主动移频法在光伏并网逆变器并联运行下的孤岛检测机理研究

孤岛检测是光伏并网逆变器所必备的功能。在各种孤岛检测技术中,主动移频法及改进后的带正反馈主动移频法被广泛采用。该类方法通过对逆变器输出电流的频率进行扰动来实现孤岛检测。目前针对该类方法的研究主要集中在单台逆变器。该文采用相位原理和基于负载品质因数与谐振频率坐标系的盲区空间理论,对多机并联工作方式下主动移频法及带正反馈的主动移频法之间的相互影响及孤岛检测有效性进行深入理论分析,揭示了多机并联下孤岛检测可靠性与工作条件的关系,仿真与实验验证了理论分析的正确性。

多机光伏并网逆变器的孤岛检测技术

随着分布式发电的迅速发展,越来越多的可再生能源被转化为电能通过并网逆变器输送到电网。并网逆变器要求具备孤岛检测功能,通常对其输出施加一定的扰动以提高孤岛检测能力。目前对光伏并网逆变器的研究主要集中于单机,而本文从多机并网运行的角度对孤岛检测方法进行了研究。针对并网逆变器所常用的移频与移相两类主动孤岛检测技术在多逆变器并联工作下的相互联系及内在影响进行了深入分析。同时给出这两类方法下的逆变器孤岛检测设计注意事项及孤岛算法参数选取方法,从而为多机光伏并网逆变器孤岛检测提供了理论指导。

带正反馈的主动移频孤岛检测法的参数优化

孤岛检测是光伏并网发电系统所必备的功能。在各种被动和主动孤岛检测方法中,主动移频是一种比较有效的检测手段。该方法通过对逆变器输出电流的频率进行扰动来实现孤岛状态检测。本文分析了主动移频孤岛检测法的工作原理,推导出带正反馈的主动移频法的检测盲区,并详细给出了相关参数的优化过程。仿真与实验验证了该优化方法的有效性。

光伏并网逆变器的孤岛检测技术

以光伏逆变器为代表的各种并网逆变器通常要求具备孤岛检测功能.被动式的孤岛检测方法存在较大孤岛检测盲区.主动检测法提高了孤岛检测的可靠性,但其在并网逆变器的输出中施加了扰动,影响了并网电能质量.重点分析移频与移相主动孤岛检测算法的工作原理及参数选取原则,并给出相关的参数优化建议,同时探讨多并网逆变器运行时的孤岛检测有效特性,为光伏并网逆变器的孤岛检测设计提供参考.

基于实值MUSIC算法的电力谐波分析方法

现代谱估计方法逐渐被应用于电力谐波及间谐波的超分辨率检测与分析,其中的多重信号分类方法(MUSIC)算法最具代表性。然而,常规谱MUSIC算法在分析电力谐波时必须将实值信号转换为复频率信号,因而计算复杂度较高;此外,其伪频谱的峰值搜索过程也存在着类似栅栏效应,导致其频率分析精度有限。为了改善谱MUSIC算法对电力谐波的分析精度,本文基于子空间分析理论提出了针对实值周期信号的谱MUSIC频率检测方法,推导并给出了其伪谱函数的表达式。在此基础上,还利用Newton-Raphson算法对伪谱峰值进行迭代求精,进一步提高了谐波频率的估计精度。仿真结果表明:实值MUSIC伪谱更能有效区分真实谐波谱峰与噪声伪峰,同时本文方法的计算复杂度远远低于原有复值谱MUSIC算法,而频率估计精度与求根MUSIC算法接近,非常有利于电力谐波参数的准确获取。

模块化UPS采用虚拟阻抗的瞬时均流控制方法

多逆变器并联系统中大多采用基于相量的均流控制策略,这种均流方式由于精度低,且缺乏对瞬时环流冲击的抑制能力,已逐渐被瞬时均流方式所取代。针对逆变器并联系统建立瞬时环流模型,提出一种在瞬时环流的反馈通路中引入虚拟阻抗的瞬时均流方法。通过合理配置该虚拟阻抗值可获得简洁的动态环流调节方程,从而实现良好的瞬时均流调节特性。分析表明,引入虚拟阻抗的瞬时均流方法具有很好的均流效果,且虚拟阻抗的引入并不影响并联系统的稳定性及输出特性。仿真与实验结果验证了所提出方法的优越性。

基于组合预测方法的风电场短期风速预测

基于持续法、人工神经网络法(ANN)和支持向量机(SVM)3种不同预测模型对内蒙古某风电场短期风速进行了预测研究,比较了不同单一预测模型的预测精度,并进行了4种不同预测模型的组合预测。计算结果表明,单一预测模型中支持向量机方法精度最高,而组合预测中3种方法组合的预测精度最高,并且组合预测精度均高于单一预测方法的精度。同时发现,当单一模型预测误差之间存在较强的负相关关系时,组合预测精度提高明显;而当单一模型预测误差之间存在较强的正相关关系时,则组合预测精度改进有限。

基于人工神经网络的风电场短期功率预测

基于人工神经网络法(ANN)对内蒙古某风电场短期输出功率进行了预测研究,给出了较详细的实现过程,并比较了单一ANN预测方法和基于物理方法与统计方法的混合ANN预测方法的预测精度。计算结果表明,单一ANN预测方法能快速给出预测结果,但预测精度较低,均方根误差为10.67%;而混合ANN预测方法步骤较多且较费时,但预测精度较高,均方根误差为2.01%,不到单一ANN法的1/5。同时,针对预测过程中小于5m/s的小风速段和大于15m/s的大风速段所呈现的预测误差较小的原因进行了深入分析。

基于邻近测风塔的风电场长期风速估算

分别采用线性相关方法、物理方法和支持向量机(SVM)方法对内蒙古不同地形的两个风电场进行了基于邻近测风塔2个月学习数据的10个月平均风速估算研究,给出了较详细的实现过程,并比较了3种估算方法的预测精度。计算结果表明,线性相关方法能快速给出预测结果,但要求两塔之间的空间相关性良好;物理方法对较平坦地形估算结果精度较高,但对于较复杂地形估算结果平均百分比误差高达15%;SVM方法能给出精度较高的估算结果,在两个风电场的估算平均百分比误差均小于5%,对复杂地形适应性强,综合结果好于其他两种方法。

UPS中直流电容电压纹波分析与抑制

不带隔离变压器的UPS电源由于其结构简单,成本低,效率高等特点受到了广大UPS用户的欢迎。但是,这种UPS的中间直流环节电容上存在着较大的纹波,它一方面会降低电容的寿命,另一方面也会影响功率因数校正和逆变器输出电压的质量。首先,从理论上详细分析了单相不带隔离变压器的UPS中间直流电容电压纹波产生的机理;然后,提出了一种抑制该电容电压纹波的解决方案,并针对该解决方案进行了理论分析和实验验证。实验表明,理论分析与实验结果完全吻合。

基于SVM方法的风电场短期风速预测

针对基于支持向量机的风电场短期风速预测进行研究,选择了不同的输入向量(历史风速时间序列,历史风速和温度,历史风速、温度和风向,历史风速、温度和时间)作为输入进行误差对比分析。实测数据及分析结果表明,采用历史风度和温度的二输入模型,预测效果最佳,为风速的短期预测和发电量预测提供了较好的参考价值。

一种评价风电场设计水平的新方法

提出了一种独立于当地风资源、基于实际设计水平来评价风电场设计水平的新方法。根据影响发电量的主要设计因素,引入衡量风电机组的选型和布置的3个新指标:风电场发电效率、风电机组容量系数和风电机组布置系数,并推导出这3个系数的表达式。提出的3个新指标具有明确的物理意义,可以定量评价风电场风电机组选型和布置对风电场设计水平的影响。最后对两个实际风电场进行了计算和分析,所得结果的正确性得到风电场实际运行调研和后评价的验证。该方法不仅提出了较全面的对风电场设计水平的评价方法,而且可以进行量化评分,对风电场的设计具有重要的理论意义和经济价值。

UPS中三电平逆变器分析与设计

由于三电平逆变器可以提高输出电压波形质量,降低开关管耐压和减小电感损耗,因此在大、中、小功率场合得到了越来越广泛的应用。以三电平逆变器的最常用拓扑──二极管箝位型三电平逆变器拓扑为研究对象,结合它在不间断电源(UPS)中的具体应用,详细分析了其工作原理,并建立了其基本数学模型。依据得到的数学模型设计了解耦控制器,从而可以完全按照两电平逆变器的控制器来设计三电平逆变器的控制器。实验结果证实了理论分析和控制器设计的正确性。

内蒙古某风电场设计后评价

采用支持向量机方法对风电场短期风速设计后评估主要从技术方面对风电场设计进行综合评价,而不包括一般项目后评价中的财务评价、环境评价、经济评价和社会评价等内容,并且重点放在风能专业的风资源评价和发电量计算这两方面。在准确可靠的测风数据基础上,设计中的不确定性主要表现在3方面:1)风电场测风数据的代表年订正;2)风资源计算软件本身的误差;3)各种发电量折减系数的选取。对设计中的不确定性因素,结合风电场实际运行数据进行了比较分析,进一步给出了各种不确定因素的参考误差。

基于SVM方法的太阳总辐射值的估算

采用支持向量机(SVM)方法对太阳总辐射值进行了估算,并与传统的线性方法进行了对比分析。对于日太阳总辐射估算,SVM方法的均方根误差为2.27(MJ·m-2)/d,平均百分比误差为22%;而对于月太阳总辐射估算,SVM方法的均方根误差约为21(MJ·m-2)/month,平均百分比误差低于5%。SVM方法提供了一种高精度估算太阳总辐射的新途径。

基于线性方法的内蒙古地区太阳总辐射月均值估算

探讨了内蒙古地区太阳总辐射月均值与日照百分率的关系,基于5个气象站1996—1998年连续3 a的月日照时数(n)和太阳总辐射值(R_s)。计算得到Angstrom方程的系数a和b,与和清华等拟合得到的中国西部太阳总辐射公式中的a=0.185,b=0.595,比较一致。同时,R_s和n之间的直接线性关系,R与月平均温度(T)之间的直接线性关系也能用来估算太阳总辐射月均值,总均方根误差约为80 MJ·m^(-2)/month,总百分比误差约为18%。

基于人工神经网络的风电功率短期预测研究

采用人工神经网络方法对内蒙古某风电场10台风机的输出功率进行了预测研究。分别利用不同输入变量和网络结构的4种网络模型进行了预测分析,发现采用风速、风向和温度作为输入变量,4-8-1型的网络结构,预测精度较高,平均绝对误差小于250 kW,正规化均方根误差小于5%。

一种双向DC-DC软开关变换器拓扑的分析

本文针对在线式UPS中具体的实用性需求,提出了采用双向变换器代替DC-DC升压变换器和电池充电器的新方案。文章详细分析了双向全桥软开关DC-DC变换器的基本工作原理,并对相关元器件进行了设计闸述了实现软开关的方案,并进行了实验验证。

一种双向DC—DC软开关变换器拓扑的分析

本文针对在线式UPS当中具体的实用性需求，提出了采用双向变换器来代替DC—DC升压变换器和电池充电器的新方案。文章详细分析了双向全桥软开关DC—DC变换器的基本工作原理，并对相关元器件进行了设计，分析了实现软开关的方案，然后通过实验进行了验证。