三相光伏故障穿越控制策略研究

在电网发生故障时,根据故障穿越要求,需保持光伏并网逆变器不脱网运行。为使逆变器顺利穿越故障,需注入无功功率支撑并网点电压,同时限制电流,防止电流过大造成故障穿越失败。提出一种新的故障穿越技术,通过调节参数,可灵活控制电流正负序分量。以消除有功波动为例,在有功、无功功率同时注入情况下对所提控制策略进行详细介绍,它提升了并网点电压,限制了并网电流。仿真和实验结果验证了该方法有效。     

大运行体系电网多逆变器联合运行调控仿真

大运行体系电网中存在负载突变的异常情况,导致输出电压与输出电流均出现异常波动,提高了电网负载率,为此提出大运行体系电网多逆变器联合运行调控方法.通过大运行体系电网多逆变器的各个桥臂,预测多逆变器运行时的有功功率与无功功率;针对获取的功率数据,优化电网多逆变器非静态响应属性,利用基于改进下垂控制策略对多逆变器联合运行进行调控,解决因负载突变出现的异常情况,实现大运行体系电网多逆变器联合运行合理调控.仿真结果表明:所提方法对大运行体系电网多逆变器联合运行模式调控后,输出电压波形得以优化,且电流波动得以抑制,能够在负载突变下将输出电压与电流快速控制于稳定状态,大大降低了电网负载率.     

不平衡电网下并网逆变器的模型预测电流限幅灵活控制

针对不平衡电网电压下,并网逆变器出现的功率波动和过电流问题,提出了一种并网逆变器不平衡及电流限幅模型预测控制方法。该方法以平衡电流、抑制有功和无功功率振荡为目标来设计电流参考发生器,然后通过功率参考发生器获取功率参考设定值与输出电流峰值阈值的定量关系,用于指导不平衡电网电压下的功率参考设定。在此基础上,利用空间矢量调制原理给出了基于参考电压建立代价函数法的并网模型预测电流控制策略,实现对参考电流的准确跟踪。仿真和实验结果表明,所提方法可以灵活地实现电网电压不平衡条件下的输出电流平衡、有功恒定或无功恒定的控制目标,且能有效限制平衡电流模式、恒定有功模式以及恒定无功模式下的电流峰值。     

基于储能的风力发电逆变器加权控制算法

每一种分布式电源都有并网运行和孤岛运行两种运行模式。提出一种多环反馈的逆变控制器,风力发电机并网逆变器在两种运行模式下都采用PQ控制,发出指定的有功功率和无功功率;储能蓄电池并网逆变器在并网时采用PQ控制,发出指定的有功和无功功率,孤岛时采用V/f控制,维持电压和频率。设计一种加权控制算法,在分布式电源两种运行模式切换时,抑制并网电流的冲击,稳定负载电压,达到无缝切换。利用电磁暂态分析软件PSCAD/EMTDC进行了仿真分析,算例结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于光伏逆变器调节的配电网电压控制策略

高渗透率光伏电站并网会导致配电系统潮流逆向和节点电压越限。因此,为保证电网的安全稳定运行,必须对光伏电站接入点的越限电压进行调整。根据光伏逆变器的容量特性和技术规范,以调整逆变器有功/无功功率为手段,提出了光伏电站逆变器电压控制策略和逆变器有功/无功功率调整的计算方法。所提电压控制策略充分利用了逆变器容量进行电压调整,具有良好的控制效果和经济性,计算简便且无需获取馈线负荷水平和分布情况。仿真分析表明,所提逆变器电压控制策略能够较好地解决光伏电站接入点的电压越限问题。     

光伏电站低电压穿越时的无功控制策略

针对目前光伏电站通常以单位功率因数运行以尽可能多地输出有功功率而基本不输出无功功率,在非满功率运行时造成一定程度视在功率浪费的现状,提出了一种光伏逆变器低电压穿越(Low Voltage Ride Through, LVRT)时的无功控制策略。分析了光伏逆变器的结构和功率控制方式并计算其无功功率极限,利用光伏逆变器本身的无功输出能力向电网输出无功功率。通过DIgSILENT软件对有无采用无功控制策略时,负荷变化和三相短路故障情况下的各电气量进行比较分析。仿真结果表明,采用该控制策略光伏电站可以在电网故障时不脱网,并发送无功支撑并网点电压,维持局部电网电压稳定。     

基于平滑切换的不平衡工况下直驱风机故障穿越控制策略

目前已有的风电机组故障穿越控制策略和相关标准主要针对三相平衡故障或仅考虑不平衡工况下的单一控制目标，文中重点研究了直驱风机并网系统在三相不平衡故障下的多目标协同故障穿越控制策略。首先，在不平衡工况下网侧逆变器瞬时功率模型的基础上，分析了传统控制策略下直驱风机输出电流三相不平衡、有功功率与无功功率二倍频振荡及其导致的直流母线电压波动机理。为了实现不平衡故障下的多目标协同控制，提出了基于最小二乘法的最优电流设定值求解方法。此外，考虑到故障过程中网侧变流器直流电压环对电流控制的钳制作用，提出了一种基于状态跟随的平滑切换控制策略以减小切换过程的暂态冲击，即故障穿越期间直流电压控制从网侧变流器平滑切换至机侧变流器。与传统故障穿越控制策略相比，所提故障穿越控制策略可以同时实现对不平衡电流、有功及无功功率波动的有效抑制，避免了单独控制有功或无功功率振荡时易出现的电流指令值饱和现象，提高了直驱风机故障穿越控制性能。最后，利用PSCDAD/EMTDC仿真验证了所提控制策略的有效性和优越性。     

不对称故障下光伏逆变器的最优电压支撑策略

电网不对称接地故障下,充分利用逆变器容量,最大化支撑电网电压有助于提升光伏逆变器的低电压穿越能力,减少其大面积切机风险,保障电网的可靠运行。针对该问题,提出电网不对称接地故障下光伏逆变器的最优电压支撑策略。介绍了逆变器对并网点电压的支撑原理;以正序电压支撑最大化为首要控制目标,正序电流为约束条件,构建拉格朗日函数,推导正序有功电流与无功电流的最佳分配关系;以负序电压最优抑制为次要控制目标,逆变器最大允许电流为约束条件,构建拉格朗日函数,推导负序有功电流与无功电流的最佳分配关系;在此基础上,综合考虑有功功率波动与并网点相电压幅值约束,整定了正负序有功电流与无功电流的参考值。仿真与实验结果验证了所提控制方法的正确性与有效性。     

基于分布式拟牛顿法的交流微电网经济运行控制

针对含多撑网逆变器的交流微电网,提出一种基于分布式拟牛顿法的经济运行控制策略,该策略包括电压和无功功率调节器以及频率和有功功率调节器两部分。采用稀疏通信网络交换相邻逆变器的信息,基于等耗量微增率准则,采用拟牛顿法根据本地和相邻节点的信息估算有功功率和无功功率的最优分配量。在电压和无功功率调节器中,无功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的电压修正项,实现无功功率的最优分配和电压控制。在频率和有功功率调节器中,有功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的频率修正项,实现有功功率的最优分配和频率控制。6节点交流微电网的仿真结果表明,所提控制策略在实现高质量电压和频率控制的同时,能够实现系统的最优经济运行,具有“即插即用”的能力,且对通信链路故障有较高的鲁棒性。     

基于PQ控制的电压控制型逆变器研究

基于PQ控制策略,针对具有轴压调节功能的电压控制型逆变器提出一种电压幅值轴控制无功功率,电压频率轴控制有功功率的PQ解耦控制策略。该逆变器具有电压源输出特性,并且可通过参数的准确设计实现有功无功的输出解耦控制,从而提升电网末端电能质量。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

基于阻抗在线观测的光伏逆变器控制策略研究

光伏逆变器通常采用最大功率跟踪算法尽全力向电网注入有功功率,并不参与电网电压的控制。只有当电网电压超过了保护阈值,光伏逆变器才停止工作以避免引发过电压故障。提出一种光伏逆变器的电网电压控制策略,用以改善电网电压水平,使得光伏逆变器在非最优电网电压情况下依然可以向电网输送电能。根据电网电压控制效果由电网阻抗的阻抗比R/X决定的基本原理,所提出的控制策略在线观测电网阻抗比,实时控制光伏逆变器注入电网的有功功率和无功功率,改善光伏逆变器的电网电压控制效果。所提出的控制策略不仅适用于光伏逆变器,同样也适用于其他类型的分布式发电并网逆变器。     

不平衡电网下风电并网逆变器直接正负序功率控制

为了提高风电并网逆变器在不平衡电网中的运行能力,提出了一种直接功率控制方案,该方案将系统有功和无功功率指令分解成正序和负序部分,分别独立控制。在两相静止坐标系下推导出并网逆变器采用瞬时有功和无功功率正负序分量作为状态变量,并揭示瞬时功率正序分量数学模型、负序成分状态方程存在交叉耦合项,导致系统功率精确解耦控制需要按照正序部分和负序部分进行单独闭环控制;依据电网电压正负序分量幅值将有功和无功功率指令分别按3种不同控制目标进行分解修正和功率闭环控制,产生参考电压矢量。采用无扇区空间电压矢量调制算法生成逆变器驱动控制信号。方案在整个实现过程中没有锁相环及坐标旋转变换等环节,增强并网逆变器电网跟随能力并减少控制算法所需硬件计算资源。     

光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。     

不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略

为提高并网逆变器对电网的适应能力,提出了不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略。建立了同步旋转坐标系下的并网逆变器数学模型;以输出有功和无功功率平稳或输出电流三相平衡且波形正弦为控制目标,在传统直接功率控制基础上引入矢量比例积分(vector proportional integrator,VPI)谐振控制器以抑制功率或者电流的波动;分析了VPI谐振调节器的参数设计规律及不同控制目标下所提策略的控制性能。实验结果验证了所提策略的有效性。     

三相并网逆变器直接功率控制和直接功率预测控制的对比

根据三相并网逆变器的动态数学模型,详细推导和分析并网逆变器各电压矢量对有功功率变化和无功功率变化的影响。根据有功功率变化与无功功率变化的曲线去选择最佳的电压矢量,使三相并网逆变器输出的有功功率和无功功率脉动较小。在此基础上,提了一种基于新开关表的直接功率控制。同时,采用一种新的直接功率预测控制,该控制策略与空间矢量脉宽调制相结合,实现有功功率和无功功率的解耦控制与功率因数任意可调。最后对直接功率控制和直接功率预测控制进行对比实验。实验表明了方案的可行性和正确性。     

三相四桥臂逆变器不对称故障穿越限流控制及电网电压支撑改进策略

当电网发生不对称故障时,并网逆变器自身限流控制及支撑故障电网的能力决定了系统运行的可靠性。为解决该问题,首先,对三相四线制并网系统中瞬时功率关系进行分析,获得以功率波动抑制为目标的三相四桥臂逆变器进网电流各序分量的参考表达式。然后,通过与不同的电压跌落深度和功率因数进行对比,得出中线电流为最大相电流幅值的重要结论,并给出三相四桥臂逆变器能提供的最大有功和无功功率。在此基础上,提出了基于最大相电流约束和改进无功注入曲线的三相四桥臂逆变器不对称故障穿越策略,在满足并网逆变器自身安全情况下优先注入定量无功功率,从而实现了对故障电网电压的有效支撑。最后对传统方法及文中所提方法进行了对比仿真研究,结果验证了提出方法的可行性和有效性。     

负载不平衡条件下并网逆变器的运行策略研究

针对新能源并网出现的配电网分布式和不平衡负载问题,提出了通过电网统一调度实现并网逆变器对电网的有功功率、无功功率和不平衡负载进行分布式补偿的运行策略。上级电网根据线路的运行数据,对线路上并网逆变器进行调度,完成对电网的有功功率、无功功率和不平衡负载的调节。对不平衡负载的调节会导致逆变器直流侧电压的波动,造成逆变器的输出电流产生谐波等问题。针对该问题,提出基于陷波器的直流侧电压控制策略,抑制输出电流谐波。通过仿真和样机实验验证了该运行策略的可行性。     

光伏并网逆变器功率控制能力的试验研究

目前国内针对光伏并网逆变器功率控制能力的试验方法和特性评价指标尚不完善,在实际生产运行过程中,缺乏开展各类型并网逆变器的功率控制能力评估的有效方法。文中提出了基于监控系统(SCADA)或自动功率控制系统(AGC/AVC)的并网逆变器有功和无功功率控制能力的现场试验验证方法,并对不同制造厂家的逆变器进行了现场实证测试。测试结果表明,参照国内外新能源相关功率控制特性指标,并网逆变器实际运行功率控制性能参差不齐,其存在问题包括功率控制精度差、实际无功容量与铭牌不符、逆变器运行参数设置不当等。针对上述问题提出了提升并网逆变器有功功率和无功功率控制技术性能及运行管理的措施和建议。     

三相单级式光伏并网型逆变器的研制

介绍了研制的三相单级式光伏并网型逆变器,启动时采用电压环控制,启动后切换到电流环并启动最大功率点追踪(MPPT)控制.根据MPPT算法特点,采用恒定电压法、导纳增量法及快速调整相结合的方法,能快速、准确地跟踪光伏电池的最大功率点(MPP).逆变器输出有功功率到电网,并能方便灵活地控制输出一定的无功功率给本地负载,起到无...     

基于电网电压前馈补偿的光伏并网逆变器零电压穿越控制

根据相关国家标准要求,大型光伏并网逆变器需具备零电压穿越(ZVRT)能力以防止其发生低压自动脱网,从而影响电力系统正常稳定运行。在分析光伏并网逆变器ZVRT标准的基础上,详细讨论了逆变器实现ZVRT的各项关键技术,包括电网电压正负序分离及锁相、逆变器有功和无功电流控制、电网电压不平衡时系统控制等。在此基础上,进一步提出向系统电流环引入电网电压前馈分量相位超前补偿环节,以改善逆变器故障穿越瞬间并网电流过冲现象。最后,利用RTDS和一台500 k W样机的实验结果验证了所述光伏并网逆变器ZVRT控制策略的正确性和有效性。