输出端采用工频变压器，体积重量大，成本高。该文采用高频隔离的逆变器，消除了输出端的工频变压器。传统的桥式逆变电路存在桥臂直通问题，该文将双降压式逆变器用于并网发电场合，提高了可靠性及效率。半周期调制方式减小了器件的开关损耗，以及功率场效应管的导通损耗。以往的文献对并网逆变器的分析侧重于单独工作模式或者并网模式，较少涉及到独立工作和并网工作切换过程的分析。该文分析了双模式运行的逆变器的切换过程。采用TMS320F240DSP芯片实现数字锁相同步，实现并网和独立控制的逻辑和基准切换。一个500VA的实验样机证明了方案的可行性。     

"风光柴"发电系统10 kW风电并网逆变器设计

分析了应用于纯交流母线型"风光柴"互补发电系统10 kw风电并网逆变器.该并网逆变器具有独立运行和并网运行两种工作模式.通过引入卸载电路、Boost电路来扩大风电并网逆变器的输入电压范围、提高了逆变器的稳定性.利用DSP编程产生SPWM控制信号,电路结构得以简化.引入电压前馈控制,提高了逆变器并网模式下的暂态响应性能.通过对样机的实验观测,实现了设计要求.     

一种新的逆变器并网控制策略的研究

提出了一种新的逆变器并网控制策略。可独立与并网双模式运行的逆变器在并网模式下,由于输出滤波电容的影响,在轻载时进网电流ηTHD高,输出功率因数低。该逆变器在传统控制策略的基础上,加入输出滤波电容电流补偿器,消除输出滤波电容电流对电网的影响,从而可以实现独立与并网2模式之间的无缝切换;全负载范围内或电网电压谐波含量大时,可实现高的输出功率因数和低的进网电流ηTHD。该文阐述了该控制策略的工作原理和参数设计原则,并以一台500W基于DSP控制的双降压式半桥逆变器进行了实验验证。     

风光蓄互补发电系统容量的改进优化配置方法

风光互补发电系统利用风能与太阳能的互补特性,相比于单独的光伏发电或风力发电,其输出功率波动小。合理配置风电/光伏/储能的容量,既可提高系统供电可靠性,又可降低系统成本。针对风光蓄互补发电系统,提出一种改进的容量优化配置方法,考虑独立和并网两种模式,对风力发电、光伏发电和蓄电池的容量进行最优配置。该方法充分利用风光互补特性,在系统独立运行时,只需较小的蓄电池容量即可保证高供电可靠性,并可减少蓄电池的充放电次数和放电深度;在系统并网运行时,进一步提出采用分时段优化策略来配置所需蓄电池的容量,保证负荷供电需求和入网功率的波动特性满足要求。算例验证了所提改进优化方法的合理性和优越性。     

光伏并网逆变器滑模变结构控制研究综述

文章对光伏并网逆变器的滑模变结构控制策略进行了分类;同时对并网逆变器离网工作模式下的滑模变结构控制研究现状,单相逆变器并网工作模式下的滑模变结构控制研究现状,三相逆变器并网工作模式下电流滑模变结构控制研究现状,三相逆变器并网工作模式下的直接功率滑模变结构控制研究现状分别进行了分析。总结了光伏并网逆变器滑模变结构控制策略的滑模面设计、控制律求解、系统抖振以及到达滑模面过程中的稳定性等关键技术的研究方法和思路,并对光伏并网逆变器滑模变结构控制的未来研究方向提出了一些建议。     

大型海上风电场并网对配电网的影响探讨

大型海上风电场并网会因其本身具有的特点而给电力系统的运行带来新的问题。以上海东海大桥海上风电场为对象,分析了大型海上风电场并网的接线方式,并网与短路容量、电能质量、无功功率以及继电保护的关系,并以上海南汇风电场的运行经验为参考,对东海大桥海上风电场并网对电网调度的影响进行了探讨。     

分布式可再生能源发电系统研究

为研究太阳能、风力等可再生能源的互补发电,提出了基于直流总线的小规模分布式发电系统的实验平台。该平台由太阳能发电、风力发电、蓄电池、飞轮、公用电网并网和负载等6个单元构成。各单元仅通过直流总线联接,自主控制。发电系统可在独立和并网两种运行模式之间在线自动平滑切换。其中,风力、太阳能发电单元成功实现了最大功率点追踪控制,飞轮单元有效补偿了直流总线电压的高频波动,电池单元解决了负载和发电单元之间的电力供需矛盾,并网单元解决了负载和发电系统之间的电力供需矛盾。通过实验验证,该发电系统在两种运行模式以及在运行模式切换时均能稳定、可靠地工作,直流总线的电压稳定在325～375V之间。