并网光伏逆变器输出特性分析及其谐波源建模

为分析并网光伏电站谐波产生机理和传播特性,精确估算不同工况下光伏电站谐波输出,提出光伏电站动态谐波域模型。建立能准确反映光伏并网特性的谐波源模型,为配电网容纳光伏的能力以及大型光伏电站电能质量治理装备等课题的研究提供参考。利用双重傅里叶变换对三相半桥双极性正弦脉宽调制逆变器输出电压进行分解,将死区效应及调制环节等非理想因素考虑到逆变器的建模中,并结合并网滤波回路参数及逆变器控制技术对并网输出电流波形的影响,建立光伏逆变器并网谐波源模型。在仿真中结合实测数据验证了建模方法和模型的正确性。     

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。     

大型光伏发电系统控制原理与并网特性研究

针对大型分布式电源并网特性研究的空白,就大型光伏电站内部各系统建模并分析,确立其数学模型,包括光伏电池函数、逆变器函数及控制系统函数,从而进一步分析其并网特性.研究了大型光伏系统在复杂电网环境中的输出电压、电流特性,故障状态下的低电压穿越能力,以及其他电能质量方面的问题.理论分析和实验结果证明了大型光伏电站满足电压波动、输出谐波等稳态特性和故障时动态无功补偿、低电压穿越能力、电压稳定等暂态特性要求.     

光伏逆变器直流电压扰动引起的间谐波电流解析模型

大规模光伏电站的并网给电力系统的稳定运行带来了挑战。研究光伏发电系统的间谐波产生机理和传变规律对于分析光伏发电引起的电能质量问题具有理论必要性和工程迫切性。为此,该文首先构建了dq同步旋转坐标系下的内外环控制模型,经推导变换建立了光伏逆变器直流扰动引起的间谐波电流解析模型:利用直流扰动电压、逆变器控制参数和电网阻抗参数,即可定量计算光伏并网逆变器输出间谐波电流的幅值、频率和相位。基于PSCAD仿真平台搭建光伏并网算例,仿真结果验证了该模型的有效性与正确性。最后,该文分析了光伏逆变器直流扰动引起的间谐波电流的幅频和相频特性,并定量讨论了内外环控制参数和电网阻抗参数对间谐波电流幅值的影响,为进一步研究光伏发电系统间谐波的抑制奠定了基础。     

大型分布式电源模型化研究及其并网特性分析——(一)光伏电站专题

就大型光伏电站各系统进行了模型化研究,确立了光伏电池、逆变器、控制系统的数学模型.基于这些模型,对大型光伏系统光伏电池组输出功率特性,在复杂电网环境中的输出电压、电流特性进行了理论分析,并着重分析了光伏电站在系统在故障状态下的各种响应特性和其低电压穿越能力,以及输出谐波、电压波动等其他电能质量方面的问题.部分实验验证和仿真结果表明所建立的大型光伏电站模型及其并网特性分析具备一定的正确性,为国家新能源战略提供了一定的理论基础和并网指导.     

大型分布式电源模型化研究及其并网特性分析 ——（一）光伏电站专题

就大型光伏电站各系统进行了模型化研究,确立了光伏电池、逆变器、控制系统的数学模型。基于这些模型,对大型光伏系统光伏电池组输出功率特性,在复杂电网环境中的输出电压、电流特性进行了理论分析,并着重分析了光伏电站在系统在故障状态下的各种响应特性和其低电压穿越能力,以及输出谐波、电压波动等其他电能质量方面的问题。部分实验验证和仿真结果表明所建立的大型光伏电站模型及其并网特性分析具备一定的正确性,为国家新能源战略提供了一定的理论基础和并网指导。     

基于三相对称的光伏逆变器输出短路电流研究

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电流控制策略.并与恒功率控制策略进行对比分析,论证了电网故障时采用对称三相电流输出控制策略的优越性。在该控制策略基础上基于瞬时功率理论推导得出光伏并网逆变器输出有功无功与d,q轴电流分量的关系解析式,根据坐标变换理论,推导确定了光伏并网逆变器输出短路电流的峰值与光伏并网逆变器输出有功无功及电网电压正序分量间的函数关系式。通过软件仿真验证了所提基于三相电流对称的光伏逆变器输出短路电流计算方法的可行性,并搭建了实验电路进一步验证了推导的光伏并网逆变器输出短路电流峰值表达式的正确性。     

针对电网阻抗的大型光伏并网系统稳定性分析与提高策略

大型光伏并网系统中,一般采用多逆变器并联结构来提高总的光伏并网系统的容量。由于光伏电站的结构特点,随着并网容量的增加,电网阻抗值相对于某一个光伏发电单元而言将会被等效放大,从而导致逆变器控制策略失效且并网失败。文中在光伏并网系统开关平均模型的基础上,详细分析了电网阻抗对于逆变器输出电压和电流的影响,并针对电网阻抗导致的光伏并网系统的不稳定现象,采用虚拟阻抗思想,通过输出电流反馈,实现指令电流与输出电流的协调配合,等效消除电网阻抗对并网电压稳定性和并网电能质量的影响,从而保证系统的稳定运行。最后,通过仿真分析和试验验证了理论分析的正确性。     

10kW太阳能发电系统谐波测试

太阳能光伏发电系统作为分散电源,在接入电网运行时,需考虑对电网的影响。采用IGBT的光伏逆变器尽管理论上已大幅抑制谐波电流的发射量,但实际上仍在向电网送出相当量的谐波电流。文章以一项10kW太阳光伏发电并网系统工程为例,分析了光伏发电系统输出的电压、电流谐波情况及其对电网的影响。指出,采用IGBT的光伏逆变器,仍有10%的谐波电流注入电网,且三相谐波电流明显不平衡,低次偶次谐波电流幅值较大,应予以重视。     

三相光伏并网逆变器电流控制器研究与设计

电网对馈入其中的电流谐波含量有严格的要求.带有隔离变压器的并网逆变器运行时,逆变器输出电流中常含有谐波成分,必须对电流波形质量进行控制.分析了变压器影响逆变器输出电流波形质量的主要原因,建立了含变压器的三相并网逆变器输出电流数学模型,在此基础上提出了同步旋转坐标系下PI控制与重复控制相结合的三相光伏并网逆变器电流控制器设计方案并研制出一台实验样机.实验结果表明,采用该控制方案的逆变器输出电流谐波含量低,电流波形质量较好.     

基于MMC技术的光伏并网逆变器原理及仿真研究

模块化多电平换流器（MMC）已成为最具前景的多电平技术,分析了以MMC为核心换流器的光伏并网逆变器的原理。并对MMC涉及的关键技术：MMC的调制和电压均衡进行了研究,提出了动态直接调制法和电容电压简化排序的均衡策略。在系统级采用传统光伏并网逆变器的双闭环控制方法,构建了完整的基于MMC的光伏并网逆变器的仿真模型。结果表明：采用MMC作为核心换流器并基于普通双闭环控制设计光伏并网逆变器的方案不仅是可行的,而且具有低谐波等优势。     

一种新型多电平逆变器在光伏并网系统的应用

传统光伏并网逆变器多采用二电平逆变器,多电平逆变器受其复杂电路拓扑的制约在光伏系统中应用较少.在传统五电平逆变器拓扑基础上,提出一种简化的H桥五电平单相光伏逆变器.该逆变器采用特定谐波消除法调制控制方案,系统并网电流采用模糊PI自整定控制方法,输出电压和电流具有较低的谐波和du/dt,改善了系统稳定性,提高了系统动态响...     

一种新型光伏并网逆变器控制策略

分析了导抗变换器的特性，详细推导了整个系统各点电压、电流，提出一种新颖的三角波-三角波调制方法，该控制策略克服了采用传统正弦波-三角波调制方法带来的并网电流谐波含量高、功率因数低的弊端。将导抗变换器和光伏并网逆变系统有机结合在一起，利用导抗变换器的电压源-电流源变换特性，将光伏电池阵列的直流电压变换为正弦包络线的高频电流，经过高频变压器隔离和电流等级变换，得到的高频电流再经过高频整流桥及工频逆变器逆变后并入电网，实现了电流源并网。相对传统的电流源型并网发电系统，采用该方法不仅省去了串联电感，而且用高频变压器取代了工频变压器，有利于实现装置小型化和降低成本。另外，利用电网电压过零信号控制工频逆变器，保证了并网电流和电网电压同步，进一步提高系统功率因数，实现正弦电流并网。通过实验证明了该控制策略的可行性，该方法非常适合分散式家用光伏并网发电系统。     

恒频滞环电流控制的单相光伏并网逆变器

基于符合工程实际的光伏模块数学模型,在PSIM软件中建立输出能快速动态随光照强度与温度变化的模块仿真模型,通过仿真分析光伏模块的输出电气特性。同时提出一种实现模块最大功率跟踪算法,并验证其有效性。光伏并网发电系统中的关键部件并网逆变器,影响电能质量与系统稳定。采用恒频滞环电流跟踪控制下的并网逆变器,建立单相光伏并网发电系统的动态仿真模型,仿真结果验证了恒频滞环电流控制光伏并网逆变器能够快速有效地跟踪公共电网,输出谐波畸变率低的并网电流,改善并网系统稳定性与动态性,提高光伏系统输出效率。     

光伏并网逆变器及其低电压穿越技术

从光伏并网逆变器拓扑结构和工作原理入手,建立其数学模型,并对光伏并网逆变器在同步旋转坐标系下基于电网电压定向矢量控制的电压外环、电流内环双闭环控制策略进行了分析。阐述了光伏并网发电系统低电压穿越（LVRT）原理和相应的控制策略。利用Matlab/Simulink软件搭建了光伏并网发电系统仿真模块,给出了仿真波形。仿真结果表明,该方法能保证并网点电压跌落时光伏并网逆变器不过流,并根据电网电压跌落深度发出一定的无功电流来支撑并网点电压,使逆变器继续并网运行,从而提高了LVRT能力,为光伏逆变器在光伏电站中的应用提供可靠的理论依据。     

一种单级高增益电流型光伏并网逆变器

光伏电池的输出电压范围很大程度上受到诸如温度、太阳辐射等环境因素的影响。由于在并网时光伏阵列较低的输出电压很难满足系统对电压的要求,因此,光伏并网逆变器需要具备较好的升压逆变能力。在传统三态电流型逆变器的基础上,提出了一种新型单级电流型升压逆变器。该逆变器采用了含有2个分别对称的电感和二极管的无源网络,在直流输入电压较低时仍能够实现中间母线电压幅值的较大提升,输出稳定的交流电压。分析了对该逆变器高增益的工作方式,并给出了调制策略的具体方案。通过理论分析和MATLAB仿真验证了该新型逆变器拓扑具有良好的性能。     

采用Boost的两级式光伏发电并网逆变系统

在光伏并网发电中,为了提高效率,必须实行最大功率点跟踪,而为了实现并网,直流侧电压必须高于电网电压幅值,这就限制了光伏电池电压的调节范围。对一种单相光伏发电并网逆变系统进行了研究,它由Boost DC/DC电路和逆变桥组成。前级Boost斩波电路则通过调节占空比而改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点跟踪;后级逆变电路采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变侧电容电压的稳定,电流内环控制并网电流实现并网。在这种系统中,最大功率点跟踪和并网是相互独立的,互不干扰,使整个系统更加灵活可靠。主要研究了逆变系统各重要元件参数的选取方法以及逆变系统的控制方法。最后用MatlabR2007a/Simulink进行了仿真,证明了该逆变系统的可行性。     

新型Z源光伏并网发电系统

本文提出了一种新型Z源光伏并网发电系统,与传统的Z源光伏并网发电系统相比,具有更高的功率密度,同时光伏电池与逆变桥臂实现了共地,电磁干扰(EMI)也更小。分析了该发电系统的工作原理和调制策略,并提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的并网控制策略,实现了光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)、直流链电压的升压以及网侧电流的单位功率因数运行。仿真和实验结果验证了新型Z源光伏并网发电系统能够适应光伏电池电压的宽范围变化,具有很好的应用前景     

并网逆变器谐波电流抑制研究中的准无穷大输出阻抗概念与应用

为抑制并网逆变器入网电流的谐波成分,提出并网逆变器输出阻抗准无穷大的思路。基于该思路,从并网系统诺顿等效电路的输出阻抗角度入手,详尽分析电网电压比例前馈控制、电网电压优化前馈控制和多谐振控制对输出阻抗影响的基础上,提出一种基于优化前馈与多谐振控制组合的控制策略。实验结果证明了所提组合谐波抑制策略的有效性。     

H6型单相光伏并网逆变器并网电流的改善

由于并网逆变输出功率的二倍频脉动,使得非隔离单相光伏并网逆变系统前级解耦电容电压出现了二次电压纹波,进一步使得以电压外环和电流内环控制的逆变器并网电流参考值存在三次谐波。为有效地抑制并网电流的三次谐波,从母线电压角度出发,把采集到的电压值进行处理。本文提出了一种直流母线二次纹波电压的补偿方法,该方法能够显著改善并网电流质量,对并网电流三次谐波有较好地抑制作用。最后,通过仿真和实验结果证明了提出的补偿方法的有效性。