光伏多功能并网逆变器不同出力状态下无功和谐波优化方法

利用光伏多功能并网逆变器所具有的电能质量治理、谐波谐振抑制的主动优势,结合逆变器在不同出力状态下光伏发电系统的输出特性,构建光伏多功能并网逆变器不同出力状态下的无功和谐波优化方法。在所提3层优化策略中,上层优化策略以光伏并网有功功率最大化为目标函数,中层优化策略以电压谐波总畸变率和电压偏差达到相应电能质量规定指标为目标函数,下层优化策略以电压谐波总畸变率和电压偏差最小为目标函数,并采用自适应蚁群算法进行求解。基于IEEE 33节点系统进行算例分析,结果表明:基于逆变器不同出力状态的优化方法可以有效改善电网的电能质量,较好地提升电网运行的经济性;在系统稳定运行的基础上,光伏多功能并网逆变器在不同出力状态下分阶段、分主次地治理谐波和调整电压偏差,治理效果更佳。

变权-混合决策评估的复合功能并网逆变器多目标协同优化控制方法

复合功能并网逆变器(multi-functional grid-connected inverter,MFGCI)在完成功率输出的同时,具备解决配电网中多种电能质量问题的能力,但该能力往往受其可用于电能质量治理的补偿容量的限制。以MFGCI的控制结构为基础,给出了无锁相环补偿指令电流及并网跟踪电流指令,提出了基于变权-混合决策评估的多目标协同优化方法,以更好适用于因新能源不确定性及非线性负荷接入导致的电能质量指标波动问题。构建了以电能质量补偿效果最佳和所需补偿容量最小的多目标函数,采用基于多目标人工蜂鸟算法(multi-objective artificial hummingbird algorithm,MOAHA)更新机制的优化算法,求解补偿各电能质量问题的最优容量分配系数,并通过多种场景下仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。

多功能并网逆变器的预测-等效滑模控制策略

为满足分布式发电系统中新能源消纳和电能质量治理的需求,对多功能并网逆变器(multifunctional grid-tied inverter,MTGTI)兼具电能质量治理功能的关键技术进行研究,针对传统控制方案中补偿电流检测方法精度不高、控制跟踪效果较差的问题,提出一种基于改进型滑模的整体控制方案。首先,将平均值算法引入基于FBD(Fryze-Buchholz-Depenbrock)功率理论的谐波及无功检测方法,提高了补偿电流检测的精度及响应速度,从而提升指令电流的准确度。然后,在滑模控制(sliding mode control,SMC)的基础上结合模型预测控制(mode predictive control,MPC),提出预测-等效滑模控制策略,进一步提高了多功能并网逆变器对复杂指令电流的高精度快速跟踪的控制性能。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台,在并网、负载不平衡、负载突变等不同状态下,验证所提整体控制方案的可行性及有效性。

光伏多功能并网逆变器迭代SMC+LADRC电流内环控制策略研究

针对LCL型三电平光伏多功能并网逆变器存在谐波谐振、系统抗干扰能力弱、电流跟踪精度低以及新型配电系统下负荷负载的多变复杂性等问题,设计了一种迭代滑模控制与三阶线性自抗扰控制相结合的电流内环综合控制器。首先,建立d-q坐标系下LCL型三电平逆变器数学模型;其次,设计迭代滑模控制与线性自抗扰控制电流内环控制器,并分析了综合控制器的传递函数、响应速度、跟踪精度和谐波谐振抑制能力;最后,通过仿真验证了文中所提综合控制策略可较好地抑制谐振和电流谐波畸变现象,且电流输出波形质量良好。

多功能并网逆变器及其在微电网电能质量定制中的应用

针对微电网电能质量的定制进行了研究,并研究了一种多功能并网逆变器拓扑及其控制策略以实现微电网电能质量的定制。给出了微电网电能质量定制的概念,阐释了其目的和意义;建立了多功能并网逆变器的数学模型并给出了其控制策略;提出了一种适合于微电网电能质量定制的多功能并网逆变器参考电流生成算法;给出了一种微电网电能质量综合评估的层次分析模型,提出了以补偿容量最少为目标的最优补偿方法,并利用拉格朗日乘子法进行了求解;最后利用PSCAD/EMTDC验证了多功能并网逆变器在微电网电能质量定制方面的可行性和有效性,并从技术性和经济性的角度探讨了多功能并网逆变器在微电网电能质量定制中的效益。

复合功能并网逆变器的线性最优控制

针对具有工频隔离变压器和LC滤波环节的三相复合功能并网逆变器,将其等效变换为带有LCL滤波器的逆变器结构。利用LCL滤波环节的状态方程建立小信号模型,提出了一种基于线性二次型理论的最优控制策略,在消除了LCL滤波器固有的谐振现象的同时,实现了对并网点PCC处谐波、无功和不平衡电流的补偿,提高了并网点处的电能质量。为了提高系统稳定性,给出了与线性最优控制相适应的前馈控制算法,并采用了无锁相环补偿电流和功率跟踪电流生成算法。利用电磁暂态综合分析程序PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

微电网中多功能并网逆变器的无线协调控制

多功能并网逆变器在实现可再生能源并网的基础上,还能利用其功率裕量补偿微电网内的谐波和无功电流。然而,单台并网逆变器所能投入的用于电能质量治理的功率容量是有限的。因此,如何有机地组织和协调微电网内的多台多功能并网逆变器,实现它们之间对网内谐波和无功电流的无互连线分摊,具有重要的研究价值。基于限幅控制,提出了一种能协调微电网内多台多功能并网逆变器分摊网内谐波和无功电流的无互联线控制策略。该方法通过对多功能并网逆变器所检测到的补偿电流dq轴分量进行限幅,实现谐波和无功电流在各台多功能并网逆变器之间按补偿容量分摊。最后,在一个微电网实验平台内,利用两台10kVA的多功能并网逆变器并联实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

电能质量变权综合评估及多功能并网逆变器多目标优化

光伏发电波动性和负荷随机性将引发电能质量评估指标的变化,多功能并网逆变器通常采用固化权重的综合评估指标及单目标优化控制方法,可能造成电能质量治理的劣化及剩余容量的利用率过低。该文利用混合变权原理改进的G1法,提出一种新的电能质量综合指标评估方法,该方法根据源、荷的动态变化,实时调整各电能指标的权重,实现对综合电能质量的客观评估。在此基础上,将电能质量综合指标最优和逆变器投入补偿容量最小作为目标函数,并对单项电能指标进行约束,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)实现多目标优化。最后在Matlab中验证所提策略的可行性和有效性。

多功能并网逆变器及其在接入配电系统的微电网中的应用

提出一种针对通过隔离变压器接入配电系统微电网的新型分布式电源多功能并网逆变器及其控制策略。综合运用瞬时无功功率理论和单位矢量的概念,根据分布式电源发电状态的不同,通过控制策略的设计,可以使多功能逆变器同时或分别实现由分布式电源向微电网注入功率的功能和在公在共连接点处进行谐波电流治理、负载无功补偿、负载三相不平衡和中性线电流补偿等并联型有源滤波器的功能。从而避免或减少对提高微电网电能质量装置的硬件投入,减少备总体积,使并网逆变器效益最大化。通过PSCAD仿真和实物搭建实验对该新型多功能并网逆变器及其控制策略进行验证,仿真和实验结果验证了相关设计的正确性和可行性。

基于多功能光伏并网逆变器的电能质量调节系统

针对分布式电网公共连接点处出现的谐波、无功和不平衡电流等电能质量问题,提出一种基于LCL滤波器的光伏并网发电与电能质量改善的复合控制策略,可以使多功能逆变器同时实现向分布式电网注入有功功率和对并网点处的谐波、负载无功、三相不平衡电流进行补偿。最大程度利用逆变器的硬件资源,减少硬件投入和设备体积,而达到改善公共连接点处电能质量的综合效果。并给出了一种无锁相环指令电流的生成算法,运用加权电流反馈控制设计了其并网电流跟踪器。最后,利用PSCAD/EMTDC验证了相关设计的可行性和有效性。

基于改进型重复控制算法的多功能并网逆变器设计

为使多功能并网逆变器能够在传输有功功率的同时实现电能质量治理的功能,提出一种基于改进型重复控制算法的内环控制器设计方法。为提高内环控制系统的动态响应能力,改进型重复控制器采用比例控制器与传统重复控制器并联的形式。通过对内环传递函数的分析,提出等效被控对象的概念,将并联的比例控制器等效成系统被控对象的一部分,由此分析了内环系统的稳定性、稳态误差以及动态性能,并在此基础上对重复控制器的参数进行设计。最后,通过仿真和实验验证了所设计的内环控制器能够实现对参考电流的快速精确跟踪,基于改进型重复控制算法的多功能并网逆变器具有优良的电能质量治理能力。

一种适用于新能源船舶的多功能并网逆变器

船舶电网电能质量不仅会影响设备的使用效率和可靠性,还会降低船舶运行的经济性和安全裕度,甚至威胁到船舶的安全性。随着船舶新能源技术的不断发展,各种新能源在船舶平台上的使用也给船舶电网电能质量带来一些新问题。文章分析了船舶电网电能质量的三个重要影响因素。基于改进型i_p-i_q法的谐波无功检测的思想,提出一种多功能并网逆变器控制策略——既能够充分利用逆变器的剩余容量,在完成并网的同时,还能够提供无功补偿、谐波抑制等多目标控制的一体化装置,对船舶电网电能质量进行分散式补偿和控制,不仅有效提高逆变器的利用效益,还节省宝贵的船舶空间,降低投资成本。该控制策略省去了低通滤波器,提高检测速度和精度,能在无中性线的船舶三相三线制系统中无需改变传统逆变器拓扑结构便能实现不平衡电流的补偿,最后通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。

分布式电网多功能并网逆变器控制策略研究

研究一种具有能够并网发电和电能质量补偿双重功能的多功能并网逆变器。此并网逆变器集成了向分布式电网注入有功功率和对并网点(PCC)处的谐波、负载无功、三相不平衡电流进行补偿等功能,可以同时并网发电和有效进行电能质量的治理。为此,进行了数学建模,并给出了相应的控制策略及指令电流生成算法,最后通过仿真进行验证。

三相降压/升压/升降压型多功能并网逆变电路

逆变技术在新能源开发和利用领域充当着极其重要的地位,在此提出一种三相降压/升压/升降压型多功能逆变电路,并对该逆变电路3种工作模式下的换流状态和调制方式进行了分析。然后,根据三相电网电压瞬时值的关系及并网要求,讨论了该逆变电路在各个模式下控制器的设计,并就如何将占空比分配到各个开关管进行了分析。当逆变器工作在降压模式时,一个开关周期内有3个高频管;工作在升压或升降压模式时,有两个开关管工作在高频状态,其余开关管都处于低频开通或关闭状态,并给出了各工作模式下抑制高频管开通损耗的办法。最后,通过仿真及实验对该逆变电路的可行性和稳定性进行了验证。

基于多功能并网逆变器的微电网电能质量研究

针对微电网中含有非线性、不平衡以及无功负荷,从而导致微电网的电压、电流发生畸变,引起谐波污染等电能质量问题。提出了一种能够实现并网发电和电能质量治理双重功能的多功能并网逆变器。集成了向分布式电网注入有功功率和对并网点处的谐波、负载无功、三相不平衡进行补偿等多种功能。最后,利用PSCAD/EMTDC验证了设计的可行性。

基于改进CPT谐波检测算法的MFGTI研究

随着分布式能源(DG)的大规模接入电网,再加上局部电网中含有非线性、不平衡以及无功特性的负荷,极大地恶化了微电网公共耦合点(PCC)处的电能质量。多功能并网逆变器(MFGTI)是在实现可再生能源并网的同时,复合了电能质量治理功能的并网逆变器。提出一种MFGTI的新型控制策略。所提改进的CPT谐波检测算法,利用二阶广义积分器(SOGI)对直流分量的抑制避免了直流分量对CPT谐波检测准确性的影响。此外,采用快速重复控制,提高系统的收敛速度。仿真和实验结果证明了该策略可有效提高并网点电流电能质量。

应用于中压配电网的碳化硅电力电子技术

新型碳化硅功率半导体器件在近些年来发展迅速,获得越来越多的关注。相较于传统硅器件,碳化硅器件由于材料属性在电压等级、开关速度等方面都有很大优势,将其应用于中压配电网中可以提升变换器效率和功率密度等性能,实现更多的并网功能。但由于碳化硅器件开关速度更快,在使用碳化硅器件的过程中,也会带来很大的挑战。对此,介绍了碳化硅器件的发展以及现状,总结了基于碳化硅器件的中压配电网电力电子装置的潜在优势;分析了碳化硅器件应用过程中,在封装、门极驱动、电磁干扰等方面的挑战以及技术现状,最后介绍了目前碳化硅器件应用于中压配电网的实际项目。