准Z源级联多电平光伏并网逆变器3次谐波补偿策略

光伏组件遮挡、老化等问题会使单相准Z源级联多电平逆变器单元间功率不平衡,严重时功率较大的单元会过调制,导致并网电流畸变甚至影响系统稳定。针对此问题,对单相准Z源级联多电平逆变器进行模型分析,阐述了过调制机理和最优3次谐波注入原理。在此基础上,提出一种优化的3次谐波补偿控制策略。该方法不仅能保证系统最大功率输出和单元间直流母线电压平衡,而且能根据拟合曲线选择出最优的3次谐波补偿系数,扩大逆变器运行范围,确保严重功率不平衡时所有单元都不过调制,抑制并网电流畸变效果明显。仿真和实验结果均验证了所提控制策略的有效性。     

单相级联H桥光伏逆变器的方波补偿控制策略

功率不平衡是单相级联H桥（CHB）光伏并网逆变器固有的问题,会引起输出功率较大的光伏组件对应的H桥（HB）变换器过调制,导致电网电流性能变差甚至系统不能正常运行。为此,提出一种扩大单相CHB光伏并网逆变器运行范围的方波补偿控制策略,当HB变换器之间的传输功率不平衡时,系统依然能够单位功率因数稳定运行。实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

一种可有效扩宽级联型光伏逆变器稳定域范围的控制策略

针对级联型光伏逆变器在单元间功率不均衡情况下出现的并网电流畸变的问题,提出了一种基于无功补偿的级联型光伏逆变器优化控制策略。首先在dq坐标系下,经过深入研究得到了单位功率因数下的稳定运行约束条件;并以此为基础,得到了功率不平衡时所需补偿的无功电流值,各单元遵循有功按比例分配,无功按可承受能力分配的原则;然后,通过量化分析研究了无功补偿法对电压环的影响程度,优化了系统控制框图结构,进而消除了这一影响;最后,通过仿真与实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。结果表明:在光伏功率严重不均衡时,所提方法仍能使逆变器稳定运行且系统电压环不再受无功补偿的影响。研究可为光伏逆变器的控制提供参考。     

扩大级联H桥光伏并网逆变器运行范围的控制策略

级联H桥光伏并网逆变器由于输入功率不平衡而导致功率大的级联单元发生过调制现象，从而引发电网电流畸变。为解决此问题，提出一种新型控制方式。所提控制方法通过引入适量的基波至过调制单元调制波中，使得过调制单元的调制波由幅值超过1的正弦波变为幅值为1的正弦波，调制度始终不超过1，并将引入的基波按各单元可承受能力反向补偿至其他非过调制单元，从而抵消在过调制单元中引入基波的影响，解决了过调制问题，扩大了级联H桥光伏并网逆变器调制范围。所提方法可将调制范围扩大至1.27，扩宽了级联H桥光伏并网逆变器稳定域的运行范围。     

一种改进型级联H桥光伏逆变器混合调制策略

提出一种级联H桥(CHB)光伏逆变器改进混合调制策略,当H桥单元直流侧电压与光伏电池板最大功率点电压误差较小时,该单元不参与充放电仅输出零状态,在保证系统稳定运行范围的同时抑制了直流侧电容电压波动。与传统混合调制策略相比,该调制策略可有效抑制直流侧电容电压波动,从而提高光伏组件发电量。最后,实验结果验证了所提混合调制策略的有效性。     

定功率跟踪控制的光伏并网低电压穿越策略

为了解决光伏发电在电网电压跌落过程中,逆变器两侧功率不平衡出现过电流和过电压的问题,设计了一种定功率跟踪控制的光伏并网低电压穿越策略。通过定功率跟踪控制对光伏阵列输出功率进行调节,根据电压跌落深度,合理给定功率参考值,控制光伏阵列的功率输出,实现交、直流侧功率的快速平衡,限制直流母线电压的增长。通过逆变器无功补偿控制,不仅能限制并网电流在安全范围内,还能够根据跌落深度提供无功支撑,有效地利用了逆变器自身的无功调节能力。结果表明,该策略能够抑制过电压和过电流,使系统具备一定的低电压穿越能力。最后,在Simlink中搭建仿真模型,通过与传统控制策略对比,验证了该控制策略的有效性和实用性。     

扩大级联光伏逆变器运行范围的谐波补偿控制

随着户用型光伏产业的不断发展,级联H桥CHB（cascaded H-bridge）逆变器因其模块化的结构,能实现组件级关断、组件级最大功率点跟踪MPPT（maximum power point tracking）和多电平输出等优势,受到了户用型光伏研究领域的关注。但由于实际光伏组件会老化或被遮挡,各单元输出功率不再相同,部分模块会出现过调制问题,影响了并网电流质量,甚至难以维持系统稳定。针对此问题,提出一种谐波补偿的控制策略,并设计补偿谐波的分配方法。对比现有方法,所提方法能进一步扩大CHB逆变器运行范围,且在不损失系统发电量的条件下仍运行于单位功率因数,还能保证并网电流的THD要求。最后通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

光伏并网系统参与电压调节的有功和无功协调控制策略研究

针对配电网线路阻抗大、分布式光伏并网系统无功调压能力有限,导致光伏电源在有功出力较大时并网点(PCC)电压越上限问题,在深入分析光伏系统PCC电压特性基础上,提出一种光伏逆变器有功和无功协调控制策略。在该控制策略下,光伏系统实时跟踪监测PCC电压变化,PCC电压不越限时,逆变器按最大功率点跟踪(MPPT)输出;PCC电压越上限时,优先利用逆变器剩余容量进行无功调压,若剩余容量不足,调节逆变器有功输出,并动态计算有功、无功最佳输出值,保证将PCC电压调节至满足要求的前提下,实现逆变器有功输出最大化、无功输出最佳化。算例结果验证了控制策略的有效性。     

载波轮换调制在级联H桥型STATCOM中的应用

级联H桥型静止无功补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)通过调节单模块有功功率来达到均压的目的,但是会对输出无功电流产生影响。首先对单极倍频调制过程进行双重傅里叶分析,从理论上分析载波移相与单极倍频相结合的调制算法对单模块有功功率的影响,然后提出一种模块间载波轮换的新型调制算法,并且针对模块间如何进行同步切换以及在调制波过零点处切换的问题,给出一种在多DSP系统中的实现方案。该调制算法在不影响输出电压与输出电流质量的同时,从理论上解决了单模块有功功率不平衡的问题。仿真与实验结果验证了这种调制算法的正确性与可行性。     

带超级电容的光伏发电微网系统混合储能控制策略

为保证微电网系统稳定运行、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量良好,采用混合储能装置作为含光伏发电微电网系统的储能部分。提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。当光伏发电并网系统的能量管理采用功率分配型控制策略时,直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制,通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定;当新能源或本地负载功率发生突变时,由于蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点,通过控制蓄电池吸收或释放低频功率,超级电容吸收或释放高频功率,可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。仿真和实验结果表明,上述控制策略能有效、快速地调节系统有功、无功功率输出,抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。     

一种基于谐波补偿的级联H桥光伏并网逆变器控制策略

级联H桥光伏并网逆变器受输入功率的影响,功率大的单元易出现过调制现象,进而诱发并网电流畸变。为此提出了一种新型谐波补偿控制策略。通过引入适当的3、5次谐波至过调制单元中,以保持其调制波峰值始终为1;同时引入反向的谐波至剩余各单元中,以抵消过调制单元中引入的谐波成分。与传统3次谐波补偿法相比,所提控制策略使逆变器过调制能力提高了33.55 %,进一步扩宽了其稳定域运行范围。在各单元输入功率极度不平衡时,系统仍可稳定运行。通过仿真和实验证明了所提控制策略的可行性和有效性。     

光伏中压直流变换器串联系统控制策略研究

针对光伏中压直流变换器串联系统中光伏发电单元功率失配导致的变换器输出过电压及功率损失问题,分析了光伏直流变换器串联系统运行特性,推导了限电压控制下串联系统光伏功率损失与光伏发电单元功率不均衡度及变换器输出电压限幅值之间的关系;提出了改进型Boost全桥隔离功率模块拓扑及其调制策略,基于功率模块输入并联输出串联形成模块级联型直流变换器,通过占空比灵活调节,实现直流变换器宽输出电压范围运行,解决直流变换器调压能力不足导致的功率损失问题;针对光伏直流变换器串联系统复杂运行工况,提出了串联系统直流变换器自适应电压分段式控制策略,实现了串联系统直流变换器多模式自适应稳定运行。研制了3kV/80kW功率模块及20kV/500kW光伏中压直流变换器,基于3台直流变换器输出串联实现了光伏中压直流变换器串联升压并网系统实证应用,现场实验结果验证了所提直流变换器拓扑方案的可行性与控制策略的有效性。     

具备同步电机特性的级联型光伏发电系统

为了提高光伏发电系统的整体效率和并网友好性,提出了一种具备同步电机特性的级联型光伏发电系统,光伏阵列和储能单元分别接入级联型逆变器的直流端口。研究了基于虚拟电机控制的并网控制策略,能兼顾光伏效率和系统同步电机特性。直流端口电压的独立控制实现了各光伏阵列独立的最大功率点跟踪;整体功率协调控制使储能作为功率缓冲单元,保证了系统功率平衡;虚拟电机控制使系统具备同步发电机的惯性与阻尼特性,能平抑光伏随机性功率波动,并响应电网频率变化,按下垂特性调整输出功率。仿真和实验结果验证了所提系统和控制策略的正确性和有效性。     

时变追踪并网光伏电站最大输出功率的无功优化方法

针对大型光伏电站各发电单元位置差异导致的并网接线阻抗不同,以及光伏电站内各单元最大输出光伏功率运行状况不一致的问题,建立以时变追踪并网光伏电站最大输出功率为目标的无功优化数学模型,并给出相应的快速求解方法。该模型建立和求解是在量测、通信技术完备的前提下,借助逆变器可快速调制有功功率和无功功率输出的电力电子化技术,依据秒级优化周期内光伏系统状态量变化微小的特点,对非线性优化模型实施泰勒展开、线性拟合等线性化近似处理,通过灵敏度计算对逆变器无功功率运行基点进行快速求解,必要时将自动弃光,达到时变追踪光伏电站最大并网输出功率并满足并网点电压水平要求的目的。最后,以某地区大型光伏电站并网系统为例进行仿真,结果验证了所提方法的有效性和合理性。     

应用动态虚拟阻抗的光伏微网新型下垂无功补偿控制

在光伏构成的交流微网系统中,逆变装置通过公共连接点与大电网相连,通常采用下垂控制来维持光伏电源点的功率平衡和电压稳定,其中电压稳定通过无功补偿来实现.在光伏微网实际系统中,电压调节过大会引起电气设备脱网,针对此问题本文提出一种下垂无功补偿控制方案,具体是引入新型下垂系数来增加无功补偿动态性能.由于输电段线路阻抗不匹配,造成无功分配存在误差,针对此问题本文提出一种虚拟阻抗来提高无功分配精度,具体是采用动态虚拟阻抗来改善系统的阻性特征,补偿压降.将上述策略通过Matlab/Simulink仿真和实验来验证本文所提方案可以有效提高光伏微网控制性能.     

一种三相级联H桥光伏并网系统参与电网频率支撑的控制策略

光伏发电具有清洁、安全等特点，是解决能源危机和环境污染的有效途径。然而，光伏并网逆变器不具有转动惯量和阻尼，随着光伏发电在电网中的渗透率不断提高，大规模光伏并网对电网的频率稳定提出了挑战。级联H桥逆变器因具有模块化结构、无需工频变压器等优点，在光伏发电领域具有广阔的应用前景。针对三相级联H桥光伏并网系统，提出了一种具有支撑电网频率功能的逆变器控制策略，利用各光伏组串的有功功率储备，在不增加储能装置的情况下，实现了对电网频率动态特性的改善。针对级联H桥拓扑常见的相间功率不平衡问题，利用提出的储备功率在各相间和相内各模块间的分配方法，可实现对各光伏组串输出功率的平衡控制，最大限度保证了相间和相内各模块间的功率平衡，从而保证了系统三相电流的平衡输出，并降低了H桥模块过调制的风险。最后，在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型和10kW模拟实验平台，通过仿真和实验对提出的控制策略的有效性进行了验证。     

基于分布式MPPT光伏系统效率研究

在光伏电池数学模型基础上,对采用分布式MPPT的光伏系统输出特性进行分析。在实际光伏电池组件上加装分布式MPPT测量正常情况下和有遮挡情况下的输出特性及效率,得出分布式MPPT具有宽输入/输出电压范围,系统中的单块组件功率输出受限不影响系统中其他组件输出,最大化能量采集和输出,使得光伏电池的利用项目更加可行。     

光伏发电系统混合储能功率分配控制策略

针对光伏并网发电系统中的功率波动,可通过蓄电池与超级电容组成的混合储能装置进行补充,但混合储 能装置存在储能单元容量有限引起的过充过放等安全问题,为此提出了一种考虑蓄电池和超级电容双SOC混合储能 功率分配协调控制策略.该策略首先利用二阶低通滤波器对不平衡功率进行初次分配,再将超级电容和蓄电池的SOC 划分为９个工作区域,根据不同工作区域进行二次功率分配.仿真结果表明该策略能有效解决储能单元过充过放等 问题.     

基于有功自适应调整的光伏电站无功电压控制策略

光伏逆变器的无功电压控制在解决并网光伏发电系统电压越限问题时取得了很好的效果,但目前为了保证光伏的消纳能力,相关研究主要集中在单一的无功电压控制方面,无法满足电网出现较大无功缺额时的安全稳定运行需求。因此,根据光伏逆变器输出无功和有功的关系,提出一种基于有功自适应调整的无功电压控制策略。光伏逆变器正常工作在最大功率点跟踪控制模式下,若并网点电压越限,考虑各个光伏集群无功调压能力的差异性,采用无功变下垂控制为电网提供相应的无功功率,实现各个光伏集群无功分配的协调控制。在逆变器的无功容量不足时,根据优先级削减部分光伏输出的有功功率,以满足系统的无功需求。在夜晚或系统无功缺额较严重时,光伏逆变器作为静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,搭建并网光伏发电系统的模型,验证所提策略的有效性。     

基于有功自适应调整的光伏电站无功电压控制策略EI北大核心CSCD

光伏逆变器的无功电压控制在解决并网光伏发电系统电压越限问题时取得了很好的效果,但目前为了保证光伏的消纳能力,相关研究主要集中在单一的无功电压控制方面,无法满足电网出现较大无功缺额时的安全稳定运行需求。因此,根据光伏逆变器输出无功和有功的关系,提出一种基于有功自适应调整的无功电压控制策略。光伏逆变器正常工作在最大功率点跟踪控制模式下,若并网点电压越限,考虑各个光伏集群无功调压能力的差异性,采用无功变下垂控制为电网提供相应的无功功率,实现各个光伏集群无功分配的协调控制。在逆变器的无功容量不足时,根据优先级削减部分光伏输出的有功功率,以满足系统的无功需求。在夜晚或系统无功缺额较严重时,光伏逆变器作为静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,搭建并网光伏发电系统的模型,验证所提策略的有效性。