风电场并网对电网电能质量的影响及治理措施

电网作为电力供给的主要媒介,在电力输送中具有重要作用。如何降低其他电力因素对电网电能的不良影响、提升电网整体供电质量是当前电力行业急需解决的关键问题之一。文章简要分析了风电场运行的特点,并总结了风电场并网对电网电能质量的影响。同时,从应用改善无功补偿技术、做好风电场发电预测工作和轻型直流输电连接电网的使用等方面入手,探讨了完善风电场并网和提升电网电能质量的可行策略。此外,总结了降低风电并网对电能质量影响的实践策略,旨在提高风电场并网的运行水平,避免发生电网安全事故。

弱电网条件下锁相环对LCL型并网逆变器稳定性的影响研究及锁相环参数设计

为了保证并网逆变器的进网电流与电网电压同步,需要通过锁相环对电网电压进行锁相,并利用检测出的电网电压相位生成电流基准。该文以单相LCL型并网逆变器为例,建立锁相环的小信号模型,并根据该模型推导并网逆变器基于阻抗的稳定判据。通过分析该判据可知,在电网阻抗可忽略不计时,锁相环对并网逆变器的稳定性无影响;当电网阻抗不可忽略时,锁相环带宽、并网电流幅值给定和输出功率因数都会影响系统的稳定。为了保证系统在弱电网下的稳定性,给出一种基于相角裕度要求的锁相环参数设计方法,并进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性。

三相光伏并网逆变器控制策略

在三相光伏并网逆变应用中,如何改善并网电流质量是备受关注的问题。采用LCL滤波器并网虽然提高了滤波效果,减小了滤波器体积,但是控制变得复杂。结合现有控制方法,本文提出了在dq同步旋转坐标系下带有电网电压前馈的比例积分(PI)级联比例谐振(PR)控制思路。建立了dq系下的三相逆变器模型,进行了控制器的分析推导,采用电压前馈改善了并网接入时的动态特性,通过PI实现了并网电流的无静差跟踪控制,级联PR实现了对特定谐波分量的有效抑制。最后,进行了仿真及在实际100kW光伏阵列下的并网逆变测试,实验结果表明该控制方案可以实现并网电流的平滑起动,能有效地降低并网电流的谐波含量。

基于状态观测器的LCL滤波器型并网逆变器状态反馈最优化设计

LCL滤波器对开关纹波有更好的抑制效果。但由于是三阶系统,传统的控制方法很难对其产生的谐振峰进行抑制。本文在建立改进型离散状态空间方程和改进型观测器的基础上,利用观测值反馈,通过极点配置实现了整个系统的最佳阻尼,在不增加传感器数量的同时明显改善了系统的动态响应。在理论上分析了闭环极点对状态观测器极点配置的影响、状态观测值反馈的稳定范围以及系统参数变化对稳定性的影响。最后在10kW并网逆变器样机上证实了所提出的方案对系统动态和稳态效果的改善,验证了所提出方案的可行性和可靠性。

基于电感电流控制的单相Z源逆变器并网实现

常用的Z源逆变器电容电压控制中存在右半平面零点,致使系统阶跃响应出现负调,控制器的设计过程复杂化。针对上述问题,提出一种新的控制策略,通过控制Z源电感电流实现Z网络稳压输出。以单相Z源逆变并网系统为例,首先利用状态空间平均法建立小信号模型,分析得知控制至电感电流的传递函数中不含右半平面零点,因此电流控制器的设计相对简单。然后详细介绍了Z源电感电流控制器和并网电流控制器的设计,并通过Matlab/simulink仿真和RT-LAB实验验证了所提控制策略的有效性,具有一定的实用价值。

小功率单相并网逆变器并网电流的比例谐振控制

针对小功率单相并网逆变器传统网压前馈的PI(比例积分)控制器在跟踪正弦电流指令时存在稳态误差和抗干扰能力差等方面缺陷,文中给出了一种PR(Proportional-resonant比例谐振)控制器,并在稳定性、稳态误差和抗干扰性能上比较了PI和PR两种控制器.最后,搭建了仿真和实验平台,对理论分析结果进行验证.结果表明PR控制器在单相并网电流控制更具有优越性.

光伏并网逆变器的分析与研究

光伏阵列产生的是直流电能,需要通过逆变器把直流电转换成交流电才能并到电网。并网逆变器作为光伏阵列与电网的接口装置,起着关键的作用。随着光伏发电系统的发展,并网发电系统中使用的逆变器得到了越来越多的关注。从并网逆变器的技术要求出发,对工作原理、拓扑结构、控制策略等方面进行了详细阐述,比较了不同类型逆变器的优劣及控制效果;并对光伏阵列输出的最大功率点跟踪功能作了简单的介绍。指出了并网逆变器正朝着高效率、智能化、数字化的方向发展。

光伏LCL型并网逆变器的积分滑模容错控制策略

针对光伏LCL滤波并网逆变系统中参数的不确定性故障和外界干扰故障,对系统在不确定性和执行器故障情况下的数学模型进行重构,提出一种基于高阶滑模观测器的连续积分滑模容错控制方法,该算法设计一个高阶滑模状态观测器,可对故障状态进行有效估计,以抑制故障的不利影响。结合滑模控制原理构建一个连续积分滑模控制器,设计系统控制分配律,并推导出系统故障的稳定条件,采用Lyapunov函数证明闭环系统的稳定性。通过仿真验证所提控制策略的有效性。

大规模并网型风电场等值建模研究现状

风电场等值模型的建立有助于对含有大规模风电接入的电网进行稳态运行以及各种稳定性问题的分析研究。介绍了风电场等值建模的基本思想,基于国内外关于大规模并网型风电场等值建模的研究现状,对风电场稳态和动态的各种等值建模法进行了简要的分析和综述。

弱电网下单相光伏并网逆变器锁频环同步方法

弱电网的主要电气特性之一为高电网阻抗。高电网阻抗易导致电网电压波形畸变,畸变的电网电压会使光伏并网逆变器锁相环出现偏差甚至失效,并导致并网电能质量变差。针对这一问题,以LC型单相光伏并网逆变器为研究对象,提出采用基于2阶广义积分器锁频环(second order generalized integrator frequency locked loop,SOGI-FLL)同步方法来实现逆变器与弱电网的同步。在分析不同电网状态尤其是弱电网对逆变器影响的基础上,详细阐述SOGI-FLL的工作原理和实现方法。仿真和实验结果表明,该同步方法在电网电压扰动及过零点震荡情况下均可稳定可靠工作,对电网电压变化具有较强的鲁棒性和适应性,与传统过零同步方法相比,SOGI-FLL同步方法可提高弱电网下光伏并网逆变器的可靠性。

滑模变结构控制在含分布式电源的配网中的应用

介绍了分布式电源并网后对配电网产生的影响,以及简化的含分布式电源的配电网模型。针对分布式发电的并网接口技术,引入滑模变结构控制系统以减轻分布式电源对配网产生的影响,并设置一定宽度的滞环带宽来消除滑模变结构控制中由于切换频率过高而带来的抖振问题。仿真结果表明该方法在一定程度上提高了分布式电源电压突变后恢复稳定状态的速度和效果,保证了电网的供电质量和安全可靠性。

双谐波注入的弱电网阻抗在线检测方法

弱电网的主要电气特性之一为高电网阻抗,电网阻抗的增大会改变控制系统受控对象的模型阶数,影响逆变器控制环路增益、带宽和控制性能,对光伏逆变器并网电能质量和稳定运行带来不利影响.为实现电网阻抗的在线检测以进一步优化逆变器控制策略,以弱电网下单相光伏并网逆变器为研究对象,在对其控制系统进行建模与分析基础上,研究基于谐波电流注入的电网阻抗在线检测方法.首先从理论上对单谐波电流注入法和双谐波电流注入法进行对比分析;进而从仿真角度对两种方法在检测精度、逆变器并网电流THD值影响方面进行验证;最后选定双谐波电流注入法作为主要研究方法,该方法周期性地向电网注入两种不同频率的谐波,利用检测元件获得并网点处的电压和电流信息,经由傅里叶分析处理后可得电参量中所包含的特定次谐波分量,进一步计算可得电网阻抗的实时值.实验结果表明:双谐波电流注入法可以实现对电网电阻和电感的准确辨识,与传统单谐波注入法相比,该方法不仅无需计算相角信息,同时具有更高的检测精度.

单相太阳能光伏并网发电系统的仿真研究

在进行系统试验之前都需要基于仿真软件,搭建系统仿真电路,根据系统实际参数进行仿真实验以验证参数设计的正确性。基于3 kW的单级式单相太阳能光伏并网发电系统,在MatlabR2006a/Simulink仿真环境下,先将系统的三个模块:光伏阵列、并网逆变器和控制系统分别独立仿真,最后把它们组合起来建立整个系统的仿真模型,仿真结果验证了系统设计的正确性。这种仿真方法对相关系统的仿真具有一定的参考价值。

海洋核动力平台电网安全问题及保护技术研究

海洋核动力平台电力系统是发电、站内供电和系统外送电能高度集成的独立电力系统,具有工作环境恶劣、故障形式复杂、设备维修困难、电能中断敏感等特点。结合理论分析与仿真实验对海洋核动力平台电网安全问题及相关保护技术进行分析研究。提出协同多模接地控制的中性点接地方式、平台网源直连系统接地保护方法、串接小容量变压器预充磁方案以及基于Petri网和MPGA(多种群遗传算法)的网络重构方法。研究结果拟为海洋核动力平台电力系统的工程设计和保护方案提供技术支撑。

并网风电场发电可靠性的新的评价指标

随着风电场规模化的发展,风电场并网可靠性问题日益突出。由于风电与常规电源相比具有很强的随机波动性,常规电源的可靠性评估指标已不适用于风电,因此研究和制定评价风电的可靠性指标愈加重要。本文在分析风电场可靠性影响因素的基础上定义了风电场容量有效度(CVC)、风电场发电密集度(GIC)、风电场运行安全度(OSC)、风电场相对效益系数(RBC)四个指标分别从充裕性、连续性、安全性、经济性四个角度评价了风电场发电可靠性,并给出了每个指标的定义公式。这些指标的提出,对研究风电的经济性和真实价值具有重要的参考价值,并且对风电场的运行规划具有指导意义。

单级式单相太阳能光伏并网逆变系统的设计

对于太阳能光伏并网逆变系统,转换效率是至关重要的。目前系统采用得比较多的是多级式变换的拓扑结构,虽然这种结构控制相对简单,但转换效率由于变换级数的增加而难以提高。而单级式拓扑结构具有电路简单、可靠性高和高效低功耗等诸多优点,随着现代电力电子技术以及数字信号处理技术的飞速发展,系统拓扑结构引起的控制困难正在逐渐被克服,单级式拓扑结构越来越多的成为太阳能光伏并网逆变系统设计的首选。该文设计一3KW的单级式单相太阳能光伏并网逆变系统,在Mat-labR2006a/Simulink仿真环境下进行仿真实验,验证了系统设计的正确性。

基于PSIM的光伏并网系统的仿真研究

系统仿真对于系统的设计具有指导作用,通过对光伏阵列数学模型的分析,在PSIM仿真环境下,分别建立光伏阵列模型、最大功率点跟踪(MPPT)实现模型及并网控制实现模型,并对各个模块进行仿真,仿真结果验证了系统的光伏阵列特性、MPPT实现以及安全并网实现的正确性,对于光伏系统的仿真具有一定的参考价值。

弱电网条件下LCL型三相光伏并网逆变器研究

针对常规并网逆变器在弱电网环境下易出现不稳定情况,在考虑电网阻抗变化条件下设计LCL型滤波器网侧电流及电容电压双闭环控制策略。基于LCL型光伏并网逆变器拓扑结构,在dq同步旋转坐标系下建立数学模型,进行解耦及控制器设计。分析电网阻抗变化对LCL型滤波器的影响,给出一种考虑不同电网阻抗条件下锁相环扰动的系统参数设计方法。最后通过仿真验证理论推导的正确性和可行性,以及三相光伏并网逆变系统的稳定性和鲁棒性。

低频相位扰动法在多机并联系统中的孤岛检测研究

孤岛效应会对分布式发电系统的安全造成严重危害,所以孤岛检测功能是分布式发电系统必须具备的功能之一。介绍了低频相位扰动法的原理,理论分析了低频相位扰动法在多逆变器并联运行条件下产生稀释效应的机理并在MATLAB/Simulink中进行了仿真验证。仿真结果表明:各逆变器输出电流中的扰动不同步是造成低频相位扰动法产生稀释效应的原因,严重时导致孤岛检测失败。针对导致稀释效应的多逆变器非同步并网问题提出了一种基于通信方式的解决方案。

弱电网下LCL型滤波光伏并网逆变器的控制研究

电网含有较丰富的电网电压背景谐波和较大的电网等效阻抗,会对光伏并网逆变器的入网电流质量和系统稳定性产生影响。以LCL型滤波单相光伏并网逆变器的双环无源阻尼控制方案为例,指出常规电网电压比例前馈控制在弱电网条件下不能完全消除电网电压谐波的影响,且系统稳定性会受到电网阻抗变化的影响。文章提出了一种通过并网电压完全补偿的全前馈控制策略,该方法能够使得电压谐波对入网电流的影响降至最低,并且控制稳定性也不受电网阻抗的影响,对弱电网有很强的适应性,仿真实验验证了该控制策略的有效性。