基于阻抗源变换器的光伏直流升压汇集系统

针对大型光伏电站直流升压汇集技术挑战,提出一种计及阻抗网络概念的新型光伏直流升压汇集系统解决方案。该方案以一种阻抗型多模块串联式直流升压变换器为核心,具备多路最大功率点跟踪(MPPT)与高增益升压变流一体化功能,从而无需低压直流母线与专用MPPT装置,结构清晰可靠,便于内部故障隔离与整站动态控制。阻抗网络的引入,一方面具备灵活调压能力,可有效地解决输入光伏阵列间功率不均衡问题,具备良好运行适应性;另一方面具备抵御直通短路故障能力,可以大幅度提升电力电子系统运行可靠性。详述了系统架构、核心直流升压变流器拓扑、工作原理与控制方法。针对光伏阵列输出功率均衡与不均衡两种典型工况,对该系统进行仿真验证。仿真结果表明所述理论分析正确可靠,该系统对于未来直流光伏电站的推广应用具备潜在应用价值。

大型光伏电站直流升压汇集接入系统建模与数字仿真

以大型光伏电站为主要研究对象,针对性地研究其汇集系统.通过分析多种现有光伏电站换流器接线方式的优缺点,提出一种新型的大型光伏电站直流升压汇集系统拓扑;建立基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)技术的高变比DC/DC换流器和DC/AC换流器拓扑,并对大型光伏直流升压汇集接入系统进行建模及数字仿真;基于系统直流侧故障的原理和模型短路故障状态,比较、分析仿真结果,总结出故障特性.研究成果可为直流升压汇集系统新型设计及基于MMC的多类型换流器控制提供参考与借鉴.

光伏电站直流升压汇集接入系统接地方式分析

随着柔性直流输电技术、直流保护技术的发展,光伏电站直流汇集方式逐步得到研究与应用。光伏电站直流升压汇集接入系统由高变比DC/DC换流器、DC/AC换流器及直流线路构成,但光伏直流升压汇集接入系统接地方式目前还没有形成统一的标准。基于含多类型换流器的直流系统,结合直流升压汇集接入系统拓扑结构,分析了高频变压器、双端直流输电单元中性点、滤波器及升压隔离变压器接地的特性,继而提出了一种光伏直流升压汇集接入系统接地方式选择与确定的方法,并利用理论分析与仿真计算相结合的方法校验了接地方案,通过分析故障特性,提高了接地方式选择的合理性与可靠性。

基于控保协同的光伏直流升压汇集系统直流故障判别方法

光伏直流升压汇集系统由于内部直流变压器间特殊的串联形式,正常运行时直流变压器汇集端口电压、电流随光伏单元出力变化而波动,当在系统出力较小且直流侧发生较大过渡电阻故障时,故障特性与正常运行出力波动的暂态过程类似,系统故障特征不明显,保护难以实现故障的准确识别。针对上述问题,设计了基于控保协同的无通信直流故障检测方案。在分析直流变压器谐波产生机理的基础上,通过改变其载波频率产生谐波扰动,并根据谐波流通路径差异实现对系统故障工况的可靠检测。PSCAD仿真结果表明,所提方法仅利用换流器本地量测信息即可实现汇集系统直流故障的可靠识别且不受光伏出力影响。

光伏直流升压汇集系统断线故障特性分析

光伏电站采用直流汇集方式能够解决采用交流汇集方式时的宽频域振荡问题和线路损耗大的问题,但是现有文献对直流升压汇集系统的故障特性特别是断线故障特性研究很少。针对基于IPOS结构的直流升压变换器单元的光伏直流升压汇集系统,提出了系统断线故障发展过程中,非故障线路上存在故障电流的特性。首先,分析了非故障线路上故障电流产生的机理;其次,按照故障点位置的不同,对故障电流引起的系统电压电流变化特性进行了分析,并推导了故障电流的计算表达式;再次,从继电保护的角度分析了故障电流对直流升压汇集系统的影响;最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了直流升压汇集系统进行了仿真,验证故障特性分析的正确性。

大型光伏电站直流升压汇集接入系统协同控保体系与方案研究

大型光伏电站直流升压汇集接入系统由多类型换流器与直流电缆构成,其故障特性受换流器控制策略影响,传统保护分区方式与保护方法难以适用。基于直流升压汇集接入系统的拓扑结构及其电力电子器件的可控性,提出了控制保护融合的控保分层分区与协同方案。首先,从系统功能需求角度,研究了大型光伏电站直流升压汇集接入系统控保功能分层原则,从保障系统安全稳定运行角度,研究了其控保分区划分原则,并提出了相关保护配置方案;其次,为了使控保协同配合保障大型光伏电站直流升压汇集接入系统安全可靠运行,研究了控保协同机理及控保协同原则。所提协同控制保护体系与方案不仅为大型光伏电站直流升压汇集系统提供了一体化的故障管控方法,还可为直流配电网、微电网保护方案提供借鉴,具有良好的参考价值。