光伏直流并网系统外部故障切除后有功恢复控制方法

光伏直流并网系统的集控信号局部丢失时,光伏单元难以在交流电网线路故障切除后恢复原有控制模式。为此,在分析恢复过程直流电压变化特性基础上,提出一种光伏直流并网系统外部故障切除后有功恢复控制方法。该方法利用直流电压阈值以及变流器固有动态响应时间,构成控制模式切换综合判据,以实现不同电网电压跌落程度下光伏单元控制模式的可靠切换。所提方法优势在于充分利用了变流器固有响应时间,不受交流故障过渡电阻影响,且无需改变变流器的控制器结构。仿真结果表明,所提方法在不同电网电压跌落下,均可有效实现故障清除后光伏单元控制模式的切换。     

基于物联网的光伏并网配电网自愈控制方法研究

为提升光伏并网配电网运行服务质量,提出基于物联网的光伏并网配电网自愈控制方法.利用分层分区协调的自愈控制技术,构建了基于物联网的光伏并网配电网运行状态的自愈控制图.在光伏并网配电网模型中引进自愈控制方法和原始方法,分别进行故障后的自愈试验.结果表明,方法可使配电网失电区域及时恢复供电,且满足光伏并网配电网自愈控制的服务需求.     

含光伏源的微网下垂控制策略研究

以含光伏源的微网为研究对象,首先提出了一种适应于并网和离网模式的下垂控制策略,光伏源的控制策略无需随着并离网状态的改变进行切换,可以实现并网平滑转离网.离网后同一母线的各个变流器自动调节功率输出,且功率分配均匀,输出电压质量高;然后提出了预同步控制策略,可以有效减小变流器并网过程的电流冲击,实现离网平滑转并网;最后通过搭建试验平台验证了所提控制策略的可行性和有效性.     

含分布式光伏及储能变流器的微网故障特征与保护

在并网时,微网中所含的分布式电源可能包括恒功率控制的光伏变流器或电流下垂控制的储能变流器,其中传统电流下垂控制的储能变流器在电网电压跌落时所输出的较低的故障电流,以及可能会出现的功角失稳现象都为其故障保护带来了困难,而基于滞环控制的改进电流下垂控制可以使其在电网故障时保持功角稳定,同时具备低压穿越能力,给故障电流带来新的特征,有利于故障检测以及保护判据的配置。本文考虑变流器的低压穿越特性,分析了含分布式光伏及储能变流器的微网内部不同位置发生故障时的电流特征,利用正序电流故障分量与母线正序电压故障分量的相位差来判断故障方向,并提出基于EtherCAT工业以太网的集中式保护方案。最后,通过仿真与实验验证了所提方案的可行性。     

电网故障情况下网侧变流器并网控制算法探讨

随着风力以及光伏发电等可再生能源发电系统并网容量的日益增大,网侧变流器在电网故障情况下的正常运行变得尤为重要。针对电网故障情况下网侧变流器低电压穿越问题,本文讨论了在电网对称故障以及非对称故障时的控制方法,并对非对称跌落过程中的两种控制方法进行了比较,最后仿真证明了上述控制方法的有效性。     

基于综合阻抗的光伏发电并网联络线纵联保护

针对光伏发电并网联络线纵联保护灵敏度不足的问题，提出一种基于综合阻抗的光伏发电并网联络线纵联保护方法。分析了光伏发电并网联络线故障时，光伏发电系统的故障电流特征。建立了光伏并网联络线区内、外故障时的线路模型，构建了由线路两端电压电流之比得到的综合阻抗。当并网联络线区内故障时，故障相综合阻抗模值较小，非故障相的模值很大；并网联络线区外故障时，综合阻抗模值很大。据此构成保护判据，并利用线路等值电容计算保护定值。利用PSCAD建立光伏并网系统并进行了并网联络线故障仿真，考虑了不同故障位置、类型、过渡电阻及光伏出力大小等因素，仿真表明，所提方法能识别区内、外故障，且耐过渡电阻能力较强。     

考虑SVG的光伏电站次同步振荡问题

新能源发电并网系统的振荡问题是电网关注的重要研究课题,揭示振荡发生的机理并明确影响振荡的关键因素是首要研究任务。为此,建立了含静止无功发生器(static var generator,SVG)的光伏并网系统的小信号状态空间模型,通过特征值分析研究了光伏并网系统的主导振荡模式及与其强相关的动态环节,分析了交流侧系统对光伏并网系统振荡特性的影响;采用频率扫描法从电路谐振角度对光伏并网系统次同步振荡(subsynchronous oscillation, SSO)现象进行了解释,并通过时域仿真验证了特征模式分析结果的正确性。研究结果表明:含SVG的光伏并网系统存在一个主导SSO模式,光伏电站并网变流器的控制参数对该模式的稳定性具有重要影响;此外,SVG与光伏发电系统之间也存在相互控制作用,需要合理设计二者的控制参数,以提高系统整体的稳定性。研究内容可为光伏并网系统的运行和控制设计提供指导。     

考虑电池荷电状态的光伏功率分段平滑控制方法

针对光伏发电系统出力波动问题,结合光伏功率短期预测技术,提出电池储能的光伏并网功率分段平滑控制方法,包括基于电池荷电状态(state of charge,SOC)反馈的储能系统充放电功率控制和储能系统并网变流器的双环控制。根据功率预测值和并网功率平滑度的要求设定各分段并网功率目标值。在考虑储能系统最大功率约束、SOC约束和并网功率1 min内最大变化幅值约束基础上,对储能系统的充放电功率进行实时调节,从而得到较为平滑的并网功率。仿真结果表明,相比于日调度,分段调度降低了对储能系统容量的需求,所采用的SOC反馈控制也减少了电池SOC超出正常工作区间的时间,避免了电池的过充和过放。     

分布式发电系统并网变流器防孤岛检测技术研究

在分布式并网发电系统孤岛检测技术及防孤岛效应保护能力测试技术发展现状的基础上,提出并研制了复合光伏并网逆变器和风力发电并网变流器的防孤岛效应试验平台。该平台实现了不同类型并网变流器防孤岛效应测试。不仅可用于验证分布式发电系统并网变流器的防孤岛效应保护能力,还可用于研究不同孤岛检测方法的特点,为并网变流器孤岛检测策略的选择及优化提供依据。     

适用于电磁暂态高效仿真的变流器分段广义状态空间平均模型

针对新能源并网变流器电磁暂态仿真精度和效率的平衡问题,研究新能源并网变流器的常用平均化建模方法,提出适应大规模新能源并网电磁暂态高效仿真的变流器分段广义状态空间平均建模方法。该方法将分段技术应用于变流器广义状态空间模型中,将变流器动作特性一致的时间段合并研究,实现分段时间上变流器电磁暂态的变尺度建模。应用提出的变流器分段广义状态空间平均模型进行算例仿真,结果表明该模型实现了变流器暂态仿真中效率和精度的平衡,能够适应大规模新能源并网变流器的高效仿真。     

基于多变量相空间重构和 RBF 神经网络的光伏功率预测方法

针对光伏功率单变量预测方法的不足,设计了一种新型光伏功率多变量相空间重构预测方法。 首先,基于相关性分析, 选取实际光伏电站的历史光伏功率和气象因素时间序列组成多变量时间序列;然后,利用 C-C 法和虚假邻近点( false nearest neighbors,FNN)法重构光伏功率预测的多变量相空间,并以小数据法识别其混沌特性;最后,结合径向基函数( radial basis function,RBF)神经网络强大的非线性拟合能力,建立了基于多变量相空间重构和 RBF 神经网络的光伏功率预测模型。 算例分 析表明,相较于单变量预测方法,所提出的多变量相空间重构预测方法性能更加优越。     

基于GPR的变工况下闭环SEPIC的故障预测

变工况下闭环单端初级电感变换器(SEPIC)系统级的故障预测,不仅受故障模式的影响,还受工况变化的影响。针对此问题,采用了一种新颖的变工况下闭环SEPIC变换器系统级故障特征参数(S-FCP)的提取方法,并提出了一种基于高斯过程回归(GPR)对S-FCP退化状态预测的方法。首先,研究了在不同工况下闭环SEPIC变换器关键元件的退化对系统级参数的影响。其次,选取对关键元件退化敏感且退化趋势有规律的系统级参数作为闭环SEPIC变换器的S-FCP,并利用多元最小二乘回归得到额定工况下的S-FCP。最后,基于GPR对S-FCP进行故障预测,实现变工况下闭环SEPIC变换器的故障预测。实验结果证明了该S-FCP提取方法和预测框架的可行性。     

光伏电站经柔性直流集电送出系统的低电压穿越协调控制策略

光伏电站经柔性直流集电送出系统在交流电网发生故障扰动时应该具备低电压穿越的能力。针对受端和送端交流电网发生故障扰动的情况,提出了一种不依靠通信的光伏电站与VSC-HVDC的低电压穿越协调控制策略。交流电网故障情况下,VSC-HVDC送、受端换流器可依据直流电压的变化量切换控制模式。送端换流器根据VSC-HVDC直流电压的变化量调节光伏电站出口的电压幅值,使光伏电站感受到电压变化并减小有功功率输出,从而迅速维持VSC-HVDC系统的功率传输平衡,提升系统故障穿越能力,而且可以实现直流电压的稳态无差控制。应用Matlab/Simulink仿真软件搭建了1000 MW光伏电站与VSC-HVDC系统的仿真模型,验证了所提协调控制策略的有效性。     

多路LLC谐振变换器的光伏均衡器设计与仿真

为解决串联光伏模块在部分遮蔽情况下的功率失配问题,传统的差分功率处理结构大多采用基于单个光伏模块的多个DC/DC变换器,在解决遮蔽问题的同时带来了复杂性高和成本高的问题.提出了一种LLC型PV组串光伏均衡器,这种单输入-多输出的结构旨在利用LLC多绕组拓扑良好的对称性和输入、输出电压可变的特点实现对不同数量的遮蔽光伏组...     

基于关键因子和辨识技术的光伏并网系统短路电流建模

为了提高光伏并网点短路时光伏系统输出短路电流计算准确性,提出以电压跌落程度n和光伏并网逆变器输出有功p及电网电压正序分量u⁺三个特征量为关键因子,分析推导三个关键因子与光伏并网逆变器输出电流峰值Imax的关系。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功率控制策略,基于系统辨识技术,建立光伏并网逆变器输出短路电流模型并辨识其相关参数。运用求和算法,获得近似的光伏并网发电系统输出短路电流模型。基于MATLAB编程软件验证了所建模型的正确性。同时与PSCAD/EMTDC搭建的恒功率控制仿真模型对比分析论证了该模型能较准确反映光伏并网发电系统输出短路电流的大小。     

功率变流器的可靠性研究现状及展望

可再生能源并网发电技术的迅速发展,对功率变流装置的可靠性提出了更高要求。工业界的调查表明,可再生能源发电系统的故障很大一部分原因可归咎于变流装置的故障,而功率器件的失效是主要诱因。研究功率器件可靠性是提高变流器可靠性的基础,对延长设备的使用寿命具有重要意义。围绕功率变流器的可靠性问题,从变流器的工作特点出发分析了导致其可靠性不高的主要原因。首先阐述了功率器件在工作中的主要失效机理;为防止损坏设备的故障发生,需要实时监测变流器的健康状态及评估装置的可靠性,文章总结了功率器件的状态监测方法及寿命预测技术;为提高变流器的运行可靠性,提出了变流器状态控制的概念,对各种状态控制方法进行了分类介绍,并分析总结了现有状态监测方法、寿命预测模型及状态控制方法的优缺点,最后根据这些优缺点对功率变流器可靠性研究进行了展望。     

基于MA-SVM方法的短期光伏功率预测

光伏发电的功率波动性大,其准确预测对于大规模的光伏发电并网具有重要意义。利用相关性分析法与时间序列方法选取并预测了某电站所在区域的气象数据,得到光伏发电现场更为准确的气象信息预测值。利用主成分分析方法对气象数据降维,得到几种关键影响因子,最终利用改进的支持向量机（SVM）算法对多变量特征序列与光伏功率的关系建模。在验证试验中,使用训练后的支持向量机模型完成预测,并且对预测误差的产生进行了分析。通过与神经网络算法等各种算法的预测效果进行对比,MA SVM方法的误差相对较小,证明了预测的有效性。     

基于多源信号的单向阀内泄漏预测研究

单向阀作为液压系统重要元件,发生内泄漏故障时影响液压系统的工作效率和设备的安全稳定运行。针对单向阀内泄漏预测,提出了一种基于多源信号和布谷鸟搜索支持向量回归(CS-SVR)的单向阀内泄漏无损预测方法。首先建立单向阀内泄漏检测实验平台,获得不同工况不同故障特征下单向阀内泄漏的振动信号和声发射信号。然后利用小波包能量分析方法,提取两种信号最优频带重构信号的均方根值作为预测变量,并结合阀前压力建立基于布谷鸟算法优化的支持向量机回归(CS-SVR)的多源信号预测模型。最后,将模型进行对比分析。结果表明,布谷鸟搜索算法相对于网格搜索法(GS)和粒子群算法(PSO)对SVR模型参数寻优优势更大;基于多源信号输入的预测方法相对于单源输入的预测方法精确程度更高,同时该方法能实现不同压力、不同故障类别、不同故障程度的单向阀内泄率预测,平均相对误差为8.97%鲁棒性较高,为阀内泄漏无损检测应用技术的开发奠定了基础。     

变工况轴承的联合分布适应迁移故障诊断

针对传统的机器学习算法在变工况条件下的轴承故障分类中诊断率低的问题,提出了基于联合分布适应(JDA)算法与K-最近邻(KNN)分类算法相结合的轴承故障诊断方法。首先该方法通过提取不同工况下的轴承故障信号的时域特征分别作为源域样本和目标域样本,并通过Fisher线性判别分析(FLDA)方法计算各个特征所占权重。然后将权重较大的特征组成的特征向量通过JDA方法进行联合分布适配,即通过核函数将源域样本和目标域样本映射到低维潜在空间,以最大均值差异(MMD)距离为度量标准,同时减小源域和目标域样本的边缘分布和条件分布差异。最后将适配完的源域和目标域样本分别作为训练集和测试集,通过KNN分类器进行模式识别,最终实现在变工况条件下的轴承故障诊断分类。通过仿真分析和实验验证,所用方法相较于主成分分析(PCA)、核主成分分析(KPCA)传统机器学习方法以及TCA迁移学习方法,显著提高了变工况条件下的轴承故障诊断精度。     

基于CDSM-MMC的光伏直流接入系统故障分析

作为模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter,MMC)的一种,钳位双子模块(ClampDouble Sub-module,CDSM)型MMC具有直流故障自清除能力。但基于CDSM-MMC的光伏直流接入系统,在直流故障特性等方面与其他类型MMC构成的直流系统存在较大差异。为此,首先分析了联接变压器不同接地方式下的电容放电回路,阐述了直流故障对交流侧的影响。其次,在CDSM故障闭锁情况下,划分了MMC换流器端单极接地和极间短路时的故障阶段,建立各阶段的等值模型并求解。阐述了DC/DC换流器及光伏电源对极间短路故障回路的影响,并对DC/DC换流器侧的暂态过程进行了分析。最后,在PSCAD/EMTDC中建立基于CDSM-MMC的光伏直流接入系统模型,验证了分析结果的正确性。