Low Voltage Ride through Control Capability of a Large Grid Connected PV System Combining DC Chopper and Current Limiting Techniques

This paper presents the development and performance capability of a comprehensive Low voltage ride through (LVRT) control scheme that makes use of both the DC chopper and the current limiting based on the required reactive power during fault time. The study is conducted on an 8.5 MW single stage PV power plant (PVPP) connected to the Rwandan grid. In the event of fault disturbance, this control scheme helps to overcome the problems of excessive DC-link voltage by fast activation of the DC chopper operation. At the same instance, AC current is limited to the maximum rating of the inverter as a function of the injected reactive current. This helps overcome AC-over- current that may possibly lead to damage or disconnection of the inverter. The control scheme also ensures voltage support and power balance through the injection of reactive current as per grid code requirements. Selected simulations using MATLAB are carried out in the events of different kinds of fault caused voltage dips. Results demonstrate the effectiveness of the proposed LVRT control scheme.

网侧故障下光伏直流并网系统不平衡功率快速平抑方法

网侧故障下,光伏直流并网系统的并网变流器将根据电网电压变化实时控制输出功率,而直流侧光伏单元需接收系统功率指令后控制有功输出,两者间无法实现有功功率的快速平衡,导致直流电压持续偏移。传统方法通过投入耗能装置消耗盈余有功功率,以抑制直流电压抬升,但投资成本高。为此,该文提出一种网侧故障下系统不平衡功率快速平抑方法,在分析故障期间电网电压幅值变化趋势基础上,构建并网变流器内部计算电压变化轨迹算式。该方法利用故障初期内部计算电压数据,计算带权邻近度以求解电压变化轨迹算式关键项系数,进而求得所需系统功率指令。所提方法的优点在于有效地缩短了盈余功率持续时间,减少了对耗能装置的依赖,并且易于实现。仿真结果表明,所提方法可维持直流电压在安全范围内,为系统低电压穿越提供可靠保障。

光伏发电系统最大功率跟踪方法研究

为改善现有光伏(PV)系统最大功率跟踪时易陷入局部最优的问题,提出一种改进的模因强化学习(RL)模型。首先,在分析PV系统等效电路基础上,建立部分遮光条件下PV系统发电模型。其次,提出一种结合模因和RL的寻优模型,可根据更新的反馈奖励快速搜索高质量的最优值,从而近似追踪PV系统的全局最大功率跟踪。最后,在改进模因RL模型中采用多组模因优化探索和利用策略,从而有效搜索局部最优和全局最优解。以某市气象数据为例,对所提模型进行仿真。仿真结果表明,所提模型的平均变异性最低,表明模型具有较强的鲁棒性。此外,所提模型在冬季产生的输出能量最高,表明模型能够有效跟踪PV最大功率,从而验证了模型的稳定性。

计及辐照波动的光伏自同步电压源直流电容选型方法

光伏自同步电压源型并网逆变器因其模拟同步发电机的频率及电压控制特性,可显著改善新能源发电系统的并网稳定性;而其直流电容可支撑辐照波动下逆变器交直流侧的有功功率差额,从而平抑直流电压波动,对逆变器的直流电压稳定性尤为重要。为此,提出了一种计及辐照波动的光伏自同步电压源直流电容选型方法。通过对光伏自同步电压源系统进行暂态建模,构建了辐照度与直流电压的关系模型,并在此基础上提出直流电容选型方法。所提方法可准确预测和评估辐照波动下的直流电压变化,有效避免直流欠压,实现光伏自同步电压源在辐照波动下的直流电压稳定。算例及仿真验证了所提方法的有效性。

分布式光伏发电并网功率直接控制方法

能够集成有功发电、无功补偿和谐波抑制功能的分布式光伏并网发电系统对改善电网末端地区的供电质量、增加供电可靠性有重要作用。针对传统解耦控制对网络参数敏感的缺陷,旨在提出一种改进的光伏发电并网功率控制策略,即直接控制。该方法考虑了RLC滤波器的阻尼问题,根据分布式光伏发电的并网功率模型得到其运行区域图,并确定运行表,然后参照并网点电压从运行表中选择合理的运行点及对应的控制参量,对输出的有功、无功功率实现直接、统一控制,从而起到调节电网电压的作用。算例表明,直接控制方法原理清晰、控制简便,对配电网供电质量能起到较大的改善作用。

规模化光伏并网系统暂态功率特性及电压控制

规模化光伏发电是可再生能源利用的重要形式之一。由并联运行的光伏发电单元及长距离汇集线路组成的规模化光伏发电系统,其暂态功率特性将会显著影响电网受扰行为和光伏并网安全。该文建立光伏发电单元暂态仿真模型,并在PS D-BP A电力系统分析软件中开发完善了仿真功能。在此基础上,指出交流电压受扰跌落时,光伏发电单元具有低电压大电流的运行特征,揭示了长距离汇集线路呈现出暂态无功负荷特性的机理,并评估了影响因素。基于此,提出改善汇集线暂态无功特性的技术措施。针对大容量光伏接入的青海海西电网,验证了差异化整定低压保护参数或主动拉停少量汇集线路2种控制措施对降低大规模光伏低电压无序脱网威胁的有效性。

光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望

介绍了光伏发电的优势及发展方向,着重阐述了国内外光伏发电技术的发展现状及前景。鉴于光伏发电出力的随机性和不连续性,最大功率点跟踪技术(MPPT)一直都是研究重点,随着光伏技术的发展,MPPT也为了满足新的要求而不断发展,一些改进方法应运而生,以提高系统稳定性并适应各种运行条件。光伏电站并入电网运行会对电网造成多方面影响,例如孤岛效应、谐波污染、无功补偿、电压闪变等问题,随着光伏电站容量的增大,上述问题更是迫切需要解决,本文总结了一些目前用于解决这些问题的方法。逆变器是光伏发电并网的关键技术,在这方面本文叙述了并网逆变器的功能,拓扑结构的发展、有待解决的问题以及大型光伏电站并网逆变器的发展趋势。

新型光伏并网逆变器电压型控制方法

将下垂控制应用于逆变器电压型并网控制系统中,可以实现逆变器在孤岛和并网两种运行模式间无缝切换。针对低压电力线的阻抗特点,提出新型光伏逆变器电压型并网控制策略。在阻性下垂控制的基础上增加功率环和直流母线电压环,解决电压控制型逆变器并网功率易受电网波动影响等问题,增强了光伏逆变器对功率的控制能力,满足始终以最大有功功率并网和维持直流母线电压稳定的要求。实验结果验证了所提控制方法的有效性。

基于模块级联拓扑的光伏智能并网系统

针对复杂光照条件下大量光伏阵列的并网问题,提出了一种基于模块级联换流器拓扑的光伏并网系统,各个光伏模块接入级联半H桥换流器后再通过逆变器并网。并网逆变器用于向光伏电站提供稳定的总直流电压,实现交直流侧功率的平衡。光伏电站侧级联半H桥换流器将固定数量的半H桥模块置于投入状态,实现升高直流电压输送光伏电能。级联半H桥换流器根据各光伏模块的直流电压高低来改变光伏模块的投切状态,主动调节光伏阵列的输出功率,使各光伏模块的直流电容电压保持稳定。各个光伏模块中的DC/DC斩波器基于稳定的直流电容电压向所连光伏阵列输出合适的端电压,实现独立的最大功率点跟踪。通过详细电磁暂态仿真验证了该光伏并网系统的效果,表明该光伏并网系统能够在不平衡的光照条件下,使每个光伏模块的直流电压保持稳定,使每个光伏阵列独立地工作在最大功率点,提升光伏并网系统的工作效率。

光伏系统的零均值电导增量最大功率点跟踪控制

光伏系统的最大功率点跟踪控制可以最大限度地得到光伏模块产生的直流电能,将其转化为交流电能后输送到电网,因此成为提高光伏并网发电系统效率的研究热点。提出一种零均值电导增量最大功率点跟踪控制方法。该方法既具有传统电导增量最大功率点跟踪控制方法的优点,减小了最大功率点附近的振荡,比干扰观测法更加精确;同时该算法不依赖系统模型,对干扰具有较强的鲁棒性,因此可以广泛地应用于实际光伏系统中。仿真及实验结果证明了所提最大功率点跟踪控制算法的高适应性、鲁棒性和有效性。

储能型光伏系统功率控制仿真分析

光伏发电系统输出功率易受外部环境的影响,存在诸多不确定因素。该文采用蓄电池储能单元作为光伏并网的能量缓冲装置,以控制并网的功率输出。文中建立了基于等效电路的电池储能光伏并网系统整体动态数学模型,设计相应的控制策略,对系统的输出功率进行控制,并以随机光照强度的扰动为例,对系统输出的电能质量和稳定性进行仿真研究。结果表明,该并网系统灵活性强,能很好实现系统功率可控稳定输出。

考虑电网安全稳定约束的光伏电站最大安装容量计算与分析

对某独立的地区电网中接入光伏电站的最大安装容量进行计算,并分析了在稳态情况下对电压和网损的影响以及光伏电站出力突变对系统暂态稳定的冲击影响。分析发现影响光伏电站容量的主要因素是节点电压的安全和稳定约束。

光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法

针对光伏并网发电系统中关键部件——逆变器的结构设计与控制方法研究进行了详细分析和阐述。从电网、光伏阵列以及用户对逆变器的要求出发,分析了各种不同的逆变器拓扑结构与控制方法,比较其运行效率和控制效果。对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟待解决的问题进行了阐述,指出光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。

光伏站内用直流微网的接地方式分析

接地方式的选择是直流微网设计的关键部分。以北京延庆八达岭31.5 MW光伏电站站内负荷用直流微网为例,对直流微网的接地方式进行了分析。首先,介绍了该直流微网的运行方式、拓扑结构及备选的几种接地方式。然后分别从稳态特性、故障特性以及人身安全三个方面,对不同接地方式进行了深入的理论分析。最后在PSCAD/EMTDC中建立了该直流微网的电磁暂态仿真模型,通过电磁暂态仿真对理论分析进行了验证。研究结果表明:相比于其他接地方式,电源侧通过大电阻接地的IT接地方式更适用于低压直流微网系统。

三相光伏逆变器并网时故障状态仿真分析

当光伏发电系统在并网点处发生故障时,会对光伏微网内部的电能质量包括电流、电压和相位产生严重的影响,采取合适的控制策略使光伏逆变器恢复并网点电能质量是目前的研究热点和难点之一。在Matlab/Simulinkh建立光伏发电系统并网运行时故障仿真模型,对单相接地故障、两相接地故障、断路器单相重合闸故障以及三相重合闸故障进行仿真。以分布式光伏并网逆变器电路的拓扑结构为基础,三相光伏逆变器利用软件锁相环技术为坐标系变换提供相位支撑,PQ控制策略采用功率和电流的双闭环控制。当故障排除后,通过三相光伏逆变器的调节控制作用,使得光伏微网内部的电能质量能在很短的时间内恢复到正常值,锁相准确,谐波小,对稳定电能质量具有良好效果。

新的地域并网式太阳能发电系统的电力经济分析与设计

提出一种新的地域并网式太阳能发电系统,即带有电力存储系统的地域并网式太阳能发电系统。从电力的有效利用、经济性的角度对这种新的地域并网式太阳能发电系统进行了研究,提出了系统的设计以及选定电力存储系统存储容量的方法,然后针对不同的条件选择了相应的电力存储系统的容量。

光伏逆变并网系统阻抗建模及其稳定性分析

由于目前并网逆变系统的阻抗建模过程通常忽略了并网逆变器内部的频率耦合效应及其与前级变换器的相互影响,造成稳定分析结果不准确的问题。为此,提出一种考虑频率耦合的组串式光伏逆变并网系统阻抗建模方法。首先,利用模糊控制与PID控制的等效原理拟合出一类模糊MPPT控制的等效传递函数;然后,采用多谐波线性化小信号建模方法建立了一种考虑频率耦合且包含MPPT环节的组串式光伏并网系统整体阻抗模型,并详细分析了直流母线动态对并网逆变系统阻抗特性和稳定性的影响;最后,通过RT-LAB硬件在环仿真实验验证了所提方法的有效性和先进性。结果表明,与非计及频率耦合的阻抗模型相比,考虑频率耦合且包含MPPT环节的阻抗模型更为精确能够更加准确地分析系统的稳定性,并准确预测系统潜在的谐振点。

基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪算法

针对光伏发电的突变性及昼发夜停特性提出一种新型的基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪(MPPT)算法。根据实际情况考虑光伏阵列的非线性特性,最大功率点周围光伏电压的振荡及逆变器、滤波器的设计等。为了确保系统采用控制算法的稳定性,MPPT的设计应运而生,在此基础上通过改进算法从光伏系统的电压与电流预测基准电流进而控制光伏并网系统。通过与传统的波动相关控制方法对比给出了仿真结果。仿真结果表明:在光照发生突变时,与传统的波动相关控制法相比,提出的改进算法的跟踪速度较之提升9.3%,并能够准确跟踪光伏并网系统最大功率点,且性能稳定可靠。

光伏发电系统自动监测与控制

对并网光伏发电系统的自动监测和控制进行了设计和研究。并网光伏发电系统中太阳电池阵列产生的直流电通过光伏并网逆变器转换为与大电网相同相位与频率的220 V或380 V正弦交流电,然后并入大电网。分布式光伏发电系统组成的微网和大电网双向交换,通过大电网调节并网光伏发电系统不足和多余的电力,使系统可靠地输出稳定、波形良好的正弦交流电。

基于直流侧带储能单元的光储并网协调控制

光伏发电作为可再生能源之一,易受自然环境变化的影响,其输出功率具有明显的随机性和间歇性,需要加入储能系统储存能量或提供短时能量补给,减小光伏发电的功率波动对电网的冲击。提出了一种新型光储并网结构,即在直流侧加入储能系统,利用其快速充放电特性抑制直流侧电压的波动,从而达到抑制功率波动的目的。在Matlab/Simulink仿真环境中建立了整个系统的仿真模型,验证了该方案的有效性和正确性。