光伏发电MPPT失效现象分析

为充分发挥光伏电池的效能,光伏发电系统需采用最大功率点跟踪控制,其中扰动观察法因其简单有效而得到广泛应用。针对扰动观察法搜索方向出错而导致算法失效的现象进行了理论和仿真研究。基于光伏电池小信号模型、解耦环境因素变化和人为扰动电压产生的输出功率增量,通过分析2种功率增量对扰动观察法搜索方向的作用,获得搜索方向出错的机理。进一步分析了光照强度变化的速率、持续时长对算法搜索方向错误次数、错误概率以及光伏发电系统能量损失的影响。研究结果表明,环境因素变化导致的光伏电池输出功率增量与人为扰动电压带来的功率增量相反,且前者占主导地位,是算法搜索方向出错的根本原因。经统计,这种失效现象导致的最大能量损失可达6.47%,搜索方向最大错误概率可达100%。此研究对于进一步改进扰动观察法具有良好的指导意义。

基于改进下垂控制的多逆变器功率分配控制

多逆变器并联组网运行时,针对传统下垂控制中一次调频和调压能力有限而导致的频率和电压越限问题,提出了一种具有自愈能力的改进下垂控制策略。该策略通过适当提高空载角频率和空载电压,将逆变器实际输出功率与预期功率的差值通过积分环节来调整下垂系数大小,从而实现频率和电压的自愈。在此基础上,分析了下垂系数对功率分配的影响,通过基准逆变器功率变化信息的共享,按容量比设置积分系数,控制不同逆变器下垂系数大小时刻成比例,实现了频率和电压自愈的同时有功和无功功率在多台不同容量逆变器之间的精确分配。建立了系统小信号建模,通过根轨迹法分析了控制器参数变化时对系统稳定性的影响。最后,通过实验和仿真结果验证了所提策略的可行性和有效性。

双馈风力发电机的虚拟惯量控制及稳定性分析

针对传统矢量定向控制下双馈异步风电机组表现为电流源特性无法向电网提供转子的固有惯性,继而加剧现有电力系统转动惯量降低的问题,研究了具有并网友好性的虚拟同步发电机技术在风力发电系统中的应用。以双馈风力发电机为研究对象,在建立风机小信号等效模型的基础上,研究分析其虚拟同步发电机控制策略,使双馈风电机组具有更大的惯量和频率支撑能力,采用定子电压外环和转子电流内环的双闭环控制,提高瞬时值跟踪能力。根据建立的频域模型分析了虚拟同步发电机参数对稳定性的影响,并给出了参数设计方法。最后,利用搭建的仿真模型验证了所提方法的有效性和可行性。

电流控制型虚拟同步发电机的小信号建模与稳定性分析

虚拟同步发电机（virtual synchronous generators,VSG）技术可以使新能源具有频率和电压支撑能力,因此得到广泛关注。目前虚拟同步机的技术路线可以分为电压控制型和电流控制型两大类。现有研究多聚焦于电压控制型VSG,而对电流控制型VSG研究较少。主要研究了电流控制型VSG的并网稳定问题,首先建立了电流控制型VSG的小信号模型,计算得到了系统特征根,分析了系统中各模态的阻尼特性。在此基础上,研究了电流控制型VSG控制参数对其稳定性的影响,并对电流控制型VSG在不同电网条件下的稳定性及其并网适应性进行了分析。研究结果表明,VSG控制环节对电流控制型VSG的稳定性存在显著影响,电流控制型VSG并网运行存在高频振荡和次同步振荡风险,需要合理整定其控制参数以保证其安全稳定运行。

光伏并网发电系统的小信号建模与分析

研究了两级式三相光伏并网发电系统的小干扰稳定性.建立了完整的小信号模型,包含光伏阵列出口侧稳压电容、Boost电路、L滤波器、MPPT控制器和并网逆变控制器.基于PSCAD/EMTDC的仿真模型,利用特征值分析法研究了系统的小干扰稳定性,计算了控制器参数变化时的系统特征值轨迹,据此调整控制器参数.小信号分析与仿真结果表明,合理调整控制器参数,可以提高系统的小干扰稳定性.