不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略

不平衡电网电压下,光伏并网逆变器的输出功率和输出电流都将产生波动,给电力系统的稳定运行造成不利影响。根据光伏并网系统的数学模型,提出了光伏并网逆变器基于滑模控制的直接电压/功率控制策略。该控制策略可在电网电压不平衡时有效抑制并网逆变器输出有功功率和无功功率的波动。根据光伏并网逆变器输出功率和正、负序电流的关系,提出了以消除负序电流为控制目标的改进控制策略。此外,为提高系统的运行性能,提出了功率电流协调控制策略。最后,对所提出的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

不对称故障条件下并网光伏逆变器功率波动与电流抑制改进控制策略

电网出现不对称故障时三相光伏并网逆变器会产生较大的有功和无功功率波动、谐波电流以及峰值电流,本文针对不对称故障条件下光伏逆变器的功率控制进行研究,提出一种能够抑制功率波动、输出电流谐波以及峰值电流的改进控制策略,在已有参考电流算法基础上加入多个调节参数,分析了功率波动、输出电流谐波以及峰值电流同参数之间的关系,提出了调节参数的确定原则及限功率措施,通过在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型验证了所提出控制策略的正确性。     

对称和不对称故障下的并网光伏逆变器低电压穿越研究

从改变控制策略上,成功实现电网故障下光伏逆变器的低电压穿越。分别提出了抑制对称故障的直接功率控制策略和抑制不对称故障的基于正序、负序电流的双闭环矢量控制策略。在对称故障时,采用限功率运行的方法改变输入功率指令,减少光伏电池对电网的输出功率,实现电网对称故障下的成功穿越。在不对称故障时,提取出电网中的正序和负序分量,采用正序和负序电流双闭环矢量控制,有效地抑制了瞬时电流冲击。仿真结果表明,两种不同故障工况下控制策略的合理性和有效性。     

负序电压前馈补偿的三相光伏逆变器不平衡单周控制策略

鉴于电网不对称故障时有发生,提出一种基于负序电压前馈补偿的三相光伏并网逆变器不平衡单周控制策略,并设计了三相PWM逆变器不平衡单周控制系统。该控制策略对并网电流反馈量进行电网负序电压前馈补偿,可实现脉宽调制逆变器恒功率控制,大大简化了控制器的参数整定,且无需计算并网电流正、负序分量。实验结果表明,该控制策略仅使用一个传统PI控制器即可从根本上抑制电网电压不平衡时逆变器直流侧电压2次谐波和并网电流畸变,同时获得了较理想的静态特性和动态特性。     

基于SMES风电不对称故障穿越控制策略研究

并网电网不对称故障会在网侧电压电流中产生2倍工频的正序和负序分量,2倍工频分量会导致并网电流畸变,甚至损坏并网变流器,影响直流母线电压稳定运行。针对风电不对称故障引起的电压波动,提出一种基于超导磁储能(SMES)的不对称故障穿越改进控制策略,分析不对称故障时并网变流器的功率模型特点,在传统不对称故障电流闭环控制中引入零序电流控制环,消除并网负序电流和有功功率波动;考虑电网故障会在直流侧堆积有功功率,造成直流母线电压波动,改进传统斩波器电压电流环,引入功率校正环节,及时消纳故障期间直流侧有功功率堆积,降低直流母线电压波动,最后构建仿真和实验平台验证所提方法的有效性。     

电网电压不平衡时的改进虚拟同步机控制策略

在电网电压不平衡并网逆变器瞬时功率数学模型基础上,分析了传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制在电网电压不平衡时存在的问题:逆变器输出电流三相不平衡,输出有功功率及无功功率出现2倍电网频率波动,提出了一种改进型VSG控制策略。改进后的控制策略在dq坐标系下,利用平衡电流VSG控制得到基准正序电流指令,结合电网电压不平衡参数以及瞬时功率数学模型,得到不同控制目标下,并网逆变器正、负序电流指令值,并分别对正、负序电流指令进行跟踪得到正、负序电压调制信号,将正、负序电压调制信号合成为最终调制信号。改进后的VSG控制策略不改变VSG控制机理,保留VSG原有控制特性,分别实现了输出电流三相平衡,抑制有功或无功功率2倍电网频率波动的控制目标。仿真及实验结果表明所提出控制策略的有效性。     

不对称故障下低电压穿越的多目标解耦控制策略

在传统不对称故障低电压穿越控制中,囿于控制自由度有限,并网逆变器控制存在输出电流负序分量和直流侧电压二倍频波动抑制两个目标无法同时实现的问题。针对该问题,本文提出了一种不对称故障下两级式光伏并网系统低电压穿越的多目标解耦控制策略。该策略将逆变器的控制目标设置为输出电流负序分量抑制,给出了综合考虑逆变器输出电流限幅和无功输出需求的逆变器电流内环控制参考值计算方法;通过双向Buck-Boost变换器将超级电容接入直流母线电容两端维持其电压稳定,并将直流侧电压二倍频波动转移至超级电容输入侧进行抑制。仿真结果表明,在所提控制策略下逆变器三相间的不平衡度降低,输出电流畸变得到改善,直流侧电压二倍频波动相比传统控制方法明显减小。     

电网不对称故障下H桥并联型逆变器的控制

针对H桥并联型并网逆变器在电网不对称故障下出现的负序电流和并网输出功率波动问题,采用一种切换控制算法,在电网电压正常时采用P-Q控制并网逆变器向电网输出稳定的功率,在电网不对称故障时对正、负序电流分别控制以消除负序电流的影响。仿真和实验结果验证了所采用切换控制算法的可行性。     

自然坐标系下的光伏零电压穿越

为了实现光伏并网逆变器零电压穿越(zero-voltage ride through,ZVRT),提出一种自然坐标系下的ZVRT控制策略,该控制无需锁相环和减少坐标变换,降低了控制的复杂度,同时避免因锁相环引起的控制延迟导致的并网电流的过冲。分别讨论对称和不对称故障下并网光伏逆变器ZVRT控制,在对称故障时,采用有功、无功电流协调控制实现ZVRT;在不对称故障时,通过抑制并网电流负序分量,协调控制正序有功、无功电流,实现ZVRT。仿真结果表明了2种不同故障工况下光伏并网逆变器ZVRT控制策略的合理性和有效性。     

不对称故障条件下并网光伏逆变器峰值电流抑制策略

不对称故障在电网实际运行过程中时有发生,其导致的输出电流峰值较大的问题严重影响了光伏发电系统的可靠运行。首先对不对称故障条件下并网光伏逆变器输出电流峰值过大的机理进行了分析,进而提出了一种考虑输出电流峰值的参考电流算法,在已有参考电流算法中加入多个调节参数,能够对输出电流峰值和功率波动进行调节。在所提出改进参考电流算法基础上,提出了一种有功无功协调控制策略,有效解决了不对称故障条件下并网光伏逆变器的过流问题,拓展了光伏系统的有功输出能力。通过在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型验证了所提出控制策略的正确性。     

基于电网电压增量前馈补偿的光伏并网系统故障后恢复控制

光伏直流升压汇集系统经较大过渡电阻的故障清除后,存在直流变压器难以切换回原有控制策略的问题。针对此,在分析故障点过渡电阻和直流电压波动量之间关系的基础上,提出了一种基于电网电压增量前馈补偿的故障后恢复控制策略。在故障清除时,通过监测电网电压增量值,采用修正逆变器控制外环直流电压参考值的方式短时增大直流母线电压的波动量,从而使直流变压器实现控制策略的可靠切换。仿真结果表明,所提方法在交流电网经较大过渡电阻发生的故障被清除后,光伏侧控制策略能可靠且快速地进行切换,有效提高了光伏的利用率。     

含光伏电站的输电网不对称故障分析方法

根据国内最新光伏能源并网规程的要求提出了一种新的光伏并网逆变器低电压穿越运行控制策略,当系统发生严重故障时,优先输出尽可能大的无功电流,以为电网提供较大的无功支撑;而当系统发生非严重性故障时,可同时保证光伏电站的最大有功输出及其对系统的无功支撑。在此基础上,建立了光伏电站受并网点电压和当前时刻所捕捉最大有功功率共同控制的受控电流源模型,并进一步研究了含大型并网光伏电站的输电网不对称故障分析理论和方法,利用对称分量法建立了不对称故障电路方程,提出了基于试根法的计算机求解方案。最后,通过算例计算与仿真设计,验证了理论分析的可行性与有效性。     

不平衡电网电压下基于FPNSC算法的逆变器并网输出电流峰值控制策略

针对电网电压不平衡下电压负序引起的逆变器输出功率波动、电流峰值上升、谐波增大等问题,提出了一种基于灵活正负序控制(FPNSC)算法的逆变器并网输出电流峰值控制策略,在降低了并网电流畸变率的同时,将输出电流约束在允许范围内,保障了有功传输与动态无功支撑。通过引入正负序控制因子,FPNSC算法使输出正负序有功与无功的控制更加灵活。文中给出了不同控制目标下正、负序控制因子的选取及参考电流的计算方法;根据不平衡电网电压下逆变器控制目标,提出了基于FPNSC算法的电流峰值限制方法。仿真与实验验证了所提方法的正确性与有效性,该方法可推广应用于分布式并网发电系统中。     

不平衡电压暂降下考虑电流峰值的多目标光伏逆变器控制策略

针对光伏逆变器在电网发生不平衡电压暂降时的输出电流过大问题,提出了一种考虑电流峰值、输出有功/无功功率波动、负序电流的多目标光伏逆变器低电压穿越控制策略.首先对多目标电流参考值进行推导,并在此基础上推导含有多目标参数的峰值电流表达式;然后,在多目标参数的确定基础上,运用多目标人工蜂群算法与最大满意度法利用已得到的峰值电...     

并网光伏电站电磁暂态建模及其特性研究

针对宁夏地区某光伏电站并网情况,利用实时数字仿真仪RTDS对光伏发电系统控制模型及电磁暂态特性进行了分析与研究,并结合宁夏电网进行了建模验证及仿真计算。结果表明:光伏电站受到逆变器容量限制,故障电流一般不超过最大额定电流的1.1~1.3倍,不对称故障下光伏电站的故障电流以正序量为主,含少量的负序和畸变。     

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。     

光伏并网系统送出线路不对称故障的差动保护灵敏度研究

针对光伏并网发电系统的故障特性,分析了在并网送出线路发生不对称跌落时,比率制动特性差动保护在光伏逆变器有无无功补偿条件下的灵敏度。结果表明,在无功补偿状态下,光伏并网发电系统送出线部分的传统比率制动特性差动保护灵敏度下降。通过比较传统比率制动特性曲线的整定方式,不过原点的特性曲线在灵敏度的方面具有更大优势。在此基础上,考虑到不对称故障中零序电流受故障电阻和负荷电流影响小及低电压穿越(LVRT)期间以电网电压正序分量定向的逆变器控制策略,零序电流作为保护判据的传统比率制动式差动保护,由于不受无功补偿电流的影响且保护动作整定值较小,具有更高的灵敏度,作为光伏送出线路的保护效果更佳。通过Simulink搭建光伏并网发电系统仿真模型验证了这一结论。     

三相电压不对称跌落光伏并网逆变器控制方法

为了满足光伏并网逆变器在三相电网电压不对称跌落情况下的低电压穿越能力的要求,提出了一种电流正负序同步旋转坐标独立控制的方法,以抑制负序电流和并网电流谐波,使得光伏并网逆变器在三相电网电压不平衡跌落过程中能够正常运行,且不影响电网电能质量。特别地,对电网电压正负序分量的检测进行了详细研究,分析了两种不同的电网正负序分量检测方法的优缺点,优选一种方法进行了实验验证。所提出的低电压穿越控制方法通过了国家电网的零电压穿越认证,证明了该技术方案的有效性。