基于RTW的圆盘位置PV控制方法研究

为提高由直流电机驱动的圆盘位置控制的准确性,在对对象的建模和分析的基础上,改进传统的PID控制结构,引入只对被控制量进行微分的比例-速度(PV)控制结构,以克服期望值不断变化对对象状态的影响;同时,考虑到微分环节会造成具有大惯性的圆盘对象的控制品质下降,引入一阶惯性环节,采用不完全微分的PV控制方法设计控制器;在所构建的基于RTW、能实现自动代码生成的实验平台上进行了全数字仿真和实物验证,结果显示控制过程无超调,调节时间短,验证了该方法的有效性。

考虑节点功率储备与GIN中心性的主动配电网动态集群电压控制

为应对大规模分布式光伏(photovoltaic,PV)接入引起的主动配电网电压越限问题,降低控制策略的时序复杂性,提出一种考虑节点功率储备与节点影响力(global importance of each node,GIN)的主动配电网动态集群电压控制方法。首先,通过考虑系统各节点的功率储备度,定义聚类算法的电压灵敏度-功率储备度(voltage sensitivity-power reserve,VS-PR)综合电气距离量度。进而,以GIN算法改进亲和力传播(affinity propagation,AP)聚类算法,实现网络集群划分与主导节点选取。然后,建立主动配电网集群电压控制模型,并通过动态粒子群算法(dynamic particle swarm optimization,D-PSO)进行模型求解。最后,通过建立基于MATLAB 2021b平台的IEEE 33节点仿真算例对比分析,验证了所提动态集群划分与电压控制方法的正确性和有效性。

光储微电网两阶段日前能量管理策略

针对并网运行的光伏储能微电网,提出含集中控制、分布式控制的两阶段日前能量管理策略。第1阶段将微电网内所有分布式光储单元等效为1个集群,以微电网与大电网交互成本最小为目标建立经济优化调度模型,采用天牛群算法求解,得到储能单元总充放电功率和微电网购售电计划;第2阶段以储能单元充电损耗最小为优化目标建立分布式控制模型,采用“Leader-Follower”模式的增量成本一致性算法,将第1阶段计算得到的储能总功率进行实时优化分配,最终实现光储微电网的日前经济优化调度。算例分析结果验证了所提策略的有效性。

基于模糊神经网络控制方法的光伏发电系统并网设计

针对光伏发电系统运行过程中极易受到环境温度、太阳辐照度等外部条件干扰,从而导致其输出功率存在间歇性、随机性问题的情况,提出一种基于模糊控制算法及前馈(BP)神经网络的智能控制方法(下文简称为“模糊神经网络控制方法”)来进行光伏发电系统并网设计,并搭建并网电路模型进行仿真分析。分析结果显示:相较于扰动观察法、模糊控制算法,采用模糊神经网络控制方法的并网光伏发电系统的泛化能力和鲁棒性更强,能更好地提高系统的稳态性和可靠性,可有效解决光伏发电输出功率存在的间歇性和随机性问题。

考虑信息设备故障的分布式电压控制系统风险评估

随着主动配电网的持续发展,电力系统对信息系统的依赖越来越严重,信息设备的随机故障给配电网电压控制带来巨大挑战。为评估信息设备故障对配电网分布式电压控制的影响,首先分析了配电网分布式电压控制系统的组成、控制机理及一致性算法的原理;其次建立了光伏出力运行场景模型和信息设备故障场景模型;然后提出了分布式电压控制下计及信息设备故障影响的电压评估方法,建立了评估指标并给出计算方法;最后通过算例仿真,对比分析了不同类型、位置的信息设备故障对电压的影响,并计算电压风险,结果表明枢纽代理节点故障带来的电压风险最为严重,应根据源荷不平衡程度进行通信网配置。

基于粒子群优化算法的并网光伏发电单元建模

以状态空间平均法为基础,建立了单级式并网发电系统单元的模型,主要包括3个部分:光伏阵列、逆变器及控制器、并网侧LC滤波器和线路等环节的等效阻抗,利用粒子群优化算法分步辨识内环和外环模型参数。首先在d轴内环控制器的参考电流上施加阶跃扰动,辨识内环控制模型的参数;然后简化等效内环控制器模型为一阶惯性环节,辨识其模型参数;最后在光伏阵列最大功率点输出侧的直流电压上施加阶跃扰动,以等效内环控制模型为基础,辨识外环控制模型的参数。在Matlab中分别建立光伏并网发电单元系统的详细模型和所提的传递函数模型,结果验证了所提模型的合理性。

光伏发电最大功率点跟踪方法及控制研究

针对太阳能光伏电池板并网发电转化效率较低的问题,提出了一种最大功率跟踪方法,并设计相应的最大功率跟踪控制器。该方法能够根据电网电压的幅值和频率变化,计算得到最大功率点修正量,并与扰动观察法得到的最大功率点叠加,完成最大功率点的跟踪控制。通过仿真实验表明:改进的方法能够有效避免误判,跟踪时间较短,在最大功率点附近的震荡减小。与一般扰动观察最大功率跟踪方法相比,该方法能够减弱电网不稳定因素对最大功率点的影响,获得更加准确的最大功率跟踪轨迹,满足电网稳定运行的最佳功率点。

基于自整定Fuzzy-PI控制的电流跟踪型光伏并网逆变器

介绍了一种单极性并网逆变器,相对于双极性并网逆变器具有损耗低、谐波小、电磁干扰小的优势,更适用于并网逆变控制。首先对DC/DC变换器进行建模,随后提出一种将模糊自整定控制理论融合PID控制规律之中的自整定Fuzzy-PI控制策略,将太阳电池板产生的直流电逆变为220V/50Hz的正弦交流电提供给电网,最后建立了基于Fuzzy自整定PI控制的电流跟踪型光伏并网逆变器完整的Matlab仿真模型。仿真结果表明,基于该方法生成的PWM控制信号较之传统PID控制等可有效减小跟踪误差,并迅速跟踪目标并网电流波形,从而提高系统的动态响应性能。

基于防突变负载的光伏并网发电最大功率点跟踪方法与实验研究

太阳能光伏并网发电易受到电网不稳定因素影响,造成对最大功率点跟踪的误判。针对太阳能光伏并网发电过程中,电网负载变化影响光伏发电对最大功率点的跟踪问题,提出了一种能够在电网负载突变情况下的,防止最大功率点跟踪误判的方法。该方法在Boost前级电路利用扰动观察法对最大功率点判断跟踪时,通过对电网电压和频率的检测,得到电网负载变化功率,补偿到最大功率点跟踪过程,避免由电网负载变化而引起的跟踪误判现象。通过实验结果表明:改进的防误判扰动观察法能够在电网负载变化下,对跟踪方向进行有效的判断,避免跟踪误判现象的发生,与一般扰动观察法相比,该方法能够有效的提高光伏并网发电效率。

计及功率损耗的分布式光伏-储能系统出力优化及容量配置方法

分布式光伏与储能(PV-BES)接入配电网可将不可控的光伏电源转化为可控电源,进而减小功率损耗并提高电压水平与稳定性。文章建立了以功率损耗变化率为判据的含有功、无功损耗的PV-BES系统出力优化模型;基于遗传算法对模型求解,在配电网不同负荷水平下对PV-BES系统出力进行优化;考虑成本经济性对光伏、储能系统容量进行配置。基于IEEE33节点系统仿真结果表明,文章方法与传统解析法相比,能明显降低功率损耗并提高电压水平。

阶调式模块化多电平变换器的研究及应用

随着模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)桥臂中串联的子模块个数增多,硬件成本升高,制约了其在光伏并网发电系统的发展。针对这一问题,通过分析阶调式多电平逆变器的工作原理和控制策略,提出了阶调式模块化多电平变换器(Gradationally Controlled Modular Multilevel Converter,GC-MMC),并将其应用于光伏并网发电系统中。此外,为了解决电容电压平衡控制问题,提出了一种适用于GC-MMC的电容电压平衡控制算法。最后在Matlab/Simulink环境下搭建了基于GC-MMC的光伏并网发电仿真系统,并分别与基于VSC和MMC的光伏并网发电系统进行比较。仿真结果表明,在相同条件下,GC-MMC输出电平数比MMC更多,并且基于GC-MMC的光伏并网发电系统无需滤波环节,有效降低了系统硬件成本。

光伏发电系统及其最大功率点跟踪控制方法比较

阐述光伏发电的基本原理和特性,并构建其数学模型;分析最大功率点跟踪(maximum power pointtracking,MPPT)的原理,对不同的MPPT控制方法进行评价和比较,根据几种常用方法需要改进的地方,提出并介绍自寻优方法即模糊控制和Fibonacci算法。

基于一致性算法的户用光伏逆变器和储能分布式控制策略

高比例户用光伏并网会导致电压越限等严重的电压问题,光伏逆变器无功控制和储能有功控制是低压配电网有效的电压控制手段。针对低压配电网通信条件有限以及逆变器无功功率和储能有功功率协调研究不充分的现状,文中提出了一种基于一致性算法的光伏逆变器和储能两阶段分布式控制策略。首先,通过控制效果-成本系数对设备调节效果和调节经济性进行分析,提出了先调节逆变器无功功率再调节储能有功功率的电压控制架构。其次,在逆变器控制阶段,以无功利用率作为一致性变量,保证了电压调节任务按逆变器容量进行分配;在储能控制阶段,以储能荷电状态作为一致性变量,既考虑了储能的容量,又实现了储能功率和荷电状态的同时控制。仿真结果表明,所提控制方法可以有效抑制电压越限,降低电压控制成本,同时还给出了所提控制策略参数的选取范围。

采用模糊指数趋近律的光伏MPPT滑模算法

针对现有滑模MPPT普遍采用的等速趋近律且不能兼顾MPPT的快速性与稳定性的问题,提出了一种基于模糊指数趋近律的滑模控制算法。基于光伏电池的工作特性,建立了Buck型光伏直流发电系统的周期平均状态模型,并给出了基于李亚普诺夫函数稳定性的滑模存在性证明和控制律的详细设计。用Matlab/Simulink对系统建模与仿真分析。系统仿真结果表明,设计的控制算法能很好地实现光伏系统MPPT,控制算法实用有效。

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。

光热-光伏联合发电系统无功分层协调优化控制策略研究

针对光热-光伏系统无功补偿现以光热电站与光伏电站独立控制为主,且光热、光伏电站之间缺乏无功协调机制的特点,提出一种适应于光热-光伏联合发电系统的无功分层协调优化控制策略。该控制策略分3层执行:系统层根据系统汇集母线电压确定整个系统所需无功;电站层利用无功分层优化控制模型和基于差分进化的粒子群算法(DE-PSO)对光热、光伏电站分配无功;设备层通过光热、光伏电站内无功源无功分配原则完成站内无功设备的无功分配。算例分析表明:该控制策略能够充分利用同步发电机、光伏逆变器以及无功补偿设备的无功调控能力,实现光热-光伏系统无功补偿任务的优化分配,从而达到提高系统汇集母线电压稳定性和降低系统网损的目的。

光伏并网逆变器无线并联控制技术

为了提高无线并联光伏逆变器系统的稳态均流精度和动态响应能力,基于改进的下垂法和正弦波三要素功率计算法,建立了用于逆变器无线并联的新型多环控制系统。改进的下垂法考虑到有功功率和无功功率对电压幅值和相位的影响,并引入了有功功率、无功功率的微分项。同时,无积分单元的正弦波三要素功率计算方法的采用,既保证了系统的稳态特性又改善了动态特性。仿真结果表明,该系统动态响应快、稳态性能好,并具有很好的功率均分性能和环流抑制能力。

复杂光照条件下串联光伏阵列特性研究及最大功率跟踪

分析复杂光照条件下旁路二极管的接入对串联光伏阵列输出特性的影响,根据单个光伏模块的数学模型,导出复杂光照条件下串联光伏阵列的数学模型;通过对各种光照条件下串联光伏阵列输出特性的分析研究,总结U-I曲线中呈现恒流源特性的电压区间与不同光照之间存在的关系,提出一种在复杂光照条件下快速追踪串联光伏阵列最大功率点(maximum power point,MPP)的算法,算法能够在复杂光照导致的多个MPP中确定全局最大功率点(global maximum power point,GMPP)。仿真表明,提出的算法能够识别阵列是否处于复杂光照情况下并快速追踪到GMPP。

光伏系统区段划分变步长MPPT算法设计

以60 k W光伏系统为对象,采用功率电压双闭环控制结构设计MPPT算法。首先,研究了不同光照强度和光伏电池温度情况下,光伏系统输出功率、输出电压、输出电流等参数之间的变化关系。其次,根据输出功率与输出电压的关系,将光伏系统输出功率变化区间划分为线性区、最大功率区和快衰区3个区段,依据各区段的特性分别设置了选定输出电压调整步长的原则,进而形成区段划分变步长MPPT算法。最后,设定了多级跃变、云朵飘过、一个白昼等光照强度变化工况,以验证上述算法的有效性,结果表明,该算法能够快速准确追踪最大功率点。

基于离散一致性算法的直流配电网多光伏协调控制策略

针对多光伏直流配电网系统在不同应用场景下存在的功率波动,文中提出了一种基于离散一致性算法的分布式多光伏协调控制策略。首先,相邻光伏控制器之间可以进行功率偏差和运行模式信息的交换,通过离散一致性算法可以获得功率偏差和运行模式的平均值。然后,更新运行模式指令和功率参考指令,并利用光伏之间的互补功率来平衡功率偏差。光伏可自适应地工作在最大功率跟踪模式或定功率模式。采用这种方式,即使光伏的光照强度和额定容量不均匀,也可以保证功率平衡。最后,通过仿真结果验证了所提控制策略的有效性。