基于MPPT运行模式的光伏发电系统低电压穿越无功控制策略

针对光伏发电系统通常以单位功率因数运行,造成故障时光伏并网逆变器一定视在功率浪费的现状,提出一种低电压穿越无功控制策略。分析光伏并网逆变器的有功、无功功率解耦控制和其无功功率输出极限,建立光伏逆变器无功功率输出与并网点电压跌落的关系,通过比较故障前光伏阵列发出有功功率与光伏逆变器允许输出最大有功功率,确定光伏发电系统在低电压穿越过程以最大功率模式运行或者以非最大功率模式运行。利用RTDS软件搭建仿真算例,验证该低电压穿越无功控制策略的可行性。     

计及本地负荷的分布式光伏并网电压协同控制策略

光伏逆变器的剩余容量利用在解决分布式光伏发电系统并网点电压越限问题时取得了较好的效果,但目前为了提升逆变器的无功容量,相关研究主要集中在限制逆变器有功输出,未考虑对分布式光伏发电系统渗透率的影响。阐明分布式光伏发电系统并网点电压越限机理,提出一种计及本地负荷的分布式光伏并网点电压协同控制策略。通过背靠背变流器控制光伏发电本地负荷无功,通过控制并网逆变器工作状态改变光伏发电输出功率。设置制动控制环节,出现越限现象时优先采取本地负荷无功控制调节并网点电压,避免对配电网消纳光伏发电能力的影响。最后基于Matlab/Simulink仿真平台进行试验验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

可减少光伏弃光量的低压配电网并网逆变器电压控制策略

低压配电网线路的电阻与电抗比值较大,线路电压沿馈线潮流方向逐渐降低,为解决光伏接入和负荷功率波动引起的并网点电压越限问题,在光伏逆变器控制策略中引入功率参考值动态响应模块。分析光伏接入和负荷波动前后并网点电压的变化机理,计及低压配电网线路阻抗对电压降落的影响,提出一种基于并网点电压幅值与线路阻抗的功率控制策略。在此控制策略下,设计功率参考值动态响应模块,采用功率外环与电流内环双环控制实时调节光伏逆变器的并网点电压,实现低压配电网光伏接入和负荷变化后并网点电压能够维持在电网电压要求范围之内并降低线损。同时,该策略能够在并网点电压越上限时利用逆变器剩余容量在维持电压质量的前提下最大限度地减少光伏弃光量。最后,算例分析结果表明该控制方法的有效性。     

基于LC滤波的光伏逆变器电感电流反馈控制策略研究

针对光伏并网逆变器的特点,基于电感电流反馈控制的光伏并网逆变器,提出了参考电流相位超前的电流内环控制策略。通过分析单相并网逆变器结构,推导了LC滤波器上电压电流矢量关系。加入电网电压瞬时值前馈解耦控制,研究了比例调节和准比例谐振调节两种策略下参考电流与输出电流的关联。基于一台3 kW逆变器为实验平台的理论分析和实验结果表明,采用该策略的逆变器并网电流时刻跟踪电网电压频率和相位,功率因数为1,并网电流谐波失真度低于3%。     

光伏逆变器无功调节能力分析与控制策略研究

通过建立光伏逆变器接入配电网稳态分析模型,以接入点运行电压、最大运行电流和SPWM调制控制条件为约束,分析了不同工况下逆变器的无功调节能力。构建接入配电网运行时面向电网电压调整的无功功率控制策略,该策略以控制接入点电压为目标,逆变器通过补偿系统需求的无功对电压进行支撑。构建分布式光伏接入配电网应对配电网负荷变化和光伏注入功率变化引起的电压无功调整仿真实验,验证了该策略的有效性。     

双级式光伏并网变换器的控制策略研究

文章针对双级式光伏并网前级Boost变换器,提出了一种具有功率、电压双闭环结构和基于梯度信息的变步长MPPT控制策略,它直接从光伏阵列的功率-电压特性出发,依据梯度信息直接给出最大功率点电压,进而通过电压闭环实现自动寻优,快速实现最大功率跟踪控制。针对后级含有LCL滤波器的逆变器,基于常规矢量控制技术,引入了有源阻尼控制中的电容电流反馈技术,给出了一种含有LCL滤波器的逆变器有源阻尼功率解耦控制策略,能够实现直流侧电压恒定和单位功率因数的并网控制,且在不增加系统损耗的情况下有效抑制系统谐振。建立了10 kW双级式光伏并网系统仿真模型,仿真结果表明,系统能够快速跟踪光强变化,实现MPPT控制及单位功率因数并网控制,具有良好的动态调节性能和静态特性。     

低压配网中光伏发电系统调压策略

分布式光伏发电系统接入配电网后引起的电压越限,一方面会影响配电网的安全和可靠运行,另一方面会限制其并网能力。文章从电压降落角度研究了光伏发电系统输出有功功率、无功功率与光伏并网点电压的关系,提出了一种光伏发电系统电压调整策略。正常情况下,该策略根据本地电压信息调节并网点电压;在紧急情况下,通过简单通信使同一馈线上的光伏发电系统共同进行电压调节。仿真结果表明,文章所提电压调整策略可以有效减小并网点电压偏差,提高并网点电压合格率。     

基于单相dq变换控制的光伏系统仿真

提出一种基于单相幽变换的光伏系统控制策略,通过将输出电压信号的dq变换值与参考信号的幽变换值进行比较来控制逆变器的输出,实现光伏系统的稳定输出;该策略在选取不同的参考值时能实现光伏系统在并网和独立两种模式下的良好运行。通过Matlab／Simulink建立完整的光伏系统模型,以Meteonorm软件提供的上海地区的气象数据为参考进行一天的仿真,实验结果证明了该控制策略的有效性。     

一种功率动态调整的光伏逆变器调压方法

越来越多的光伏电源接入配电网,导致在光伏有功出力较大时并网点电压升高甚至越限,严重影响了配电网的安全。针对由于光伏并网造成的电压越限问题,文中分析了电压越限机理,研究传统无功调压策略;在此基础上,融合有功限值确定方法,提出了基于功率动态调整的光伏逆变器调压方法,不同工况下光伏逆变器采用相应控制策略,实现逆变器有功输出最大、无功输出最佳。通过仿真验证了调压方法的有效性。     

两级式光伏并网逆变器无差拍控制研究

针对两级式三相光伏并网逆变器的特点,文章采用瞬时功率外环和无差拍控制电流内环的双环控制策略。推导了三相光伏并网逆变器的离散数学模型,外环采取瞬时功率控制方法,省略了传统无差拍电流控制方法中的电流预测环节,简化了逆变器的控制系统。仿真结果表明,在光照导致光伏电池输出功率波动的情况下,该控制策略依然能保证光伏并网逆变器最大限度地输出功率,且并网逆变器的输出电流能够准确、快速地跟踪电网电压,实现了功率因数接近1。     

基于Z源逆变器的光伏水泵系统研究

提出了一种基于新型Z源逆变器的光伏水泵系统,阐述了Z源逆变器的工作原理及其带直通零矢量的SVPWM控制策略.由于独特的Z网络的存在,逆变器不会因逆变桥臂的误触发而遭到损坏,而且在系统不附加其它升压环节的情况下,输出电压仍可比输入电压高.系统控制方法采用光伏阵列电压和Z源电容电压双闭环控制,通过阵列电压环对光伏阵列进行最大功率点的跟踪,Z源电容电压闭环控制的目的是稳定Z源电容电压,从而对整个Z源逆变器的可靠运行提供保证.     

电压骤升场景下光伏并网系统的小干扰稳定性分析

针对电网电压骤升后光伏电站并网点电压远高于额定值运行的场景,研究光伏变流器基于自身无功容量对并网点电压进行调节时光伏并网系统的小干扰稳定性变化。首先,从电力系统功率传输理论的角度推导得到并网点电压/无功灵敏度,给出并网变流器抑制光伏电站并网点电压升高的机理;其次,建立光伏并网系统的小信号模型,并据此对光伏系统无功电压调节前后进行特征值分析。研究结果表明,电网电压骤升后增加并网变流器吸收的无功功率有助于改善光伏系统的小干扰稳定性。最后,通过时域仿真验证了本研究结论及其理论分析的正确性。     

孤岛模式下光储交流微电网能量管理协调控制策略

针对光储交流微电网,考虑光伏阵列、蓄电池和负荷之间的多种能量供需情况,提出了一种孤岛运行模式下的能量管理协调控制策略。该控制策略采用主从控制方式,作为主源的蓄电池可以工作在充电或放电状态,保证为负载和光伏逆变器提供幅值和频率稳定的电压;作为从源的光伏系统可以根据微电网内部能量平衡关系,工作在最大功率跟踪或限功率负载匹配模式;负荷投切控制可以保证重要负荷持续供电以及避免蓄电池过放。通过不同工况下的仿真结果,验证了所提控制策略的正确性与有效性。     

光伏逆变器改进控制策略的稳定性研究

光伏逆变器在弱电网下运行时,不均匀的线路阻抗使微电网控制系统功率因数下降、带宽变窄、控制性能减弱、跟踪误差变差,甚至导致逆变器系统退出运行等现象。为此,首先在双闭环控制方式下,通过电压环振荡处理引入瞬时无功控制手段与电压前馈控制方式来减少无功输出,提高逆变器控制系统并网电流质量。其次采用锁相环与锁频环复合同步手段优化跟踪质量,提高控制系统功率因数以及抗干扰能力。最后通过搭建两台2 kW同型号的单向并网逆变器并联运行的实验平台验证了该控制方法的正确性与实用性。     

光伏并网与电能质量治理统一控制

为提高光伏并网系统利用率,并使其具备主动参与电网电能质量治理的能力,提出一种协调并网发电与网侧电能质量治理的统一控制策略。研究基于光伏组件出力的运行模式切换与直流侧电压控制方法,提出基于无功/谐波优先级的逆变器容量分配和指令电流合成策略。设计并研制基于FPGA+RT架构的并网控制器,构建DC/AC单级结构的光伏并网实验系统。实验验证统一控制策略的可行性和有效性,为分布式光伏电源可定制电能并网发电提供基础。     

串联型集成光伏组件光伏系统的运行电压优化

在串联分布式光伏系统中,若母线电压为固定值,易使分布式最大功率跟踪控制(Distributed Maximum Power Point Tracking,DMPPT)失效,造成功率的损失。通过逆变器可调节母线电压,但调节能力受电网电压的限制。因此,提出了一种新型的电路结构,在光伏组件串联侧和逆变器之间添加全局功率优化器(Global Power Optimizer,GPO),构建串联运行总线,消除了逆变器对原母线电压范围的影响。并在此拓扑基础上,提出了一种变串联运行电压功率优化算法,通过对串联运行电压进行周期性调节,提升了最大功率跟踪控制的性能。仿真结果表明,在光照严重不均的情况下,系统依然快速、稳定的工作在最大功率点处。     

分布式光伏逆变器的优化设计研究

文章对两级单相光伏逆变器元件及控制策略进行优化配置,提出一种光伏逆变器无直流电压传感器控制策略。该控制策略利用逆变器中直流链电压与正弦脉宽调制信号,电压与占空比的对应关系,把传统控制中需要测量和直接控制的电量,通过控制器产生的中间信号来进行间接控制,既消除测量采样电路窜入的电磁干扰又不增加计算量,在确保实现光伏电源最大功率发电和电能逆变功能基础上降低了建设成本。最后在MATLAB下仿真,仿真结果证明所提控制策略的正确性与可行性。     

大型光伏电站接入多机系统暂态电压稳定性研究

以一个集中式光伏电站接入IEEE 14节点系统为例,运用时域仿真法对含大规模光伏多机电力系统的暂态电压稳定性进行详细分析。除感应电动机外,光伏逆变器的动态特性以及光伏电站的运行模式也是影响系统暂态电压稳定性的重要因素。在系统负荷较轻时发生短路故障或系统发生断线故障时,较小的光伏逆变器响应时间常数有利于系统恢复暂态电压稳定;系统重载时光伏采用PV模式比PQ模式更有利于维持暂态电压稳定性。当光伏采用PQ模式运行,若系统重载,则会使短路故障极限切除时间大大减小,而在较大的光伏有功出力下断线故障易造成电压崩溃现象。安装动态无功补偿装置STATCOM可有效提高含光伏多机系统在重载时的暂态电压稳定性。     

一种基于光/水互补孤立发电系统的新型频率控制策略

针对由光伏电压源型逆变器并联组成的微电网与小型水轮发电机构成的孤立互补发电系统,其频率响应受到水轮机调速器特性的影响,存在调节过程时间长、超调大,存在稳态误差的问题。在现有微电网分层控制策略的基础上,提出了一种新型光伏微电网功率控制策略,通过调节光伏微电网的有功出力,实现了对互补孤立发电系统频率的控制,改善了原发电系统频率调节的动态响应,消除了稳态误差,最后通过仿真验证了所提控制策略的有效性。     

级联H桥光伏并网逆变器的无锁相环控制策略

级联H桥光伏并网系统采用多电平调制方法和各模块独立的MPPT控制,具有较高的效率,但是系统控制性能受锁相环影响较大,当电网电压畸变时锁相环的测量准确度会受到严重影响,使系统控制性能下降,尤其是在功率不平衡的情况下会出现过调制,导致系统不稳定。为此,提出一种应用在级联H桥光伏并网逆变器的无锁相环控制策略。该策略在基于无功补偿的级联H桥光伏并网逆变器控制策略的基础上,采用电网电压基波同步信号算法,在电网电压畸变时无需锁相环即可获取与电网电压基波同频同相的正、余弦信号,较好地满足了系统在功率平衡、功率不平衡2种工作状态下的控制要求。仿真结果和实验结果都验证了所提控制策略的有效性。