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基于光伏变流器协调控制的提高风机渗透率研究

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电网与清洁能源 2017年第3期33卷 131-136页

作者：贾春蓉杨昌海石屹李媛赵健国网甘肃省电力公司经济技术研究院甘肃兰州730050 天津大学天津300072

为了促进可再生能源的协调利用,基于主动配网管理的分布式电源控制研究成为可再生能源研究的热点之一。以利用光伏变流器的无功输出能力提高风机渗透率为主要目标,根据光伏阵列的有功功率、逆变器的大小和所需的无功功率设置,提出了不... 详细信息

为了促进可再生能源的协调利用,基于主动配网管理的分布式电源控制研究成为可再生能源研究的热点之一。以利用光伏变流器的无功输出能力提高风机渗透率为主要目标,根据光伏阵列的有功功率、逆变器的大小和所需的无功功率设置,提出了不同类型的光伏变流器控制方案,并且确定了主动配网规划方案的目标函数和约束条件。将新的主动配网规划方案应用于一个含可再生能源的典型的10 kV主动配网系统,仿真结果表明,该方案可显著提高风电的渗透率。

关键词：光伏变流器无功输出主动配网管理

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电流源型大容量光伏变流器的设计与实现

电流源型大容量光伏变流器的设计与实现

作者：杨骥勋河北工业大学

学位级别：硕士

本文介绍了一种新型五电平电流源型大容量变流器,它是依据电流重注入理论得到的。为使五电平重注入式电流型变流器的结构便于开发得到多电平变流器,新型变流器处于导通状态下的注入电路开关均匀调分直流侧的输出电流,减少了所要求的注... 详细信息

本文介绍了一种新型五电平电流源型大容量变流器,它是依据电流重注入理论得到的。为使五电平重注入式电流型变流器的结构便于开发得到多电平变流器,新型变流器处于导通状态下的注入电路开关均匀调分直流侧的输出电流,减少了所要求的注入支路开关元件电流容量,同时改变了流过导线的电流,省掉大容量多抽头的电抗器,减少了制造设计中的不便。本文研究了光伏发电及并网逆变器,分析了最大功率追踪点的问题。探究了解光伏电池的数学模型,说明了最大功率点追踪通常使用的途径、机理和特点,同时针对每一种途径给出对应的控制过程和策略。本文利用简单且性能好的改良方法,解决传统的孤岛检测途径缺失问题。研究了增改型孤岛检测运行机理以及光伏并网失去电压之后频率偏移轨迹,推演出在特殊负载下的孤岛检测应满足的约束条件,从而得到满足检测性要求的新型改进算法。探讨了由主动的移相式孤岛检测算法造成的电流畸变,依据相关的数据选取适当的方法,以达到缓解对电力网络的影响。通过MATLAB仿真,证实了多级注入式电流源型的变流器具有高质量的电流电压波形,达到了灵活控制容性与感性无功的目的,具备快速的动态响应。通过控制最大功率追踪点,使光伏电池的转换效率得到明显的改善。利用孤岛检测,可以确保电网安全,合理补偿电力网络的无功,使公共接入点的电压稳定性显著增高。

关键词：电流源型变流器五电平注入式光伏变流器最大功率点追踪孤岛检测

两级三电平与两级两电平光伏变流器效率分析与比较

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电源学报 2013年第1期11卷 20-24,29页

作者：孙敦虎刘进军刘增 f西安交通大学电气工程学院陕西西安710049

对应用于光伏发电领域的两级两电平和两级三电平变流器的效率进行了分析计算并给出了相应的比较结果。首先分析了两种电路拓扑结构的工作过程以及损耗来源。在相同的设计要求下,分别对两电平以及三电平两种电路拓扑结构进行参数设计、... 详细信息

对应用于光伏发电领域的两级两电平和两级三电平变流器的效率进行了分析计算并给出了相应的比较结果。首先分析了两种电路拓扑结构的工作过程以及损耗来源。在相同的设计要求下,分别对两电平以及三电平两种电路拓扑结构进行参数设计、器件选型。并在所选器件和所设计参数的基础上,计算出有损器件的损耗。同时,为了使损耗比较更有说服力,对于两电平和三电平两种拓扑结构,尽最大可能选择恰巧满足设计要求且为同一工艺甚至同一系列的功率器件。通过详尽的损耗计算和比较,结果说明,在相同工况下,三电平变流器的损耗要低于两电平变流器,并且随着开关频率的增高,效率优势越明显。

关键词：光伏变流器三电平两电平效率分析损耗

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基于微网理念的光伏变流器系统设计

电子设计工程 2010年第11期18卷 45-48页

作者：王明才黄梅北京交通大学电气工程学院北京100044

光伏发电是未来新能源发电重要方向之一,而光伏变流器是光伏发电系统的核心。介绍一种基于微网理念的光伏变流器设计。以该变流器为核心的光伏发电系统可以看做一个小型的微网系统。该系统能根据外部电网情况,工作于并网模式和离网模式... 详细信息

光伏发电是未来新能源发电重要方向之一,而光伏变流器是光伏发电系统的核心。介绍一种基于微网理念的光伏变流器设计。以该变流器为核心的光伏发电系统可以看做一个小型的微网系统。该系统能根据外部电网情况,工作于并网模式和离网模式。介绍了该系统的各个组成部件的设计以及变流器主电路部分器件的选型。最后,由实验样机进行测试。试验结果验证了电路拓扑结构及控制方案的可行性,也说明了系统参数设计方法的正确性。

关键词：光伏变流器微网离网蓄电池

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LCL滤波光伏并网变流器阻尼控制

电气传动 2013年第S1期43卷 44-47页

作者：高新宇陈勋中国矿业大学信电学院江苏徐州221008

在三相光伏并网变流器滤波控制中,L滤波器在高频时滤波效果差。分别针对L,LCL滤波器进行了滤波特性及稳定性的分析,在一种新型LCL滤波电路的基础上,提出了一种含有电容电流闭环的闭环控制策略,提高了系统的稳定性。通过三相光伏并网系... 详细信息

在三相光伏并网变流器滤波控制中,L滤波器在高频时滤波效果差。分别针对L,LCL滤波器进行了滤波特性及稳定性的分析,在一种新型LCL滤波电路的基础上,提出了一种含有电容电流闭环的闭环控制策略,提高了系统的稳定性。通过三相光伏并网系统仿真实验,实现了单位功率因数并网,实物试验验证了理论分析的正确性以及控制系统的可行性。

关键词：光伏变流器电容电流闭环 LCL 单位功率因数

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光伏发电微网变流器的研制

光伏发电微网变流器的研制

作者：王明才北京交通大学

学位级别：硕士

随着化石能源的日益枯竭,环境污染的日益严重,新能源的使用受到越来越多的关注。太阳能凭借其多方面的优点,在新能源的开发利用中脱颖而出。太阳能的应用方法有多种,其中利用太阳能发电成为目前主要的应用方式。本文介绍了一种基于微网... 详细信息

随着化石能源的日益枯竭,环境污染的日益严重,新能源的使用受到越来越多的关注。太阳能凭借其多方面的优点,在新能源的开发利用中脱颖而出。太阳能的应用方法有多种,其中利用太阳能发电成为目前主要的应用方式。本文介绍了一种基于微网理念的光伏发电系统设计。以该变流器为核心的光伏发电系统可以看作一个小型的微网系统。该系统能根据外部电网情况,工作于并网模式和离网模式。文章中重点介绍了该系统的关键技术,包括双向DC-DC电路的设计和控制,PWM整流器的设计和控制,太阳能电池板的最大功率点跟踪以及光伏系统的反孤岛效应技术。文章介绍了该系统的整体设计以及变流器的设计实现。最后,制作了实验样机并进行了测试。试验结果验证了电路拓扑结构及控制方案的可行性,也说明了系统参数设计方法的正确性。

关键词：光伏变流器微网空间脉冲矢量控制最大功率跟踪

一种可实现多太阳电池MPPT的变流器拓扑与算法研究

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太阳能学报 2016年第1期37卷 9-15页

作者：朱代祥丁明合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心合肥230009

提出一种可应用于多太阳电池串联场合的变流器拓扑结构,该结构可实现电池的最大功率跟踪。建立该变流器的功率传输模型,并搭建样机对其拓扑结构和控制算法进行验证。结果表明:所提出的变流器可实现对电池的最大功率跟踪控制,有利于提高... 详细信息

提出一种可应用于多太阳电池串联场合的变流器拓扑结构,该结构可实现电池的最大功率跟踪。建立该变流器的功率传输模型,并搭建样机对其拓扑结构和控制算法进行验证。结果表明:所提出的变流器可实现对电池的最大功率跟踪控制,有利于提高太阳电池板的利用率和发电效率。

关键词：多单元光伏变流器最大功率跟踪中频变压器 H桥

适用于微电网的纵联方向式馈线保护改进方案研究

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适用于微电网的纵联方向式馈线保护改进方案研究

作者：叶小凡合肥工业大学

学位级别：硕士

分布式电源是有效使用清洁能源的重要方式,微电网是分布式电源接入配电网的典型应用,可缓解大量分布式电源直接并网给配电网运行与保护造成的影响。然而,微电网可直接接入配电网或者独立离网运行,由于分布式电源控制类型的差异,以及容... 详细信息

分布式电源是有效使用清洁能源的重要方式,微电网是分布式电源接入配电网的典型应用,可缓解大量分布式电源直接并网给配电网运行与保护造成的影响。然而,微电网可直接接入配电网或者独立离网运行,由于分布式电源控制类型的差异,以及容量与输出电流的限制,在两种运行模式下微电网的故障电流水平差异较大,容易造成传统的过流保护或者距离保护误动或拒动,导致保护失效。同时微电网多端电源供电结构、双向短路电流等特点对其故障保护方案的设计带来了挑战。因此针对微电网系统进行的故障特性的分析以及故障保护的研究具有重要的理论和工程实际意义。本文建立包含储能和光伏分布式电源的微电网模型,研究其故障特性以及保护原理,主要工作以及创新如下:（1）针对分布式电源常见控制方式,考虑低电压穿越要求,分析了电流控制、恒压恒频控制以及基于功角稳定的下垂控制情况下的单台分布式电源故障特征,总结出故障数学模型以及电流故障分量变化角度范围。然后基于单台分布式电源故障特征详细分析包含光伏变流器和储能变流器的多源微电网系统在不同运行模式下的微电网内部母线的故障特征,并在Matlab/Simulink仿真环境中搭建不同控制方式的分布式电源以及多源微电网模型,验证了理论分析的正确性。（2）基于微电网的故障特征,依靠母线电压与电流故障分量相位关系,分别提出了适用于微电网并网和离网两种运行模式的故障判据;考虑故障判据对数据同步性的要求,结合Ether CAT高速通讯以太网提出微电网内部数据同步方案;并通过该数据同步方案,利用微电网内部原有采样数据,提出在上位机中集成保护判据、下发动作指令、实现故障分量提取的微电网的集中纵联方向式保护与故障定位方案。（3）搭建了配有Ether CAT高速通讯网络的微电网实验平台,实现了微电网同步数据采样以及在上位机Twin CAT中高速提取故障分量的功能,并在此基础上进行对分布式电源故障特征实验以及并网故障实验的验证;在Star Sim半实物实验平台中搭建微电网模型,完成了对微电网内部故障实验的补足和验证,最后在两个平台中的实验结果证明了本文故障特征理论分析的正确性和所提出的集中式保护方案对微网内部馈线的故障定位的准确性,保障了系统安全可靠运行。

关键词：微电网储能变流器光伏变流器故障特征集中式保护

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变流器功率器件疲劳失效机理与寿命评估

变流器功率器件疲劳失效机理与寿命评估

作者：陈冬河北工业大学

学位级别：硕士

大功率变流器在新能源发电、电动汽车、高压直流输电、航空航天等领域的应用越来越广泛。在这些高可靠应用领域中,对大功率变流器可靠性的要求也越来越高。然而,大功率变流器的可靠性并不高。主要原因是大功率变流器中的大功率器件很容... 详细信息

大功率变流器在新能源发电、电动汽车、高压直流输电、航空航天等领域的应用越来越广泛。在这些高可靠应用领域中,对大功率变流器可靠性的要求也越来越高。然而,大功率变流器的可靠性并不高。主要原因是大功率变流器中的大功率器件很容易失效。IGBT模块作为大变流器的常用元件之一,与变流器可靠性密切相关。开展IGBT失效分析,有利于提高变流器可靠性。键合线和焊料层是IGBT模块结构中的脆弱点,在应力冲击下会出现裂纹和空洞,并逐渐扩大而导致模块失效。文中针对IGBT模块失效机理进行分析,进而开展模块寿命预测研究。主要研究内容如下:(1)研究了键合线的疲劳失效机理。通过建立IGBT模块键合线的电-热-力多物理场耦合模型,研究了键合线脱落和断裂失效模式及机理,指出热膨胀系数的不匹配导致的剪切应力是造成键合线失效主要原因,进而定量分析了键合线裂纹和脱落的演化对IGBT模块温度、应力和等效电阻的影响规律,结果表明键合线裂纹对键合等效电阻的影响较大,提出了利用键合线等效电阻对键合线损伤程度的评估方法。(2)研究了焊料层空洞失效机理。通过建立焊料层多物理场耦合仿真模型和老化试验,研究焊料层空洞大小、位置以及分布对模块结温和应力的影响规律;提出了焊料层空洞成长模型,并利用Cauer热网络模型和更新参数方式,准确计算不同焊料层老化程度下IGBT模块结温。给出了利用模块热阻对焊料层老化程度的评估方法。利用功率循环老化设备、超声波检测装置以及结温测试平台对研究内容进行验证。(3)研究了考虑空洞老化效应的光伏功率器件热安全性和寿命评估。以光伏变流器为背景,利用改进Cauer热网络模型和考虑焊料层老化的Cauer热网络参数非线性更新方法,结合实际光照强度和气温,建立了考虑老化效应的IGBT模块结温仿真模型,提高了结温计算精度。以南半球某地冬季和夏季数据为例,利用该模型对不同老化程度下变流功率模块的热安全性进行了评估,进而对变流器功率模块寿命进行了预测,并与两种现有寿命预测方法的结果进行对比,验证了本文所提寿命预测模型的有效性。

关键词： IGBT模块键合线焊料层热网络模型光伏变流器