光伏直流升压汇集系统级联变换器虚拟阻抗控制

光伏直流升压汇集系统中,光伏侧变流器常采用独立输入、串联输出结构实现直流升压,并依据串联变流器分压情况进行模式切换,以避免串联变流器模块端电压发生越限,但模式切换会引起光伏直流汇集系统稳定性的变化.针对这一问题,建立了光伏侧级联DC/DC变换器在不同工作模式下的等效阻抗模型,应用阻抗匹配稳定性判据对比分析系统稳定性差异...     

直流光伏变换器的研究与应用

针对直流配电系统消纳新能源发电模式下缺乏直流型变换器的现状,基于交错并联Boost拓扑结构,结合扰 动观察法最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking,MPPT) 控制策略,采用电压电流双闭环的控制模式, 开发了直流型光伏DC/DC变换器.对直流型光伏DC/DC变换器的调试表明,该变换器可实现光伏发电的高效化最 大功率点跟踪,输出稳定的直流电压,长时间带载实验表明该变换器具有稳定且高效的运行特性.     

独立光伏发电直流网能量管理控制策略

针对目前直流母线式独立光伏发电系统的供电稳定性较差的问题,以蓄电池组作为储能单元,选取具有电气隔离的双向DC/DC变换器来实现直流母线电压的稳定.根据光伏阵列输出功率和负载功率之间的关系以及蓄电池组端电压的不同将系统分为6种工作模式.给出了系统在各个模式间切换的程序流程图,设计了单向变换器和双向变换器的控制策略.最后基于Matlab/Simulink制作了仿真模型,仿真结果表明,当系统的光照或者负载变化时,通过控制能量在蓄电池组和直流母线之间的传递以及系统工作模式之间的切换,直流母线电压的稳定性得到了有效控制.     

具有精确限压限流功能的光伏发电最大功率点跟踪变换器控制方法

光伏变换器通常采用两级变换器级联工作,一级实现光伏发电的最大功率跟踪,另一级实现输出的精确稳 压和限流,这将导致系统成本升高、可靠性降低、发电效率降低、光伏利用效率降低.针对光伏变换器提出一种具有 精确限压限流功能的光伏发电最大功率点跟踪变换器的控制策略,在一级DC/DC变换器功率电路的基础上,将电压 控制、电流控制和最大功率跟踪控制３种控制模式有机结合,实现在最大功率跟踪条件下输出的精确限压和限流.     

含DC/DC变换器全钒液流电池储能系统安全充放电策略

为了确保全钒液流电池(VRB)储能系统的安全充放电,提出含DC/DC变换器的VRB储能系统的不同充放电控制模式。在建立VRB等效电路并验证其有效性的基础上,提出内环为VRB侧电感平均电流控制,外环为恒功率、恒压、涓流切换控制的DC/DC变换器双闭环策略,并结合DC/AC网侧变换器维持直流侧电压恒定。以VRB荷电状态及端电压为约束条件,提出对应的三阶段安全充放电控制模式。以含DC/DC变换器的5kW VRB储能系统为例,对不同充放电切换控制下的VRB运行特性进行了仿真,并与传统恒定功率无切换充放电控制进行对比,分析了恒功率充放电模式下的控制策略的动态响应能力。结果表明,提出的含DC/DC变换器的VRB不同充放电切换模式能更好地使VRB工作在安全运行区域,且具有良好的充放电动态响应速度。     

一种带储能的光伏发电DC/DC变换器控制方法

针对具有储能的光伏发电DC/DC变换器系统,探讨了DC/DC变换器的控制,根据电池和负载的状态,合理地实现光伏发电功率的控制。针对光伏发电DC/DC的应用场合,分析了独立光伏发电系统的功率流动情况,并提出了限定功率点跟踪(LPPT)的控制方法,分析了LPPT在静态及动态条件下的工作过程。同时,将LPPT和最大功率点跟踪(MPPT)算法相结合,从而灵活控制光伏电池的输出功率,适用电池的储能状态,满足负载需求。控制方案在实验模型上进行了初步验证。     

Boost DC/DC变换器输出阻抗研究

在直流微电网中,变换器是一个极其重要的单元,对其阻抗特性及稳定性研究很关键。文章基于Boost DC/DC变换器,从电路参数(电感电容等)的角度,在连续导电模式下,根据控制方式的不同对其输出阻抗进行小信号建模,进而理论和实验相结合分析输出阻抗的特性,为制定微电网直流分布系统中变换器的阻抗标准提供了参考依据。最后搭建的一个级联式DC/DC变换器系统对阻抗比(前级输出阻抗与后级输入阻抗模之比)进行测量,并根据阻抗比稳定性判据对系统的稳定性进行判断。分析组成级联系统负载级的线路参数对系统稳定性的影响,总结规律与结论,从而对直流微电网进行稳定性分析。     

带恒功率负荷并联Boost DC/DC电压源组网系统稳定性分析

针对直流组网中并联Boost DC/DC变换器带恒功率负荷的“源-荷”级联系统稳定性问题,利用特征值法和阻抗比法重点分析了并联Boost DC/DC变换器系统的稳定性和带恒功率负荷的能力,并通过时域仿真法验证理论分析的正确性,系统性比较了V-I和I-V下垂控制在并联Boost DC/DC变换器系统应用中的优缺点。多台并联Boost DC/DC变换器带阻感负荷时,控制器参数的稳定域基本不随并联台数的增加而改变,V-I下垂系统随虚拟阻抗减小(I-V下垂系统随虚拟阻抗增加)系统稳定性变差;带恒功率负荷时,系统带载能力大小变化与稳定性方向一致。相同虚拟阻抗下,多台并联V-I下垂系统带载能力大于I-V下垂系统。为V-I和I-V两类下垂控制在并联Boost DC/DC变换器实际工程中的应用提供了一般设计规律。     

Bi-DC/DC变换器带恒功率负载稳定性分析

针对直流微电网中储能装置接口Bi-DC/DC变换器带恒功率负载时的稳定性问题进行了研究。基于状态空间平均法,建立Bi-DC/DC变换器小信号模型,采用母线电压外环和电感电流内环相结合的双闭环控制策略来抑制直流母线电压的波动并设计控制器参数。利用阻抗比禁止区判据进行稳定性判定,并分析了线路滤波参数、负载功率和母线电容对变换器级联后稳定性的影响,得出规律性结论。仿真结果验证了理论分析及控制方法的有效性。     

双向DC/DC变换器阻抗特性及稳定性研究

将直流微电网中储能接口变换器双向DC/DC的输出阻抗作为研究对象,建立了连续导电模式(CCM)下双向DC/DC变换器的小信号模型,推导了双向DC/DC变换器电压下垂控制工作方式下的闭环输出阻抗,并分析了下垂系数对闭环输出阻抗的影响。最后依据阻抗比判据,研究了线路中不同的负载侧阻抗对储能单元稳定性的影响,总结出规律性结论。仿真和实验结果验证了上述理论分析的正确性。     

基于串联型分布式MPPT架构的直流微网系统无缝切换控制策略

为了提高直流微网系统中光伏单元的输出功率,以串联型分布式最大功率点跟踪(MPPT)架构代替传统的集中式MPPT架构,以光伏单元、蓄电池和负荷组成的直流微网系统为研究对象,分析了串联型分布式MPPT架构的控制策略。在不增加通信电路的前提下,提出了一种从MPPT模式到稳压降功率模式的无缝切换控制方法;为了保证直流母线电压稳定、串联型分布式MPPT架构安全运行以及延长蓄电池寿命,设计了直流微网系统的工况与能量管理控制策略。通过MATLAB/Simulink仿真分析表明:在环境失配情况下,采用串联型分布式MPPT架构可以大幅提升光伏单元的输出功率;所提控制方法可以有效地完成模式之间的无缝切换;所设计的系统能量管理控制策略可以良好地协调各单元运行,实现系统安全、稳定、高效运行。     

光伏发电系统多模式接入直流微电网及控制方法

对接入直流微电网的光伏发电系统提出三种工作模式,即最大功率点跟踪控制模式、恒压模式和恒功率模式。在最大功率点跟踪控制模式时,采用一种变步长的扰动观察法实现最大功率点跟踪。在恒压模式时,采用PI控制实现恒压控制。在恒功率模式时,采用PI控制实现恒功率控制。当判断出不能实现恒压或恒功率控制时,切换到最大功率点跟踪控制模式,并通知能量管理器,能量管理器通过储能装置调度或负荷调度来镇定直流母线电压。从而使光伏发电系统对能量管理器来说是一个受限的可控源,有助于直流微电网的稳定运行。对所提出的多种工作模式及控制方法进行了仿真,结果表明,所提方法能使光伏发电系统运行于多种工作模式,并能实现相应的控制目标及模式切换,使光伏发电系统变为一个受限的可控源。     

MMC柔性直流换流站无功级联控制策略

模块化多电平换流器(MMC)可独立解耦调节有功、无功功率,使得柔性直流换流站具有在交流系统电压跌落工况下提供无功支撑的潜能。提出了MMC柔性直流换流站无功级联的控制策略,即将定交流电压控制和定无功控制级联,其中定交流电压控制包括桥臂电流辅助控制环节,并在故障清除后瞬间进行积分环节清零重置控制。以中国张北±500 kV四端柔性直流电网工程为例进行了仿真验证,结果表明相对于传统的定无功或定交流电压控制方式,柔性直流换流站无功级联控制方式可以兼顾电网稳态无功调节和暂态无功支撑等需求,快速平稳地输出无功功率,能在保证MMC设备安全的前提下提供暂态无功支撑,并缓解故障清除瞬间可能发生的暂态交流过电压。     

一种直流微电网多光伏变换器新型功率分配策略

为了解决光伏单元在运行过程中因工作模式切换造成的母线电压波动问题,提出一种新型平滑切换控制策略。根据光伏电池的输出特性曲线,将输出功率对输出电流的微分作为控制变量。通过跟踪不同的dp/di指令值来实现光伏单元最大功率点跟踪模式、恒压下垂模式的控制以及两种模式间的平滑切换。在此基础上,针对多光伏变换器工作在恒压下垂控制时因线路阻抗差异造成功率分配精度较低的问题,提出一种基于二次调节的自适应下垂控制策略。此外,构建相邻光伏单元间的稀疏通信网络,并采用动态一致性算法实现相关平均信息的全局稳定收敛。仿真和实验结果表明,所提控制策略可以实现光伏单元工作模式切换过程平滑过渡和负荷功率的精确分配。     

基于阻抗源变换器的光伏直流升压汇集系统

针对大型光伏电站直流升压汇集技术挑战,提出一种计及阻抗网络概念的新型光伏直流升压汇集系统解决方案。该方案以一种阻抗型多模块串联式直流升压变换器为核心,具备多路最大功率点跟踪(MPPT)与高增益升压变流一体化功能,从而无需低压直流母线与专用MPPT装置,结构清晰可靠,便于内部故障隔离与整站动态控制。阻抗网络的引入,一方面具备灵活调压能力,可有效地解决输入光伏阵列间功率不均衡问题,具备良好运行适应性;另一方面具备抵御直通短路故障能力,可以大幅度提升电力电子系统运行可靠性。详述了系统架构、核心直流升压变流器拓扑、工作原理与控制方法。针对光伏阵列输出功率均衡与不均衡两种典型工况,对该系统进行仿真验证。仿真结果表明所述理论分析正确可靠,该系统对于未来直流光伏电站的推广应用具备潜在应用价值。     

光伏发电系统前级宽输入DC/DC Boost变换器

峰值电流模式DC/DC Boost变换器输入电压范围较宽,适用于两级式光伏发电系统的前级。DC/DC Boost变换器的输入电压较低时,一般采用固定斜坡补偿来保证其稳定运行,低输入电压范围宽时,往往需要过补偿,无法达到设计功率。提出一种动态斜坡补偿的方法,使变换器在较宽输入电压下都能稳定工作且具有较高效率。40 W样机测试结果显示:输入电压在16~24 V的范围内,变换器均能稳定工作。     

基于两象限DC/DC变换器的光伏发电系统

传统MPPT电路串联在光伏组件和负载之间.光伏板产生的所有电能都要经过DC/DC变换器进行处理.因此.整个光伏发电系统的效率就要依赖于DC/DC变换器的效率.针对离网型光伏发电系统提出一种两象限DC/DC变换电路,并将最大功率跟踪电路与其并联,主要能完成蓄电池充放电,升降压电路的功能.由于与主电路并联,仅有少部分能量通...     

基于特征结构法的交直流系统电压稳定性分析方法

提出了基于特征结构的交直流电力系统电压稳定性分析方法。将特征结构分析法应用于交直流系统的电压稳定性分析,以特征值分解技术为基础,对传统的雅可比矩阵进行降阶处理,利用该矩阵中的元素和直流系统各种参数的关系,求取出交直流系统雅可比矩阵的最小模特征值及其对应的左、右特征向量。通过比较不同负荷水平下的最小模特征值,得到整个交直流系统的电压稳定边界值。通过求出各母线的参与因子来判别系统中最易导致电压失稳的区域。对IEEE-14节点系统运用此方法进行了电压稳定性分析,证明了该方法对于评估交直流系统电压稳定性问题的有效性和正确性。     

双母线直流微电网的级联稳定性分析

双母线直流微电网因具有供电可靠、负载匹配性高、接入中低压配电网系统灵活方便等特点,逐渐成为未来家庭和楼宇的主要供电架构之一,而级联稳定性分析是其设计中的重要问题.对双母线直流微电网在不同稳态运行模式下的级联小信号稳定性进行分析,利用广义状态空间建模法、传统状态空间平均建模法建立变换器的阻抗模型,根据系统各单元稳态运行模式的源荷属性提出4种模式,并利用阻抗比判据判定系统的小信号稳定性.仿真结果表明,在轻载模式下系统的稳定裕度最小,其中双有源桥、光伏变换器的阻抗特性不受功率交互的影响且一直具有负阻抗特性,而储能单元仅在作为负荷时具有负阻抗特性.对比3种无源阻抗方案以改善负载阻抗特性,提高系统的稳定裕度.实验结果表明:加入无源阻抗后轻载模式的负载电流纹波系数从14.3％下降至1.9％,可见无源阻抗可以改善负载阻抗特性,提高系统的稳定性和抗扰性能.