低压微网中永磁风力发电系统逆变器控制策略研究

在低压微网中,以永磁风力发电并网系统的逆变器为研究对象,主要研究了风力发电系统在并网和离网两种模式下系统逆变器的控制策略。对于系统处于并网和离网情况下,逆变器的电流内环采用瞬时反馈电容电流控制,有效解决了因LCL滤波器引起的系统不稳定控制问题。针对两种不同模式下,本文对并网模式下系统的逆变器控制采用瞬时功率外环、瞬时电容电流PIR内环控制;离网模式下采用负载电压为外环、瞬时电容电流PIR控制为内环的双闭环控制。经过仿真分析,外环瞬时有功无功控制实现了风力发电并网系统逆变器给定功率控制,在系统输出功率发生变化的情况下,电流具有快速精确的动态跟踪性能,实现了系统功率解耦控制,保证了系统输出高质量电能,有效验证了本文控制策略的可行性。     

微网系统并网/孤岛运行模式无缝切换控制策略

对于采用主从控制策略的微网系统,如何实现并网/孤岛工作模式之间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。首先介绍微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并网/孤岛工作模式切换时的工作特征,提出一种改进的电压环调节器结构。即根据能量守恒原则,在工作模式切换前预先估算并设置调节器的输出需求,可较好地解决切换过程中微网母线电压的震荡和电流冲击等问题。其次,提出一种适合微网的软件锁相方法,保证各种切换条件下微网母线电压相位的连续性和平顺性,为不同工作模式间的无缝切换奠定基础,并对储能变流器的控制参数进行了优化设计。最后,建立微网系统的仿真模型和完善的实验验证平台,仿真和实验结果共同验证了所提控制策略和锁相方法的有效性和优越性。     

逆变器并网和孤岛模式无缝切换模型预测控制

逆变器的分布式发电(DG)系统已成为可再生能源和电网之间接口实现的较优解决方案。由于存在主电网断开的情况,DG系统中的逆变器将需要以并网和孤岛两种模式运行,分别对应交流电网的电流源和负载的电压源。此处提出一种基于模型预测控制(MPC)的逆变器并网和孤岛模式无缝切换新型控制策略。其可完成如下功能:在并网模式下实现功率解耦控制,孤岛模式下实现电压源控制和不同工作模式间的无缝切换控制。新型控制器具有简单易于实现的优点,同时对于所有运行模式,只有一个成本函数最小化问题,因此计算负担较小。最后,通过仿真和实验验证所提控制策略的性能。     

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。     

微网并网向孤岛运行模式的平滑切换控制方法研究

微电网存在两种运行模式,即并网运行和孤岛运行模式。微电网并网运行模式向孤岛运行模式的平滑切换对实现微电网正常运行以及负荷可靠供电有着重要的意义。提出了一种自适应系数的下垂控制方法应用于并网模式转变为孤岛模式,并分析了自适应系数下垂控制方法的工作原理,能够有效地解决并网模式向孤岛模式切换时引起的电压波动大、频率不稳定的情况。最后用MATLAB仿真证明了此方法的可行性。     

采用改进相位控制方法的微网并网/孤岛平滑切换策略

针对主从控制下的微网并网/孤岛运行模式切换问题,设计了综合功率控制、幅值控制与相位控制的微网模式控制系统。给出了主动离网的负载转移策略,降低了该过程对主控单元的冲击;提出了一种无锁相环的相位控制方法,与传统方法相比,其结构简单,实现了孤岛微网并网前的预同步,而且确保了运行模式切换前后频率和相位的连续。最后,建立了微网系统仿真平台,对被动离网、主动离网以及孤岛转并网的暂态过程进行分析,验证了所提策略的正确性。     

低压微网中三相光伏并网逆变器控制策略研究

在低压微网中,以三相光伏并网发电系统为对象,分析了三相光伏并网逆变器的数学模型。并网逆变器电流内环采用瞬时电流控制,可以实现系统电流动态跟踪,但是电流内环采用传统PI控制需要功率前馈解耦影响和复杂旋转坐标变换。在瞬时电流控制的基础上,对三相光伏并网逆变器提出一种外环为瞬时功率控制、内环为瞬时电流准比例谐振的控制策略,并采用复传递函数方法分析了PR控制器的动态性能。经过仿真分析,外环瞬时有功无功控制实现了光伏并网逆变器参考功率控制;在光伏并网发电系统输出功率发生突变的情况下,电流内环控制具有快速准确动态跟踪性能,并实现了功率解耦控制,为电网输出高质量电能,仿真结果有效验证了该控制策略的效果。     

光储微网系统并网/孤岛运行控制策略

首先介绍了储能变流器在光储微网系统不同运行模式下的控制策略。在并网运行模式下,针对光储微网系统中公共连接点(point of common coupling,PCC)处的电压会受到负载变化和光伏出力波动的影响,提出一种基于储能的电压管理控制策略。该控制策略可通过储能变流器的PQ控制,来维持PCC点母线电压在额定电压?10%的范围内波动,从而满足负载对电压质量的需求。当配电网发生故障或储能出力已达功率限值仍不能维持PCC点母线电压在允许范围内时,光储微网切换为孤岛运行模式,此时储能系统采用V/f控制来保证微网系统电压和频率的稳定,并联合光伏系统共同为负载供电。建立光储微网系统的仿真模型,给出变流器的控制策略以及PCC点母线电压的控制流程,仿真结果验证了提出控制策略的有效性。     

微网脱/并网运行模式平滑切换控制策略

随着分布式发电技术的不断成熟和发展,微网与大电网之间的友好协作变得更加重要。因此在改进下垂控制基础上增加了相位的前馈补偿思想,提出了基于线性逐次逼近相位修正算法的相位调节方法,设计了一种可实现微网从孤岛向并网运行模式切换前的同步并网控制器。通过实验可以看出,在改进后的控制策略下,频率超调量较改进前减少了约38%,频率调节时间减少了30%,并网前的相位误差几乎为0,频率误差也能控制在0.01 Hz以内,从而保证了微网的平滑稳定运行。     

基于Z源逆变器的直驱永磁风力发电并网控制

将Z源逆变器应用于永磁直驱风力发电系统中。该逆变器能实现升降压变换的功能,同时不需要死区时间。本文以电压源型Z源逆变器为例,分析了基于Z源逆变器的永磁直驱风力发电系统并网的工作原理,针对其独特的阻抗网络和直通调制手段,采用改进升压控制方法,提出了一种基于Z源逆变器的直驱永磁风力发电并网控制策略。仿真结果表明,该控制策略具有良好的动态性能,提高了系统稳定性。     

风力发电系统中PWM并网逆变器的研究

针对风力发电系统的特性,设计了与电网并联的PWM逆变器控制系统,该系统采用电流瞬时值反馈控制,直接以电网电压同步信号为逆变器输出电流跟踪指令,通过对网侧电流的闭环跟随控制,实现以单位功率因数向电网馈送电能。对系统的稳定性进行了分析,实验结果证明了该逆变器控制系统的可行性和正确性。     

基于储能的微网并网和孤岛运行模式平滑切换综合控制策略

微网技术是解决分布式发电系统并网问题的有效途径之一,基于风光储互补的微网系统具有充分利用清洁能源和运行可靠的特点.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.为此,采用新型的主从和对等控制相结合的综合控制策略,对微网的并网/孤岛运行模式的过渡进行控制.在DigSILENT/PowerFactory平台上搭建风光储互补的微网模型,仿真结果验证了该控制策略的可行性.     

小型离网风力发电系统逆变器控制研究

针对风力发电系统受环境影响较大,如风速变化影响导致发电机输出电压的不稳定与系统启动瞬间及负载突变对电能影响,进而破坏用电设备的问题,重复控制具有静态性能佳,而PI控制有动态性能好的优点,采用重复+PI控制策略,解决逆变直流侧电压波动、系统启动瞬间、负载突变引起的电压波形畸变,提高系统的动、静态性能,减少电压谐波含量,进而改善输出电能质量.通过仿真验证控制策略的优越性,明显改善输出电能的质量,使电压谐波控制在1.5%内.     

风力发电系统中并网逆变器并联运行环流分析

并网逆变器直接并联运行时,可使系统体积减少、成本降低,但并网逆变器直接并联时会产生环流。为此,详细分析了并网逆变器直接并联运行时环流产生的机理,建立了并网逆变器并联运行时旋转坐标系下的状态平均模型。在该模型的基础上分析并网逆变器并联运行时的相互影响,以及并网逆变器采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法时零矢量对环流的影响。通过控制SVPWM算法中不同零矢量在每一个PWM周期的作用时间来抑制环流,对并网逆变器在不同情况下的并联运行进行了实验。实验结果表明:该控制策略能有效地抑制环流,从而验证了该控制策略的可行性和正确性。     

风力发电系统并网与离网运行的柔性切换技术

1风力分布式发电系统结构随着风力发电装机容量不断增加,风电场对风力发电机组的运行要求也随之严格,如要求在电网故障下具有不间断运行的能力。对于目前风电机组不间断运行的能力一般不会超过秒级,如果电力系统故障时间达到秒     

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。     

低压微电网中并网逆变器主动移频式孤岛检测技术

在低压微电网中,线路阻抗、逆变器输出阻抗呈阻性,可以采用有功调幅、无功调频的间接电流型并网逆变器控制策略,该控制策略具有一定的反孤岛能力。推导了电阻、电感和电容负载的幅值和相角的表达式,给出了并网逆变器在孤岛运行时的无功表达式,由此得到电网故障后逆变器输出电压的频率变化数学模型,得到了有功调幅、无功调频的控制策略下逆变器孤岛检测盲区图。提出了频率正反馈的逆变器孤岛检测方法,通过在无功调频控制策略中引入频率正反馈环节,可大大减小逆变器孤岛检测盲区,给出了频率正反馈系数的选取原则。仿真结果表明,理论分析正确,所提出的孤岛检测方法可行。     

三相并网逆变器输出电流多步预测控制（英文）

模型预测控制(model predictive control,MPC)算法是一种优化控制算法,该算法具有动态响应快、处理系统约束灵活等优点。但是在逆变器的控制中,这种算法仅可确保所选择的开关函数组合在1个控制周期内是最优的,这将使逆变器的控制趋于保守,影响控制性能。针对传统逆变器一步模型预测算法的保守性,提出一种在1个控制周期内同时考虑最优开关函数组合及次优开关函数组合,并确保在2个控制周期内所选开关函数组合最优的两步预测算法。对采用这种算法的三相并网型逆变器在稳态和动态工况下进行对比仿真和实验,仿真及实验结果表明:采用两步预测算法的三相并网型逆变器输出电流的电能质量明显好于采用传统一步预测算法的情况,验证了两步预测算法的有效性及可行性。     

直驱式永磁同步风力发电系统的并网控制

本文针对新疆金风公司1.5MW直驱式永磁同步风力发电系统,采用多变流器并联的方式,应用基于电网电压定向的电压、电流双闭环矢量控制策略,实现并网逆变控制。仿真实验结果表明,采用该控制策略实现了独立调节系统输出的有功功率和无功功率,注入电网的电流为正弦波,馈入电网的谐波畸变率很小,且系统具有良好的动静态性能。