H6 Non-isolated Full Bridge Grid-connected PV Inverters With Low Leakage Currents

为满足非隔离光伏并网发电系统对共模漏电流的限制，提出一种六开关逆变器拓朴（H6拓扑）。所提出的H6拓扑在功率传输模态时，进网电流半个工频周期流过3支开关管，而另半个工频周期流过2支开关管，故相对于H5拓扑，降低了通态损耗，有利于热应力均衡，且仍满足续流阶段光伏电池输出端与电网脱离的要求。详细分析拓扑的工作原理，并推论给出H6非隔离光伏并网逆变器的其它3种拓扑结构；比较分析了H5拓扑、Heric拓扑和H6拓扑的损耗和成本。通过1kW通用样机平台对比验证了上述3种拓扑的效率和共模特性。实验结果表明，H6拓扑的变换效率高于H5拓扑、但略低于Heric拓扑，共模特性优于Heric拓扑、但略劣于H5拓扑。

A Review of Novel Leakage Current Suppression Techniques for Transformerless Photovoltaic Inverters

漏电流抑制是无变压器型光伏并网系统需要解决的关键问题之一。VDE-0126-1-1标准规定,漏电流高于300 mA时光伏并网系统必须在0.3 s内从电网中切除。为了解释漏电流的根源,建立系统共模电压数学模型,在此基础上分析漏电流产生的原因,探讨不同调制策略对漏电流的影响,然后介绍几种典型的、能够有效抑制漏电流的电路拓扑结构,并分析各种拓扑的工作原理和特点。最后对漏电流抑制技术方面的发展趋势做了展望。

Extended Quality Characterization of Grid Connected PV Inverters

The overall performance of photovoltaic （PV） inverter imphes many different technical issues.One of the key criterias is based on the measurement of the conversion and the maximum power point tracking （MPPT） efficiency and its applicable evaluation in practice.Intense work has been done in the last few years to formulate applicable standards for measuring static and dynamic efficiencies worldwide.Besides that,this work is presenting on novel methods of analysis on non-trivial system characteristics impacting the final evaluation on the overall performance of the PV inverter.The elaborated testing procedures for complex system behavior under highly nonlinear conditions （unintentional partial shading, mismatching of DC strings） are explained and characterized.With the help of experimental results, the exclusive impact on the overall efficiency is illustrated and helpful statements are given on the resulting technical characteristics of MPP strategies.

Performance and Efficiency Simulation Study of a Smart-Grid Connected Photovoltaic System

The availability of non-renewable energy sources such as crude oil, natural gas, coal etc., is fast diminishing. So the renewable energy sources such as solar, hydropower, geothermal, wind, tidal energy, are gaining more and more importance. Many new developments to convert these renewable energy sources into usable forms are taking place. Most renewable energy sources are used to produce electricity. In this paper, a performance and efficiency simulation study of a smart-grid connected photovoltaic system using Chroma DC programmable power supply, AC programmable source and an Aurora Inverter is proposed. The simulation is performed in MATLAB environment where the Current-Voltage (I-V) and Power-Voltage (P-V) curves from the solar array simulator are generated and plotted. The proposed topology has been verified with satisfactory results. In addition, temperature and irradiance effects on I-V and P-V characteristic curves are verified. Also, the efficiency curves of the photovoltaic grid interface inverter are generated in the study. The MATLAB code developed in this paper is a valuable tool for design engineers comparing different inverters, calculating the optimum efficiency of a given inverter type.

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RBF神经网络的光伏并网系统自适应等效建模方法

针对广义负荷建模中的光伏并网系统模型难以适应不同逆变器控制和频率扰动的动态响应问题,提出了一种基于径向基函数(radialbasisfunction,RBF)神经网络的光伏并网系统自适应等效建模方法。首先,建立了光伏并网逆变器不同控制策略响应波形的检测判据。然后,构建了以电压-频率扰动为输入,有功功率和无功功率为输出的光伏并网系统RBF神经网络模型。最后,在Matlab/Simulink中搭建了光伏并网系统模型,并将其接入IEEE14节点配电网进行仿真验证。结果表明,构建的光伏并网自适应等效模型能够有效辨识电压频率给定控制、有功无功给定控制、下垂控制策略类型,能够准确反映光伏并网系统在不同电压、频率扰动下的有功功率、无功功率的动态响应特性。

The Resonance Suppression for Parallel Photovoltaic Grid-connected Inverters in Weak Grid

Obvious resonance peak will be generated when parallel photovoltaic grid-connected inverters are connected to the weak grid with high grid impedance, which seriously affects the stability of grid-connected operation of the photovoltaic system. To overcome the problems mentioned above, the mathematical model of the parallel photovoltaic inverters is established. Several factors including the impact of the reference current of the grid-connected inverter, the grid voltage interference and the current disturbance between the photovoltaic inverters in parallel with the grid-connected inverters are analyzed. The grid impedance and the LCL filter of the photovoltaic inverter system are found to be the key elements which lead to existence of resonance peak. This paper presents the branch voltage and current double feedback suppression method under the premise of not changing the topological structure of the photovoltaic inverter, which effectively handles the resonance peak, weakens the harmonic content of the grid current of the photovoltaic grid-connected inverter and the voltage at the point of common coupling, and improves the stability of the parallel operation of the photovoltaic grid-connected inverters in weak grid. At last, the simulation model is established to verify the reliability of this suppression method.

基于虚拟阻抗的光伏高电压穿越控制策略

提出了一种增加功率解耦环节的高电压穿越(HVRT)控制策略,对传统双环控制进行改进。通过对电网电压抬升幅度进行检测,超出阈值时对控制策略进行切换使逆变器吸收电网无功。基于光伏并网逆变器数学模型,分析线路阻抗对功率耦合性的影响,采用虚拟阻抗解耦技术实现对有功和无功的分别控制,进而减小控制策略切换时因输出功率耦合造成的功率波动问题。通过实验对比分析采用所提控制策略和传统控制下高电压穿越过程中直流母线电压和有功、无功功率的变化情况,实验表明虚拟阻抗控制策略可以减小功率波动,有效提高高电压穿越控制策略性能。

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。

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。

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。

提升配网承载力的分布式新能源故障穿越控制

为了改善分布式新能源故障穿越(FRT)能力并提升区域配网承载力,以新能源光伏并网系统作为研究对象,提出了基于改进电网电压前馈与双环控制的光伏并网逆变器FRT优化策略,通过将电网电压以及负载电流的变化引入电流环,能有效加快电流环对扰动的反应速率,抵消电网故障的影响。500kW光伏逆变器的实验结果表明,所采用的控制策略有良好的动态性能,能抑制电网电压跌落时的逆变器过流,保障系统正常运行。

太阳能船舶光伏系统构网型逆变器并网控制策略

[目的]旨在解决现有太阳能船舶光伏发电系统采用跟网型控制策略并网,而导致的船舶电力系统整体稳定性下降问题。[方法]结合船舶电力系统特点和运行特性,以跟网型恒功率控制和构网型下垂控制为研究基础,另外选取构网型虚拟同步发电机控制和构网型虚拟振荡器控制,共4种逆变器控制方法,分别构建太阳能船舶电力系统光伏并网控制策略。最后通过Matlab/Simulink建立太阳能船舶电力系统仿真模型,验证构网型控制理念和思路的有效性。[结果]研究结果表明,与跟网型控制相比,在负荷投切工况下,采用构网型控制策略可使频率波动极值平均减小26.86%、电压调节时间平均减小37.85%。在光伏输出功率切换工况下,频率波动极值平均减小39.95%。[结论]采用构网型控制策略能有效抑制光伏系统并网后所导致的船舶电力系统稳定性下降的问题。能够使光伏系统在完成供能的同时,主动维持船舶电力系统电力参数稳定,显著提高船舶电力系统稳定性。

屋顶分布式光伏电站在油田计量间的应用

大庆油田通过规模化建设风力发电和光伏发电实现电能清洁替代。分别从建设原则、光资源分析、光伏发电系统设计等方面介绍屋顶分布式光伏电站在油田计量间的应用。通过计算光伏发电系统的发电效率和发电量,并综合分析该技术先进性与经济适用性,结果表明:屋顶光伏电站的建设在油田节能、减排方面具有重要的推动作用,为油田节能低碳的发展奠定了新的基础。

基于改进一阶LADRC光伏逆变器母线电压控制

两级式光伏逆变器的中间直流母线电压的稳定性是光伏逆变器良好的发电质量和长期运行的关键。光伏逆变器的发电功率易受到光照强度、温度等环境因素的影响,该功率波动会在直流母线电压上产生较大扰动。为了提升直流母线电压的抗扰性,改善逆变器的控制性能,提出了一种基于改进一阶线性自抗扰控制(LADRC)的光伏逆变器母线电压控制策略。采用改进一阶LADRC对逆变器双环控制中的电压外环控制器进行设计。在传统LADRC的线性扩张状态观测器的基础上,将状态变量表达式中系统控制量的分量去除,使得状态变量的观测误差方程中只含有与系统输入量相关的误差分量,减小了状态变量的观测误差。新增状态变量并引入前一控制周期的系统控制量,根据总和扰动表达式对总和扰动重新进行估计并补偿。在频域上对改进LADRC的控制性能进行分析,相较传统LADRC而言,改进LADRC的系统带宽增大,动态跟踪能力增强,在中低频段具有更小的扰动增益。仿真和试验表明改进LADRC具有更短的调节时间,系统动态性能具有较好的提升,直流母线电压的抗扰性增强。

光伏并网逆变器的VSG转动惯量自适应控制方法

虚拟同步发电机是光伏并网逆变器中控制电子变换器的主要设备,但易受光伏发电动态性能的影响,导致转动惯量的控制精度较低。为此,提出光伏并网逆变器的VSG转动惯量自适应控制方法。根据光伏并网逆变器的VSG结构,在联立同步发电机中生成VSG的稳态输出,获取功率输出对逆变器VSG的特性影响。通过计算转动惯量与逆变器频率波动之间的函数关系,得出阻尼系数和频率变化程度,根据角速度偏差及变化率的实时情况调整转动惯量,明确不同程度的负荷投切情况,获取高精度转动惯量自适应控制结果。实验结果表明,所提方法在输出的有功和无功功率比较中,在0.26 s内即可快速进入平稳状态,在0.40 s时转动惯量趋于稳定,表明该方法的功率控制效果好、可实现转动惯量的高精度控制。

贫困地区分布式光伏电站并网发电系统应用研究

为充分利用贫困地区空置屋顶及土地资源优势,发展光伏发电产业,降低碳排放,保护环境并改善居民经济状况,本文以某贫困地区安装总容量约为650kWp的分布式光伏电站设计为案例,根据当地太阳能资源和气候条件等情况,选取合适的光伏电池组件和逆变器型号,通过PVsyst软件模拟仿真计算得出光伏阵列最佳安装倾角,由此计算确定光伏阵列的布置间距,最后推算出本案例25年内的发电量,并对环境效益进行评估,为光伏扶贫工作提供借鉴和经验。

光伏发电系统双闭环控制及并网稳定性研究

文章研究了一种基于双闭环控制思想的光伏逆变器并网运行控制方法。双闭环控制由外环和内环两个环节构成,外环采用比例积分控制方法,以维持并网逆变器直流母线电压稳定为控制目的。内环引入电网电压前馈补偿控制对传统双闭环控制策略进行改进,利用交流电流反馈结合电网电压前馈的复合控制方式对光伏并网逆变器实施SPWM控制,抑制公共电网电压波动对光伏发电系统所产生的扰动,实现频率与功率输出的稳定控制。基于文中所提出的改进双闭环控制方法,构建两级式光伏并网发电系统仿真模型,仿真实验结果验证了实施该控制方法的可行性与有效性。

一种Z源光伏并网逆变器及其共模漏电流抑制

传统准Z源桥式并网逆变器(GCI)具有允许桥臂直通、直流电压利用率高等优点,但存在体积大、可靠性低和共模漏电流高的缺陷。针对传统准Z源桥式GCI的问题,首先提出一种具有更小体积的新型耦合电感线圈Z源光伏并网逆变器(ZPGCI)及其调制策略。然后,对ZPGCI的运行模态、共模漏电流与桥臂直通状态进行探究,理论研究表明新型ZPGCI不仅具有允许桥臂直通和可靠性高的优点,且可有效抑制传统准Z源桥式GCI的高频共模漏电流。最后,对传统准Z源桥式GCI和新型ZPGCI进行对比实验分析,验证ZPGCI电路设计及其理论推理的正确性。

基于WACC的三相光伏并网逆变器LADRC控制器设计

逆变器作为微网光伏发电系统的接口,其控制策略直接影响到并网系统的稳定性。当并网逆变器采用LCL滤波器并网时,系统稳定性易受内部、外部参数的影响。针对高阶并网逆变器存在的扰动问题,文章设计了一种基于加权平均电流控制(Weighted Average Current Control,WACC)的自抗扰控制器。基于WACC控制原理将系统由三阶降为一阶,同时将逆变器系统的内部、外部扰动视为单一结构的广义扰动,采用控制律对闭环系统进行参数调节。最后,通过仿真和实验验证了该控制策略的有效性。