基于改进粒子群算法的光伏逆变器控制参数辨识

精准的光伏并网逆变器模型是研究大规模光伏接入下电力系统故障特性的重要工具。目的为了解决现有光伏逆变器仿真模型与实际工作中的光伏逆变器特性相差较大的问题,方法提出采用参数辨识的方法构建逆变器的辨识模型。以重庆云阳某1 MW光伏电站为实际参照模型,首先根据实际工作情况将逆变器的工作区间划分为3个阶段,利用数学扰动法分别对3个阶段中的待辨识参数划分灵敏度高低等级,并由此提出不同阶段不同灵敏度参数分步辨识策略;其次,分阶段采集实际光伏电站工作数据,对该数据进行分析处理,获得各待辨识参数的初始取值范围,设计同步辨识参数实验作为参照;最后提出改进的混沌遗传粒子群优化算法(chaos genetic algorithm of particle swarm optimization,CGAPSO)作为辨识算法,分步分工作阶段辨识相关参数,通过对比参数的同步辨识结果,验证所提方法的优越性,并将辨识结果代入仿真模型。结果结果表明,低灵敏度参数的同步辨识结果误差远超过可接受范围,而CGAPSO分步辨识出的相关参数误差皆在1.1%以下,精度远高于同步辨识结果。结论基于改进粒子群算法构建的辨识模型输出数据与实际逆变器工作数据契合度高,可准确反映逆变器实际工作特性。

考虑分布式光伏逆变器的低压配电台区过电压自动化治理

为满足低压配电台区各条线路存在差异性过电压时的控制需求,提出了考虑分布式光伏逆变器的低压配电台区过电压自动化治理方法。该方法控制性能良好,可有效完成低压配电台区过电压控制,提升台区电压稳定性。测试结果显示,电压控制偏差低于1.45%,台区网损电量结果均在15 kW/h以内,过电压自动化治理效果良好。

改进的光伏并网逆变器漏电流监测与抑制方法

针对光伏并网逆变器漏电流监测准确性低与输出幅值大的问题,本文提出了一种改进的漏电流监测与抑制方法。首先,分析了传统三相电流测量对漏电流监测的影响,提出了利用同轴导体的漏电流监测方法,提高了漏电流的监测精度。然后,分析了逆变器漏电流抑制机理以及参数失配对系统漏电流输出的影响。进而,提出了一种数据驱动的预测控制方法,结合预测控制多目标控制优点,消除了参数对漏电流的影响,在保证并网电流性能的同时,实现漏电流抑制。所提方法通过同轴导体提高了漏电流监测精度,并通过数据驱动方法降低了输出漏电流幅值。最后,通过实验验证了所提漏电流监测与抑制方法的有效性。

光伏逆变器通信协议自动匹配技术研究

在光伏逆变器等能源设备的通信中,Modbus协议是一种广泛采用的工业通信标准。然而,不同制造商和不同型号的光伏逆变器可能采用多种不同的通信协议,用户需要在光伏逆变器与光伏主站之间进行协议适配。为克服不同光伏逆变器制造商和不同型号设备间通信协议的差异,自动解析这些设备的通信协议,提出一种通信协议自动匹配技术。该技术不仅能快速接入已解析的协议,还能迅速解析和匹配新接入的协议。

船舶光伏并网逆变器主动谐波补偿研究

随着船舶污染问题的日益凸显与温室气体排放限制的日趋严格,将太阳能与传统能源相结合为船舶提供动力,在航运业已经开展了大量研究。然而光伏发电出力具有随机性和间歇性特点,船舶光伏并网逆变器往往无法以额定功率输出,存在动态容量剩余。另一方面,随着船舶电网中电力电子设备及非线性负载的比重逐渐增加,船舶电力系统谐波污染问题愈发严重。为解决上述问题,本文围绕将主动谐波补偿技术融入到船用光伏并网逆变器中展开深入研究,利用船舶光伏并网逆变器的剩余容量对船舶电网谐波进行主动补偿。

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。

基于数据回归的光伏并网逆变器非线性特征补偿控制方法研究

针对死区等非线性特征对光伏并网逆变器电能质量的影响,该文借助数据驱动的补偿方法与传统控制相结合,研究一种并网逆变器动静态特征优化方法。首先利用重复控制器作为数据在线训练的依据,从机理上阐明数据来源和数据的有效性;其次利用近似线性回归方法获得数据模型,降低了数据驱动方法对存储空间的依赖度,保障了必要的补偿带宽,并解决了数据应用的可实现性问题;再将该模型作用于传统低阶控制器的补偿回路,使系统在具备足够稳定裕度的前提下实现良好的控制精度。数据相关性分析以及实验结果证明了该补偿方法具有可实现性和有效性。

基于改进GAF-SE-ResNet的光伏逆变器开路故障诊断

针对光伏逆变器一维时序信号输入卷积神经网络时无法充分捕获时间和局部特征的问题,提出一种基于格拉姆角场(GAF)与改进的深度残差网络(ResNet)结合的光伏逆变器开路故障诊断模型。采用双通道GAF编码方法将一维电流信号映射为不同像素分布的二维故障特征图像,将特征图像作为ResNet的输入,保留了数据在时间维度的相关性。ResNet在卷积神经网络中引入残差模块来解决过拟合的问题,加入压缩和激励(SE)注意力机制改进残差模块后进行图像压缩、特征重用,增强了重要特征信息,使ResNet能更深入挖掘图像信息,充分捕获局部特征,结合Swish函数和Ranger优化器优化ResNet,大幅降低模型训练难度。实验结果表明,该方法对光伏逆变器开路故障诊断准确率达99.41%,与其他模型相比,具有更好的特征提取效果和诊断速度。

太阳光照环境对于光伏并网逆变器温升影响的研究

光伏并网逆变器需长期工作在太阳光照暴露环境中,目前关于太阳光照对于光伏并网逆变器运行稳定性的影响的相关研究却几乎没有,光伏并网逆变器的相关检测、认证也无光照条件方面的要求。但部分光伏电站的运维人员却发现光伏并网逆变器在较强光照条件下会出现降载、停机等故障,其引发的弃光限电问题愈发受到重视。本文通过研究在不同辐照度的太阳光照环境下光伏并网逆变器各部件温升的数据分析发现,在温升试验时,额外施加的太阳光照对光伏并网逆变器的温升有着额外的提升,且越高辐照度的太阳光照对光伏并网逆变器的温升影响越大。本文可为光伏并网逆变器的设计安装及电站运维提供参考。

具备无功输出能力的光伏逆变器IGBT可靠性分析

提出一种基于数据驱动的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)可靠性评估方法,根据光伏电源有功功率、无功功率、太阳辐照度、环境温度定量分析光伏逆变器IGBT可靠性。该方法利用LightGBM机器学习模型刻画IGBT工况和IGBT结温之间的非线性映射关系,有效解决了IGBT可靠性评估中IGBT结温计算耗时长、依赖模型参数的问题。最后,基于IEEE 33节点配电系统对参与配电网无功调控的光伏逆变器IGBT可靠性进行量化评估分析。

基于一致性算法光伏逆变器和储能分组协调电压控制策略

针对低压配电网中光伏逆变器(PV)无功控制和储能(ESS)有功控制未充分协调的现状,提出基于一致性算法的光伏逆变器和储能分组协调电压控制策略。首先,根据不同调压设备的电压-成本灵敏度F^(U-C),提出先利用光伏逆变器无功调压再利用储能有功调压,再根据不同节点调压设备的F^(U-C)对调压设备进行分组,提出优先利用F^(U-C)数值较大的分组参与调压;然后,在光伏逆变器无功调压阶段,组内以无功利用率为一致性变量,在储能有功控制阶段,组内以荷电状态(SOC)变化量为一致性变量,组间通过协调控制共同实现关键节点电压收敛至设定值;最后,利用含分布式光伏和储能的IEEE 14节点低压配电网进行算例仿真,验证所提分组协调控制策略的有效性和正确性。

基于盲源分离和机器学习的光伏并网逆变器故障诊断

针对光伏并网逆变器单个开关管发生开路故障不易察觉的问题,提出了一种基于盲源分离和机器学习的诊断方法。首先,采用FastICA算法实现单个开关管开路故障的判定;其次,提取旋转电流在时域和频域下的特征值;最后,以旋转电流特征值为输入、逆变器工作状态编码为输出进行机器学习模型训练,并对模型进行交叉验证。仿真实验结果表明,该方法的开路故障诊断准确率较高。

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。

模块化三相光伏逆变器及其分布式自适应升压控制策略

针对现阶段级联H桥二倍频电压纹波和功率失配所带来的一系列问题,提出一种基于四端口LLC的模块化三相光伏逆变器拓扑结构,可从根本上解决相间功率失配的问题,同时该拓扑能够抑制系统直流母线电压上的二倍频电压纹波。总结分析相内功率失配问题形成的本质原因,并提出一种分布式自适应升压控制策略,以提高系统应对相内功率失配的能力,扩展系统的稳定运行范围。分布式控制架构可减少各模块间的信息交互、降低控制系统的复杂性。仿真和实验验证了所提拓扑结构及控制策略的有效性。

基于镜像虚拟电阻技术的三相光伏逆变器直流电压波动抑制策略

针对光伏逆变器直流侧电容电压波动的问题,根据光伏逆变器直流电压波动的机理和其主要输出有功功率的特点,提出一种镜像虚拟电阻技术用以解决光伏逆变器直流电压波动的问题。该策略只需在逆变器正常工作的基础上增加少量计算,具有较高实用性。对于谐波分量,光伏逆变器等效为一个与基波等效电阻大小相等、方向相反的镜像虚拟电阻吸收电网谐波功率,同时可显著减小直流侧电压波动的问题。仿真和实物实验结果均验证了该策略的有效性。

太阳能光伏发电并网逆变器控制技术的应用

该文阐述光伏发电并网逆变器的控制方法,而后提出基于正弦波脉宽调制逆变技术的并网逆变器控制策略。该文旨在合理化解太阳能利用效率低下的问题,探寻出最佳的逆变器控制方法,实现零静态误差运行,并提升逆变器运行稳定性,从而将太阳能资源有效转化成为电能。

一种带飞跨电容的单相光伏逆变器

非隔离型逆变器存在的漏电流会增大系统损耗、产生安全隐患。研究了一种带飞跨电容的新型单相光伏逆变器,由5个开关管、一个飞跨电容和一个滤波器构成,结构简单,易于实现。逆变器交流侧与直流侧共地,可完全消除漏电流。针对该新型单相光伏逆变器,采用一种改进的单极性SPWM技术进行控制,优化了各开关管的控制逻辑,所有开关管只在半周期内高频调制,有利于减少开关管损耗。搭建了逆变器的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

基于光伏逆变器的电网谐波阻抗测量新技术

针对新型电力系统背景下电网谐波阻抗的测量需求,提出了一种基于光伏逆变器的新型电网谐波阻抗测量方法。所提方法不会对电网产生扰动,无需安装额外的测量设备,并且还能在阻抗测量过程中治理电网谐波。该方法在基波下控制光伏逆变器实现正常发电功能,在谐波下控制其等效为虚拟电阻。通过改变逆变器的等效虚拟谐波电阻值,测量并网点谐波电压的幅值,并结合最小二乘法来估算系统的谐波阻抗幅值。利用硬件在环实时仿真试验平台进行阻抗测量试验,测量结果与设定值相符,系统5次谐波阻抗的测量精度达99%,7次谐波阻抗的测量精度达97%,验证了所提方法不仅可测量系统多次谐波阻抗幅值,且能保证较高的测量精度。

计及DSTATCOM和并网逆变器协同的高比例分布式光伏配电网鲁棒控制策略

针对新型电力系统安全稳定运行过程中由于高比例分布式光伏接入配电网产生的电能质量问题,提出一种计及配电静止同步补偿器(distribution static compensator,DSTATCOM)和并网逆变器协同的高比例分布式光伏配电网鲁棒自适应控制策略。首先,建立DSTATCOM和并网逆变器的无功电压控制统一模型,以及计及系统出力及负荷随机性的配电网电压控制不确定系统模型;其次,采用灵敏度分析方法,考虑节点受其他分布式光伏注入功率的影响情况,并结合鲁棒H∞性能约束,设计DSTATCOM和并网逆变器的鲁棒电压控制策略;然后,计及分布式光伏的有功功率削减,构建鲁棒自适应控制策略;最后,搭建含DSTATCOM和高比例分布式光伏的IEEE 33节点系统模型进行仿真分析。结果表明,所提策略能够实现DSTATCOM和并网逆变器对配电网电压的协同控制,并具有较强的自适应能力。

基于DSP的20kW单相并网光伏逆变器

介绍了光伏并网逆变器的基本原理,给出了基于DSP控制的20kW单相并网逆变器的软硬件设计方案和实验结果。逆变器的效率达到了93%。