两级式光伏并网逆变器建模与非线性动力学行为研究

本文首先建立了两级式光伏并网逆变器严格的分段光滑状态方程,分析级联情况下光伏阵列电压对光伏并网逆变器非线性动力学行为的影响,然后探讨拓展两级式光伏并网逆变器输入电压范围的策略,并研究前后级电路内部参数变化引起并网逆变器输出电流的快变尺度分岔和慢变尺度分岔现象.研究发现:若对光伏阵列电压进行分段控制,可以有效展宽两级式光伏并网逆变器的输入电压范围;适当增加前级输出电容值、电感量,可以避免系统产生混沌运动,而后级参数的取值需避开多个不连续的混沌区域.研究结果对提高光伏发电系统的效率与稳定性有较重要的参考价值.

继电器旁路的两级式光伏并网逆变器研究

针对目前两级式光伏并网逆变器存在的转换效率问题,提出一种改进型的电路拓扑,在光伏电池与母线电容之间旁接一个继电器,由光伏电池输出电压值通过滞环比较器控制继电器的通断与两种工作模式的选择。前级升压电路停止工作,主电路电流经继电器到直流母线,后级逆变器实现最大功率点跟踪和并网功能,避免了前级电路升压电感和二极管造成的损耗,提高了转换效率。Matlab仿真实验和3k W样机实验结果都验证了本改进拓扑的可行性和控制策略的有效性。

两级式光伏并网逆变器的非线性控制系统设计

传统两级式光伏并网逆变器控制策略存在系统无效损耗过大、系统控制效率低下等问题。为了有效解决此问题,设计新型两级式光伏并网逆变器的非线性控制系统。通过系统结构设计、光伏并网逆变器非线性控制进网电流环设计、非线性控制系统直流母线电压环设计,完成系统硬件设计。通过两级式光伏非线性控制侧功率解耦电容设计、系统母线电容设计、系统Boost电感设计,完成系统软件设计。模拟新型系统运行环境,设计对比实验结果表明,与传统两级式光伏并网逆变器控制策略相比,新型系统能有效控制无效损耗,大幅提升系统控制效率。

一种单相两级式光伏并网逆变器控制策略

分析了单相两级式光伏并网逆变器的控制策略:在传统双PI控制基础上加入电网电压前馈及母线纹波补偿以降低并网电流谐波含量;分析了电压外环采用比例谐振(PR)调节器的控制方法具有良好的动态调节性能。与传统前后级分开控制不同,根据前后级功率平衡的原理,提出用前级最大功率点跟踪(MPPT)和母线控制器产生后级逆变参考电流的控制思路。既能稳住母线电压,又能降低母线电压纹波对并网波形的影响。

两级式光伏并网逆变器控制系统研究

本文介绍两级式三电平并网逆变器控制系统,前级采用Boost升压电路,后级采用T型三电平逆变电路。MPPT控制策略采用三点法,克服了传统方法的功率振荡和误判现象。通过动态无功电流支撑方案解决了BEDW低电压穿越的关键技术问题。最后设计一台15kW的样机,对光伏并网逆变器控制系统及其相关控制技术进行了实验研究,确保整个系统安全稳定的运行。

基于扰动跟踪法的单相两级式光伏并网逆变器研究

两级式单相逆变并网装置拥有单独控制、效率高等特点。针对并网光伏系统中的两级单相逆变装置展开研究,此逆变装置两级由Boost直流变换装置与逆变装置组成。Boost直流升压装置实现最大功率点追踪,逆变装置实现并网逆变操作。最大功率点控制采用扰动追踪法,该控制与并网逆变控制彼此独立、互不影响。Matlab实验仿真及实物平台试验均证实了该策略的实用性。

基于光伏动态电流参考值的两级式光伏并网系统低电压穿越控制策略

随着光伏接入容量的不断提升,电网电压跌落时光伏脱网会影响系统稳定运行,因此光伏系统应具备低电压穿越(LVRT)能力。然而,目前常用的两级式光伏并网系统LVRT控制策略存在光伏动态响应慢及控制效果受限于光伏P–U特性曲线的数学模型精度等问题,且未考虑局部阴影条件下的适用性。基于此,提出一种基于光伏动态电流参考值的LVRT控制策略。首先,在建立两级式光伏并网系统及光伏电池P–U特性数学模型的基础上,分别对目前常用的基于定直流母线电压和基于光伏P–U特性曲线的LVRT控制的原理及不足进行了分析。其次,针对前级boost电路的控制构造了具有自适应收敛特性的光伏输出电流动态参考值以对光伏工作点进行直接调整。该策略无需对光伏P–U特性曲线数学模型进行求解,避免求解误差的同时加快了光伏动态响应速度。此外,在最大功率跟踪(MPPT)算法中引入故障解耦模块,在电网低电压故障期间对MPPT输出电压参考值进行锁定,避免MPPT无效运算带来的电压参考值偏移,使系统在故障结束时能以最快速度恢复至最大功率点。最后,通过仿真将所提策略与目前常用的基于定直流母线电压和基于光伏P–U特性曲线的LVRT控制策略在多种环境条件下进行对比。仿真结果表明:与定直流母线电压控制策略相比,所提策略下光伏动态响应快;与现有基于光伏P–U特性曲线的控制策略相比,所提策略不受P–U特性误差的影响,在辐照度变化尤其局部阴影条件下均能很好地实现低电压穿越。

单级式光伏并网逆变器的非线性控制

针对光伏电池输出特性的非线性,本文提出一种单级式光伏并网逆变器的非线性综合控制策略。该策略采用状态反馈线性化的非线性控制方法,实现逆变器有功电流和无功电流的精确解耦控制;采用自抗扰控制设计逆变器直流母线电压环,补偿系统建模参数误差对反馈线性化的不利影响,提升并网逆变器的控制鲁棒性;在有功电流与无功电流精确解耦控制、电压环大范围稳定运行的基础上,采用基于有功电流和电压环输入误差信号的变步长扰动最大功率跟踪方法,可避免光伏阵列最大功率点的误判。所提非线性综合控制策略通过状态反馈电流环、自抗扰电压环和变步长扰动最大功率跟踪算法的有机结合,有效提升了逆变器的整机控制性能。仿真和实验表明了该控制策略的正确性和可行性。

一种新型单相单级式光伏并网逆变器的研究

提出了一种新型单相单级式光伏并网逆变器,详细分析了该逆变器的工作原理和控制策略,对并网逆变系统进行了数学建模。针对该逆变器中传统PI电流控制下并网电流和电网电压存在相位差,导致逆变器功率因数较低,采用了相位补偿控制方法,从而减小相位差,提高功率因数。建立了该逆变器的仿真模型,设计了实验样机,仿真和实验结果验证了该逆变器工作原理的正确性及控制方法的有效性。

兼顾功率协调控制的两级式光伏逆变器低电压穿越控制策略

为提高基于Boost电路的两级式光伏逆变器的低电压穿越(LVRT)能力,设计了以基于Boost的直流母线电压控制环为核心的兼顾有功、无功电流协调控制的LVRT策略.首先分析了两级式光伏逆变器的常规Boost电压控制模式和输出电流控制策略;在电网电压跌落时,通过引入基于故障前光伏阵列最大功率点电压前馈的母线电压控制外环改变Boost电压控制模式来快速调节光伏阵列的输出功率,以稳定直流母线电压和防止逆变器过流;同时,根据电压跌落深度,按比例减小有功电流id,在保证逆变器不过流的前提下输出无功电流iq,为电网提供无功支撑,以帮助电网故障恢复.最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建100 k W两级式光伏逆变器模型进行控制策略验证,结果表明该策略不仅在电压发生深度跌落时仍能快速、有效地抑制直流母线电压升高,使光伏逆变器安全地实现低电压穿越,而且提高了其在电网故障期间的无功支撑能力.

三相单级式LCL型逆变器光伏并网控制方法研究

可再生能源并网发电的可靠性、稳定性是微电网协调控制分布式发电系统实现能源综合梯级利用及大电网稳定运行的重要保障。针对交流微电网中太阳能光伏并网,采用单级式LCL型光伏并网逆变器拓扑结构并设计滤波器参数;采用有源阻尼消除LCL谐振尖峰,抑制逆变器输出电流的振荡;利用电压前馈控制削减并网公共节点电网电压对并网电流的影响;应用准比例谐振调节器实现电流跟踪控制。仿真结果表明,在光伏能源功率波动情况下,逆变器能实现能量以单位功率因数并网,以及系统快速稳定运行,证明控制方法可行、有效。

浅论单相双级式光伏并网逆变器

单相双级式光伏并网系统就是用直流电和可变电阻来模拟太阳能电池的输出特性曲线,根据其工作原理来分析理论上的可行性,并进一步提出改进的变步长占空比扰动法,这样能有效提高快速性还有高效性。逆变器是以DSP为核心的并网策略,设计有并网逆变器电压、电流双闭环控制系统。双环中的外环是直流电来控制的,直流输入更加稳定。而内环则是并网电流控制的,输出电流与电网电压频率相同,相位也相同。现在还有一种有效跟踪锁相精度的软硬件组合的改进方法。而根据实验的结果,能发现并网逆变器可以最大功率进行点跟踪,还可以使输出电流的精确跟踪电网电压。

单级式光伏并网逆变器的PR和MPPT集成控制策略

单级式光伏并网逆变器具有结构简单,成本低、效率高的优点,尤其适合于大容量光伏并网发电系统。针对单级式光伏并网逆变器,提出了一种结合PR和MPPT控制的集成控制策略,它具有功率外环和电流内环的结构,可以同时实现最大功率无差跟踪控制和单位功率因数并网控制。建立了α-β坐标系下的逆变器系统数学模型,给出了结合根轨迹和频率特性的PR控制器参数设计方法,并进行了参数设计。建立了10 kW单级式光伏并网发电系统的仿真模型,仿真结果表明,在模拟标准光强、云朵飘过及全天光照的条件下,PR和MPPT集成控制策略能够快速跟踪光照的变化,实现MPPT的无差跟踪控制及单位功率因数并网控制,具有良好的动静态性能。

高转换效率高功率因数两级式三相光伏并网逆变器装置的研制

随着传统的化石能源的短缺以及其对环境造成的污染日益严重,世界各国越来越重视对可再生能源的开发与利用,促进了新能源开发和利用技术的快速发展。逆变器作为新能源发电系统的核心部分,其拓扑结构及其控制方法成为研究热点。本文以前级Boost DC/DC升压电路和后级桥式DC/AC逆变电路构成的两级式三相光伏并网拓扑结构作为研究对象,首先分析了两级式并网逆变器的工作原理及其控制方法,介绍了一种基于双极性脉宽调制技术的电压电流双闭环控制方法,搭建了基于数字信号处理器DSP(Digital Signal Processer)的实验平台,最后对所提出的两级式三相并网逆变器的控制和调制方法进行了仿真和实验研究,仿真和实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

级联式逆变器在光伏并网系统的应用研究

采用级联式多电平逆变器的电路拓扑结构,并对基于此结构的光伏并网系统的控制策略进行研究。为实现有效并网,使得并网电流与电网电压相位一致,在结合单级光伏并网系统控制策略和级联式逆变器控制策略两者特点的基础上,采用阶梯波控制与电流环控制的混合控制方式,并对此系统进行Matlab/Simulink仿真分析,验证这种控制方法的可行性。采用PR调节器的电流环控制,提高了级联式逆变器的效率。

基于有限集模型预测的光伏并网逆变器控制优化研究

针对三电平三相四桥臂光伏并网逆变器在采用传统有限集模型预测控制方法时运算工作量较大的问题,提出了一种基于电压矢量分区预选的模型预测控制方法。建立了αβ0坐标系下含直流中点电压、并网电流的预测模型;提出了基于两步预测的目标函数和寻优算法设计,减少了采样和计算造成的延迟影响;将目标函数的电流约束转为电压矢量约束,并通过对电压矢量进行分层和层内扇区划分,减轻了运算负担。

不对称故障下两级式光伏逆变器的LVRT策略

为提升基于Boost电路的两级式光伏逆变器的并网运行稳定性,研究了不对称故障下光伏逆变器的运行特性,提出了以Boost调节直流母线电压配合负序电压前馈的电流控制策略,来实现低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)。首先,分析了两级式光伏逆变器的常规Boost电压控制模式和电流控制策略。在电网故障时通过引入基于故障前光伏阵列最大功率点电压前馈的母线电压控制外环改变Boost电压控制模式,以稳定直流母线电压和防止逆变器过流。接着,为在不对称故障期间控制并网电流三相对称,提出了基于电网负序电压前馈的电流控制策略;结合根据电压跌落深度直接给定参考值的方式调节输出电流,为电网提供无功功率支撑;为实现前述电流控制,设计了基于二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator,SOGI)的正负序分离锁相模块。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建100 kW光伏逆变器模型进行控制策略验证,结果表明该策略在单相电压跌落至0.2 p.u时仍能快速有效地抑制直流母线电压升高,使光伏逆变器安全地实现低电压穿越。

两级式单相光伏并网系统的最大功率点跟踪控制策略

为在光伏并网发电系统中通过应用最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术提高光伏电池的利用率,针对两级式单相光伏并网发电系统,选取基于前级变换器的MPPT控制策略.该控制策略中,前级采用改进的变步长扰动观察法实现MPPT;后级通过直流母线电压反馈构成电压电流双闭环控制,实现母线稳压.运用PSIM 9.0进行建模仿真,结果表明,该控制策略能够很好地实现MPPT和直流母线稳压,系统的动态响应速度较快,稳定性较好.

两级式光伏并网发电系统功率变换控制研究

本文以光伏并网发电系统为研究对象,研究其中的功率变换拓扑、最大功率跟踪和并网逆变控制策略。仿真结果表明,系统可以跟踪光伏阵列环境条件的变化,准确追踪最大功率点,并且并网电流与电网电压保持同频同相,以单位功率因数向电网输送电能。

光伏并网逆变器两级系统低电压穿越控制研究

当针对常规并网逆变器电路结构,提出了MW级光伏并网逆变器两级系统拓扑方式,并建立其低电压穿越仿真模型。在低电压穿越过程中为解决电压跌落过程逆变母线电压过高而导致系统保护无法穿越问题引入了逆变母线过压保护环,该控制环有效解决了电压跌落造成的两级系统逆变母线过压问题。仿真和实验结果验证了该控制策略的可行性。