基于多次采样的中压大容量逆变电源建模及控制参数全局优化

中压大容量逆变电源可以实现中压直流至低压交流的电能变换,如何在低开关频率下实现较高的动态响应能力是其核心瓶颈问题之一。针对上述问题,该文尝试引入多次采样控制技术。首先,建立中点钳位(NPC)H桥组合式三相逆变电源主电路的状态空间平均模型,并基于Pade近似建立考虑多次采样的逆变电源系统级闭环模型。然后,基于上述模型分析不同采样次数下系统的动态特性,分析结果表明,多次采样能增大系统带宽、降低系统超调量和扩大系统控制参数的选取范围;进一步提出基于闭环带宽的采样次数选取方法。再次,分析闭环系统对控制参数的灵敏度,进而对控制参数进行全局优化。最后,通过等比例缩小实验平台验证了该文所提方法的有效性。

考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化

在保证光伏电源有功出力最大的情况下,将光伏逆变器的剩余容量作为连续可调的无功电源研究了含光伏电源的配电网无功优化问题。在分析光伏发电出力随机性和不确定性的基础上,建立了光伏电源出力的概率分布模型,并以配电网有功网损和总电压偏差之和最小为目标函数,建立了考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化模型,采用线性递减权重粒子群算法(Lin WPSO)对离散变量进行处理,并寻求无功优化最优解。通过IEEE33节点系统算例仿真,验证了本文所提出的模型和方法更接近实际,可以有效降低配电网总电压偏差,改善配电网电压水平,降低配电网有功网损,验证了本文模型和方法的正确性和有效性。

大容量单相逆变装置并联技术的分析

HT-7U全超导Tokamak核聚变实验装置等离子体环在垂直位移方向上有着固有的不稳定性。为了实现垂直位移方向上的稳定,给主动控制线圈供电的功率放大器的响应速度必须具有快速性。根据实验装置对功率放大器提出的要求,此功率放大器技术属于低电压、大电流的单相逆变电源装置。为此该文提出一种基于非隔离模式单相逆变装置并联技术的拓扑结构,不仅能够实现单相逆变器在异步控制模式下的积木化操作,而且通过合理地选择输入电源的组数,实现冗余技术,提高系统的效率和可靠性。最后通过Pspice8.0仿真和小功率的台面实验,证明此方案是可行的。

考虑逆变器容量约束的广义负荷建模研究

针对广义负荷建模中逆变器容量限制带来模型泛化能力变差问题,对逆变器容量限制影响并网点广义负荷故障响应的机理进行了分析,提出将分段函数拟合的思想应用于广义负荷人工神经网络类模型的训练,即将各故障样本进行联合训练以同时学习其不同的分段特性。最后建模仿真结果表明所提方法能够同时较好地提高人工神经网络模型在广义负荷建模中的泛化能力和稳定性。

基于逆变调压型双向动态无功补偿装置研究

提出了一种新型动态无功补偿装置,能以较小的逆变容量来实现系统的动态无功补偿,达到提高系统功率因数和电压稳定性的目的。装置以低压系统母线的电压和流过的无功为控制对象,通过控制逆变器的输出电压调节补偿电容器或电抗器两侧的电压,从而动态调节它们吸收或发出的无功的新型SVC。通过与固定补偿的结合,它能以很小的逆变器容量实现较大范围的双向动态无功补偿,降低了装置成本。利用PSCAD/EMTDC仿真平台对该补偿方式进行建模仿真,结果验证了该补偿策略的可行性和有效性。

大功率400Hz逆变电源数字控制设计

为了实现大容量中频逆变器的数字控制,在两级H桥结构基础上,分析了数字控制时由采样、计算及脉宽调制过程产生的延时及其对系统性能的影响。采用P+谐振控制,通过在连续域设计中引入等效延时环节的方法,对数字控制参数进行了设计。建立了一个100kVA的400Hz/115V逆变器仿真模型,通过离散数字仿真对所提出的方法进行了验证。采用DSP和现场可编程序门阵列(FPGA),以同一个正弦信号为参考,生成了单更新采样和双更新采样时的PWM波形,得到各波形基波分量与参考信号的相位差,与理论分析相一致,证明了延时分析的正确性。

两单元五开关级联H桥逆变器及其调制策略

大容量中频逆变电源对输出电压波形质量要求较高,且存在开关器件损耗较大的问题。结合两单元级联H桥逆变器和五开关五电平逆变器,得到改进的逆变拓扑,即两单元五开关级联H桥逆变器,并给出了与之对应的改进载波移相正弦脉冲宽度调制策略。改进后的拓扑不仅具备两单元H桥级联逆变器能够实现较高等效开关频率的优点,而且具备五开关五电平逆变器使用开关器件少、输出电压电平数多、总谐波失真小、器件损耗小等优点,因此较适合于大容量中频逆变场合。最后通过Matlab/Simulink平台搭建了两单元五开关级联H桥逆变器的仿真模型,仿真结果验证了理论的正确性。

PWM型动态无功补偿技术的研究

提出了一种新型的可连续调节的PWM型动态无功补偿技术,以较小的逆变容量实现了系统的动态无功补偿。该补偿装置主要包括PWM调压电路和电容器组两部分。PWM调压电路输出侧与补偿电感串联后直接并入电网,通过检测计算出电网电流中所含的基波无功电流分量,利用PWM脉宽调制技术控制PWM调压电路的开关占空比,使补偿器输出相应的无功电流,从而动态连续补偿电网无功。该装置不仅实现动态无功补偿,而且补偿的过程中动态响应速度快,向系统注入的谐波含量小。

光伏并网系统参与电压调节的有功和无功协调控制策略研究

针对配电网线路阻抗大、分布式光伏并网系统无功调压能力有限,导致光伏电源在有功出力较大时并网点(PCC)电压越上限问题,在深入分析光伏系统PCC电压特性基础上,提出一种光伏逆变器有功和无功协调控制策略。在该控制策略下,光伏系统实时跟踪监测PCC电压变化,PCC电压不越限时,逆变器按最大功率点跟踪(MPPT)输出;PCC电压越上限时,优先利用逆变器剩余容量进行无功调压,若剩余容量不足,调节逆变器有功输出,并动态计算有功、无功最佳输出值,保证将PCC电压调节至满足要求的前提下,实现逆变器有功输出最大化、无功输出最佳化。算例结果验证了控制策略的有效性。

计及分布式光伏有功削减的配电网全局电压综合优化策略

提出一种考虑有功削减的分布式光伏主动参与配电网长时间尺度电压优化控制策略。在光伏最大化输出有功的前提下利用光伏逆变器剩余容量完成各时段无功优化,若优化后仍有电压越限,则在静态无功优化结果的基础上优化削减光伏有功输出,释放更多无功容量用于电压优化调节,得到全网最佳电压分布。考虑到光伏和负荷出力的不确定性,利用复仿射方法建立各时段功率输出模型。采用Ybus潮流计算与线性递减权重粒子群相结合的算法对优化模型进行求解。选取IEEE33节点系统进行算例分析,算例结果验证了所提优化策略的有效性。

高收益要靠技术创新,好质量有赖精细设计

过去几年来，中国光伏制造业在降低成本上取得了瞩目的成绩，无论是光伏组件还是光伏系统，造价比起7年前都下降了80％以上，然而除了降低制造成本，提高系统效率和系统发电量也是降低光伏度电成本（LCOE）的有效方法，还有很大潜力可挖。通过光伏应用技术创新，使光伏度电成本再下降30％～40％是完全有可能的。通过制造业和应用技术创新，2020年就有可能使光伏发电全面达到平价上网。详细介绍了光伏一逆变器最优容量比、太阳跟踪器及反向跟踪技术，以及其他提高系统发电量的措施，有分布式最大功率跟踪（MPPT）或组串逆变器、光伏电站智能运维系统、提高光伏电站的能效比等。