弱电网下光伏并网逆变器谐振抑制方法综述

“双碳”目标背景下电力系统形成“高比例可再生能源”和“高比例电力电子设备”的“双高”趋势,以致电网呈现弱电网特性。弱电网下电网阻抗实时变化,导致光伏并网逆变器谐振频率偏移、逆变器集群多谐振峰等稳定性问题。针对光伏并网逆变器在弱电网下最新的谐振抑制方法尚未得到系统地归纳总结,从弱电网下逆变器单元谐振抑制方法和逆变器集群谐振抑制方法两方面综述“双高”电力系统下光伏并网逆变器谐振抑制热点控制方法,为光伏并网逆变器的稳定性提升指明发展方向。

并联三电平光伏并网逆变器中点电压控制策略

针对光伏并网三电平逆变器并联系统的中点电位控制问题,传统的双调制波法无法保证开关周期内平均中点电流始终为零,从而无法有效消除中点电压的低频波动。为此,提出了一种基于改进双调制波法的中点电压控制策略。该策略通过对传统双调制法重构的调制波进行修正,在不影响并联系统输出电压的前提下保证平均中点电流始终为零,不仅可以实现中点电压的平衡控制而且具有良好的动态性能。实验结果验证了所提策略的可行性和有效性。

3kW光伏并网逆变器硬件设计与系统仿真

传统分布式光伏并网逆变器存在功率损耗较大且易受外部干扰的问题,对并网过程中存在的高次谐波抑制能力较弱,因此,设计了一套额定输出功率为3kW的新型分布式光伏并网逆变器,有效改善了上述问题。在前级DC/DC电路部分,应用了基于双模式功率预测温度补偿扰动观察法和线性自抗扰(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)技术的MPPT控制器,降低了直流母线端的输出功率损耗,消除了可能出现的误判问题,抑制了外部干扰对输出特性的影响;在后级Heric逆变电路部分,应用了多倍频谐振准PCI-LADRC电流控制器,抑制了并网过程中出现的高次谐波。对新型分布式光伏并网逆变器硬件电路进行分析与设计,并完成器件选型工作。最后,对3kW分布式光伏并网逆变器进行仿真建模与实验验证,表明了新型分布式光伏并网逆变器性能更佳。

基于SOGI的光伏并网逆变器锁相环的优化研究

在宁夏的中东部地区,风光资源良好,大量光伏电站以及风电场并入大电网,促进风光资源的有效利用与开发。随着新型光伏材料的出现,成本不断降低,转换效率不断提高,光伏并网得到大量推广。为实现光伏并网逆变器的快速并网,针对单级式光伏并网逆变器锁相环进行研究,分析传统的锁相环因存在1/4周期的延迟,导致跟踪性及动态响应不佳,提出了基于二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator,SOGI)的锁相环并进行对比分析,将SOGI引入后,提高了并网逆变器的并网效率和动态响应,对于光伏并网逆变系统具有一定的研究意义。

光伏并网逆变器参数性故障的VMD-WPE和MPA-LSTM诊断方法研究

针对三相光伏并网逆变器参数性故障的特征量提取难、诊断准确率较低等问题,提出变分模态分解的小波包能量特征与海洋捕食者算法优化长短期记忆神经网络相结合的故障诊断方法。首先,以逆变器三相线电压为原始数据,以最小样本熵为准则优化变分模态分解的模态数;然后,利用小波包分解提取变分模态分解各模态分量的小波包能量作为故障特征量;最后,利用海洋捕食者算法优化长短期记忆网络超参数实现故障的参数性辨识。对比分析结果表明,所提方法用于光伏并网逆变器参数性故障诊断具有可行性和精确性。

基于FastICA-SVM的光伏并网逆变器故障诊断

为解决电力电子器件在发生开路故障时,光伏并网发电系统中的逆变器虽能工作,但存在故障隐患的问题,提出一种基于快速独立成分分析(Fast Independent Component Analysis,FastICA)算法和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的故障诊断方法。首先,采用FastICA对三相电流进行独立成分分离,当得到正弦半波和近似正弦波两个独立成分时,判定逆变器发生单管开路故障;其次,求取旋转电流I_(d)时的频域特征值,将其作为SVM模型的输入值;最后,以不同内积核函数构建SVM,将提取的特征值作为SVM的输入值,逆变器工作状态编码作为SVM的预测输出值,以此进行SVM模型训练。实验结果表明:FastICA能够实现逆变器单管开路故障判定;由二次内积核函数构建的SVM模型故障定位准确率最高,可达97%以上,证明了所提方法的有效性。

LCL型光伏并网逆变器的谐振抑制技术分析

阐述LCL型光伏并网逆变器的谐振抑制技术特点,分析新型电力系统中的谐振技术应用,考虑电网阻抗下的并网电流变化波形,逆变器单元的自适应能力。

扩大级联H桥光伏并网逆变器运行范围的控制策略

级联H桥光伏并网逆变器由于输入功率不平衡而导致功率大的级联单元发生过调制现象,从而引发电网电流畸变。为解决此问题,提出一种新型控制方式。所提控制方法通过引入适量的基波至过调制单元调制波中,使得过调制单元的调制波由幅值超过1的正弦波变为幅值为1的正弦波,调制度始终不超过1,并将引入的基波按各单元可承受能力反向补偿至其他非过调制单元,从而抵消在过调制单元中引入基波的影响,解决了过调制问题,扩大了级联H桥光伏并网逆变器调制范围。所提方法可将调制范围扩大至1.27,扩宽了级联H桥光伏并网逆变器稳定域的运行范围。

基于功率同步的有功备用式光伏并网逆变器

为提升光伏发电并网适应性以及在极弱电网工况下的频率电压支撑能力,提出并研究了一种基于功率同步的有功备用式电压源型光伏并网逆变器控制策略,阐述了其基本工作原理,给出了其关键控制方程、工作模式及切换逻辑。所提出的电压源型光伏并网逆变器不仅可向电网提供必要的频率及电压支撑,并可在电网发生故障时,具备独立向关键负载供电的构网能力。最后通过搭建的500 kW基于功率同步的电压源型光伏并网逆变器硬件在环实验平台充分验证了所提控制策略的有效性和正确性。

光伏并网逆变器在光伏电站中的应用及维护措施

随着“双碳”战略的实施,传统的石化能源已很难满足社会发展需求,因此新能源领域的发展迅速,主要代表为风能、太阳能,光伏发电以其绿色环保、可再生、安全可靠、维护成本低等优点,被广泛的应用。并网逆变器是光伏电站主要设备之一,光伏电站应合理应用光伏并网逆变器,使电网与发电装置相互连接,以提高太阳能发电效率,更加快速地解决能源以及环境问题。因此光伏并网逆变器的有效的运行管理和维护,是提高光伏电站的运行水平和经济效益的关键。文章分析了光伏并网逆变器在光伏电站中的应用,并提出了光伏并网逆变器的维护措施,以此来提升电网的安全稳定、供电可靠性。

不平衡电网电压下光伏并网逆变器功率/电流质量协调控制策略

不平衡电网电压下系统输出功率和电流质量是光伏并网逆变器重要的性能指标。首先分析不平衡电网电压下光伏并网逆变器电流谐波产生的机理和系统输出功率波动的原因,并进行量化分析。然后提出一种静止坐标系控制策略,采用瞬时功率直接计算电流参考指令,无需锁相环和电压/电流正负序分离计算,简化了控制结构。利用加权思想实现光伏并网逆变器功率/电流质量的协调控制,提高了系统运行性能。最后进行不平衡电网电压下的仿真和实验研究,结果验证了提出方法的可行性和有效性。

单相光伏并网逆变器建模与控制技术研究

对一种由Boost和带LCL滤波器的逆变电路组成的两级式单相光伏并网逆变器进行了研究。建立了前级电路的小信号模型,不含右半平面零点,且光伏阵列工作点变化不影响除转折频率外的幅频特性,简化了控制器的设计。后级采用双电流环控制策略:将滤波电容电流作为内环反馈量,实现LCL滤波器有源阻尼,并对两种实现方法进行分析比较;外环采用带谐波补偿的准比例谐振控制,实现并网电流零稳态误差控制,具有很好的跟随性能和抗干扰性能。基于能量平衡原理,推导了电压控制器输出到直流链电压的大信号模型,将系统校正成Ⅱ型系统,并引入复合控制,消除了稳态误差,增强了系统抗干扰能力。最后用Saber进行仿真,证明了建模和控制方法的有效性。

LCL型光伏并网逆变器电流内环控制方法

针对LCL型光伏并网逆变器存在的谐振问题,建立了电流内环的控制模型,并分析了其开环传递函数。由分析可知,采用逆变器输出电流反馈进行电流内环控制时,控制器中包含一个固有阻尼项,该阻尼项有利于提高控制系统的阻尼、抑制LCL滤波器的谐振。在此基础上,提出了一种基于逆变器输出电流反馈的准比例谐振(proportional resonant,PR)电流内环控制策略。该控制策略没有引入额外的无源阻尼和有源阻尼,仅使用逆变器输出电流反馈进行控制,便可有效抑制LCL滤波器的谐振问题,提高控制系统的稳定性。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

新型光伏并网逆变器电压型控制方法

将下垂控制应用于逆变器电压型并网控制系统中,可以实现逆变器在孤岛和并网两种运行模式间无缝切换。针对低压电力线的阻抗特点,提出新型光伏逆变器电压型并网控制策略。在阻性下垂控制的基础上增加功率环和直流母线电压环,解决电压控制型逆变器并网功率易受电网波动影响等问题,增强了光伏逆变器对功率的控制能力,满足始终以最大有功功率并网和维持直流母线电压稳定的要求。实验结果验证了所提控制方法的有效性。

光伏并网逆变器不平衡故障穿越限流控制策略

光伏并网逆变器不平衡故障穿越过程中出现的过流问题严重影响系统运行的可靠性。为了解决该问题,首先分析传统故障穿越控制方案存在过流现象的机理,然后对过流问题进行了量化分析。在此基础上提出不平衡故障穿越限流控制方案,在实现有功和无功功率灵活调节的同时,有效地解决了故障穿越过程中并网逆变器过流问题,提高了系统运行可靠性。最后对传统方案和文中提出的方案进行仿真和实验研究,结果验证了提出方法的可行性和有效性。

多机T型三电平光伏并网逆变器的环流抑制

针对多机T型三电平光伏并网逆变器的零序环流问题,在分析零序环流环路的基础上,建立零序环流的等效模型,并根据激励源的不同将零序环流分成3类:通态零序环流、开关零序环流和混合零序环流。提出一种共享中线的并联方案抑制通态零序环流,一种基于改进型LCL滤波器的并联方案抑制开关零序环流的高频分量。采用一种基于零序环流调节因子的控制方案抑制开关零序环流的低频分量,并确定调节因子的限幅范围,最后论证上述方案对混合零序环流抑制的有效性。搭建10?kW的多机三电平光伏并网逆变器样机,实验结果证明了零序环流模型分析和抑制方法的正确性。

光伏并网逆变器的间歇性频率扰动正反馈孤岛检测方法

传统无源孤岛检测方法存在检测盲区,有源孤岛检测方法虽然可以减小或消除检测盲区,但在一定程度上会影响电能质量。为了消除检测盲区并最大程度地减小其对电能质量的影响,文章提出了一种间歇性频率扰动正反馈孤岛检测方法。该方法每隔1s引入持续1个工频周期的微小频率扰动用于打破孤岛后可能发生的功率平衡状态。由于该扰动间隔时间长,持续时间短,因此对电能质量影响极小。根据IEEE Std.929-2000规定的最差情况进行孤岛测试仿真研究,仿真结果表明,文中的方法具有响应快速、无检测盲区、对电能质量影响极小等优点。

光伏并网逆变器的定频滞环电流控制新方法

提出一种用于光伏发电系统与公用电网并网的逆变器定频滞环电流控制新方法,该方法首先基于电网线电压空间矢量将复平面分为6个扇区,在每个扇区内实现两相开关解耦分别控制相应的线电流;然后,在控制相的下一个线电流误差周期到来时,计算并调节下一周期的滞环宽度以达到定频滞环电流跟踪,改善输出电流波形,提高控制精度。该方法的主要特点是不需要额外的模拟电路便可以实现开关频率的稳定。利用Matlab进行建模,仿真结果证明了该方法对稳定滞环开关频率是有效的,同时也表明该方法应用于光伏并网逆变器是可行的。

光伏并网逆变器最大功率传输控制研究

建立了光伏并网逆变器的EL功率模型。基于EL功率模型和无源控制理论,通过光伏阵列MPPT的最大功率计算光伏并网逆变器期望最大输出功率,利用阻尼注入方法设计了光伏并网逆变器无源功率控制器。该无源功率控制器可使光伏并网逆变器输出功率有效跟踪光伏阵列最大功率点的功率,进而实现最大功率传输;同时可实现网侧单位功率因数、电流低谐波。仿真及实验结果表明基于EL功率模型的无源功率控制器可实现光伏并网逆变器最大功率传输。

基于空间矢量的三相光伏并网逆变器解耦控制研究

提出一种基于电网线电压空间矢量的三相光伏并网逆变器解耦方法,将复平面分为6个扇区,在每个扇区内实现两相开关解耦,分别控制相应的输出线电流,实现电流跟踪,改善并网电流波形。最后,利用MATLAB建立三相光伏并网逆变器双环系统仿真模型,仿真结果证明了该方法的有效性。