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光伏并网系统的等效惯量评估及调频控制参数整定

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电源学报 2024年

作者：叶诚炜何震曾平良杭丽君刘颖明沈阳工业大学电气工程学院杭州电子科技大学自动化学院

在光伏装机容量占比不断提高、电力系统低惯量问题日益凸显的当下，如何评估光伏并网系统惯量支撑能力、如何通过调频参数的整定使系统频率满足并网导则的需求是亟待解决的关键问题。为此，文章通过类比同步发电机的转子运动方程，对已... 详细信息

在光伏装机容量占比不断提高、电力系统低惯量问题日益凸显的当下，如何评估光伏并网系统惯量支撑能力、如何通过调频参数的整定使系统频率满足并网导则的需求是亟待解决的关键问题。为此，文章通过类比同步发电机的转子运动方程，对已配备典型附加调频控制的光伏并网系统等效惯量做了量化评估；然后，考虑光伏设备的物理约束及新能源并网导则的需求，给出了集中式光伏并网系统调频控制参数的整定方法；更进一步，在前述物理约束和并网导则需求的基础上，额外引入网络线路损耗最低的目标，给出了分布式光伏并网系统的调频控制参数整定方法；最后，利用MATLAB/Simulink仿真验证了调频控制参数整定的正确性。

关键词：光伏并网等效惯量评估一次调频虚拟惯量

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光伏并网三相电流型多电平变流器拓扑与控制

电工技术学报 2016年第8期31卷 70-75页

作者：鲍建宇鲍卫兵李玉玲浙江大学宁波理工学院自动化与电气工程研究所宁波315100 浙江工业大学之江学院杭州310024 浙江大学电气工程学院杭州310027

由于光伏电池具有电流源输出特性,因此电流型变流器非常适合于光伏并网系统。采用多电平结构,具有输出电流波形正弦度好、输出电流控制直接、开关器件电流应力低以及等效开关频率高等优点。提出一种三相电流型多电平变流器光伏并网系统... 详细信息

由于光伏电池具有电流源输出特性,因此电流型变流器非常适合于光伏并网系统。采用多电平结构,具有输出电流波形正弦度好、输出电流控制直接、开关器件电流应力低以及等效开关频率高等优点。提出一种三相电流型多电平变流器光伏并网系统,采用两组光伏电池阵列供电。通过插入一级直流-直流变换电路,实现最大功率点跟踪独立控制。网侧采用一种新型三相电流型多电平变流器,通过移植电压型多电平变流器的PD-PWM技术,有效减小入网电流谐波畸变。结合锁相环与功率解耦控制,提出基于电流型多电平变流器的并网控制策略,实现网侧的任意功率因数运行。基于PSIM仿真环境搭建系统模型,仿真结果说明了光伏并网三相电流型多电平变流器拓扑与控制的有效性。

关键词：光伏并网电流型多电平变流器最大功率点跟踪 PD-PWM功率因数

三相逆变并网系统的分数阶建模与控制器设计研究

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太阳能学报 2023年第3期44卷 415-424页

作者：李啸骢侯立亮罗雪丽徐俊华广西电力系统最优化与节能技术重点实验室(广西大学) 南宁530004 南宁学院机电与质量技术工程学院南宁530200

首先基于分数阶微积分理论分析讨论分抗元件的基本特性,并在Matlab/Simscape平台搭建分抗元件的器件级仿真模块,以实现分数阶逆变系统的器件级仿真;其次建立三相并网逆变器的分数阶高低频数学模型,推导分数阶电流内环的解耦控制结构,并... 详细信息

首先基于分数阶微积分理论分析讨论分抗元件的基本特性,并在Matlab/Simscape平台搭建分抗元件的器件级仿真模块,以实现分数阶逆变系统的器件级仿真;其次建立三相并网逆变器的分数阶高低频数学模型,推导分数阶电流内环的解耦控制结构,并引入分数阶PIλ控制器建立分数阶光伏并网双闭环控制系统。仿真结果表明:所建分抗元件仿真模块能在所选频率段准确模拟分抗元件外特性,分数阶光伏三相逆变器拥有更好的动静态特性,分数阶双闭环控制效果明显优于整数阶双闭环控制。

关键词：逆变器光伏并网分数阶微积分 PIλ 解耦控制

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面向光伏并网的动态容性补偿器及其优化控制

电网技术 2022年第1期46卷 220-230页

作者：彭星姜飞涂春鸣郭祺戴逢哲范瑞祥邓才波长沙理工大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410114 国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082 国网江西省电力有限公司电力科学研究院江西省南昌市330096

光伏经逆变器接入弱电网时,容性补偿对于增强逆变器功率传输能力与并网稳定性具有重要意义。为解决传统容性补偿装置性能与成本之间的矛盾,提出一种动态容性补偿器。首先,根据接入静止无功发生器的光伏并网系统在dq坐标系下的基频等效... 详细信息

光伏经逆变器接入弱电网时,容性补偿对于增强逆变器功率传输能力与并网稳定性具有重要意义。为解决传统容性补偿装置性能与成本之间的矛盾,提出一种动态容性补偿器。首先,根据接入静止无功发生器的光伏并网系统在dq坐标系下的基频等效电路模型,分析了容性补偿对其功率传输能力的影响。其次,介绍了动态容性补偿器(dynamic capacitive compensator,DCC)电路拓扑与工作原理,并综合考虑负载与线路阻抗的无功消耗,提出瞬时无功与电压下垂调节相结合的无功指令电流计算方法,基于此给出了晶闸管投切电容器控制策略。同时,针对DCC特殊结构带来的LC串联谐振问题,提出了LC支路电流反馈的有源阻尼优化控制策略和反馈参数设计方法。最后,仿真与实验结果验证了DCC拓扑与优化控制策略的有效性。

关键词：光伏并网容性补偿器功率传输有源阻尼

基于拓展禁区判据的光伏接入牵引供电系统低频稳定性分析

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高电压技术 2023年第5期49卷 1997-2007页

作者：赵霞谢子昀王英陈小强辛月阳母秀清兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070

在“双碳”愿景下,光伏通过铁路功率调节器接入牵引供电系统具有良好的发展前景,但光伏接入会对系统的低频稳定性产生影响。针对这一问题,首先建立了光伏-车-网耦合系统小信号阻抗模型,得到了该系统的回比矩阵;然后针对禁区判据进行拓展... 详细信息

在“双碳”愿景下,光伏通过铁路功率调节器接入牵引供电系统具有良好的发展前景,但光伏接入会对系统的低频稳定性产生影响。针对这一问题,首先建立了光伏-车-网耦合系统小信号阻抗模型,得到了该系统的回比矩阵;然后针对禁区判据进行拓展,提出了拓展禁区判据并给出了判据形式;最后利用拓展禁区判据分析了铁路功率调节器控制器参数等系统参数对低频稳定性的影响,并搭建MATLAB/Simulink测试模型和StarSim半实物实验平台进行了验证。结果表明,与禁区判据相比,拓展禁区判据能更准确地判断光伏-车-网耦合系统低频稳定状态,降低了一定的保守性。

关键词：光伏-车-网耦合系统铁路功率调节器光伏并网拓展禁区判据低频稳定性 StarSim

基于电流波形畸变特征的高比例光伏配电网故障方向判别原理

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电网技术 2023年第12期47卷 4856-4865页

作者：和敬涵王语然李猛杜晓通于同伟北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁省沈阳市110006

随着配电网中分布式光伏渗透率的提高,原有单向故障潮流网络变为多向潮流网络,现有三段式过流保护面临误动风险。该文提出基于电流畸变特征的故障方向判别原理。首先,挖掘了光伏与同步发电机的故障电流特征差异,考虑光伏控制特性探究了... 详细信息

随着配电网中分布式光伏渗透率的提高,原有单向故障潮流网络变为多向潮流网络,现有三段式过流保护面临误动风险。该文提出基于电流畸变特征的故障方向判别原理。首先,挖掘了光伏与同步发电机的故障电流特征差异,考虑光伏控制特性探究了光伏故障电流畸变特征和谐波分量产生机理。其次,对故障电流求导以放大故障波形特征差异,在此基础上提出了基于故障电流波形畸变特征的方向闭锁判据。最后,仿真表明所提故障方向判别原理在不同逆变器控制策略和电网不同运行状态下均能可靠判别正、反向故障,并具备一定的耐受过渡电阻和抗噪能力。该思想将分布式电源非线性特征对保护的干扰转化为故障方向判据,无需电压信息和双端通信设备,能有效降低现场施工难度。

关键词：光伏并网配电网方向继电器电流保护波形畸变率

光伏并网系统的谐波不稳定产生机理及影响规律

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电工技术学报 2017年第10期32卷 33-41页

作者：朱晓娟胡海涛陶海东何正友西南交通大学电气工程学院成都610031

针对光伏、风力发电等电压源型逆变器与供电系统交互引起的谐波不稳定问题,采用基于阻抗分析法的输入导纳判据揭示这类谐波不稳定的产生机理及其影响规律。通过建立光伏并网系统等效电压源型逆变器阻抗模型,可从有源阻尼和无源阻尼两个... 详细信息

针对光伏、风力发电等电压源型逆变器与供电系统交互引起的谐波不稳定问题,采用基于阻抗分析法的输入导纳判据揭示这类谐波不稳定的产生机理及其影响规律。通过建立光伏并网系统等效电压源型逆变器阻抗模型,可从有源阻尼和无源阻尼两个角度分析谐波不稳定现象产生的原因。同时,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了光伏并网仿真系统,考察关键因素(PI控制参数Kp、总时间延迟Td、无源阻尼Rd、网侧电感Lg)对谐波不稳定的影响规律。仿真结果表明,谐波不稳定现象会在参数所对应的一个阈值范围内发生(该范围下电压源型逆变器阻尼为负),而输入导纳判据可以求解参数不稳定范围,从而判定谐波不稳定现象发生与否,仿真与理论分析相符。

关键词：谐波不稳定电压源型逆变器光伏并网输入导纳判据影响因素

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光伏并网对配电网电压质量影响的研究

光伏并网对配电网电压质量影响的研究

作者：万佳鹏陕西理工大学

学位级别：硕士

近年来,传统化石能源的应用给全球环境带来了大量污染和温室效应,而新能源技术作为解决环境问题的方法之一,已得到世界各国的认可和推广。新能源中的太阳能,由于清洁、可持续性强,可以解决好温室效应、能源不足和环境污染等问题,随着光... 详细信息

近年来,传统化石能源的应用给全球环境带来了大量污染和温室效应,而新能源技术作为解决环境问题的方法之一,已得到世界各国的认可和推广。新能源中的太阳能,由于清洁、可持续性强,可以解决好温室效应、能源不足和环境污染等问题,随着光伏产业规模扩大,不断得到政府的支持,技术迭代升级,智能制造迅速推广,光伏发电已成为成本最低、最经济的发电方式之一,其中分布式光伏具有因地制宜、分散布局等显著特点,在众多的分布式电源发展中占据优势。随着配电网大量地并入光伏电源,会经常性出现潮流逆向或电压超标的情况,分析其对配电网电能质量产生扰动的原理,对确保配电网系统安全稳定运行,保障民生高质、可靠、放心用电,具有重要的理论研究和实际应用价值。陕西省部分农村配电网接入的线路供电半径长、位置分散、线径总体偏小,随着分布式光伏在农村配电网的不断引入,光伏并网点电压波动问题有所增加,加之近年来“煤改电”政策的推广,居民用电负荷攀升,导致电压质量问题加剧,将会严重影响居民的安全稳定用电。分布式光伏发电本身具有波动性、间歇性,而且光伏电源的接入方式、接入容量、接入地点、接入的电压等级、保护装置以及自动装置的配置都会不同程度地对电压质量造成影响。因此,本文首先分析了分布式光伏接入配电网的方式,根据相关技术标准及要求,对含光伏电源配电网的电压分布予以计算。随后结合现场实际建立IEEE-17节点的配电网模型,运用Matlab软件对分布式电源在不同接入点、不同接入容量的情况下予以仿真,分析并总结出影响电压波动的原因,进而对症实策,提出三种解决电压质量问题的方法,分别为:调整配电网接线结构、逆变器自主调压、逆变器和静止无功补偿装置（SVC）复合型调压。最后运用Matlab软件对三种方法进行仿真,仿真结果验证假设的有效性和实际性,同时对比各方法的优势及局限性,选出适合农村配电网的最佳治理方法。结果表明,逆变器和静止无功补偿装置（SVC）复合型调压的方法效果显著,达到了电压质量改善的预期效果,而且具备布置灵活、调节精度高的特点,切实能够避免电压越限、用户侧设备烧损,实用便捷,提升配电网的电压质量,随着配电自动化的大力发展,可成为配电网调压的主要技术手段。

关键词：配电网分布式光伏并网电压质量

光伏并网附加控制抑制交流串补引起的次同步谐振

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电力自动化设备 2016年第1期36卷 24-29页

作者：陈实李兴源李宽四川大学电气信息学院四川成都610065 国网山东省电力公司电力科学研究院山东济南250002

高压交流串补有引发次同步谐振的风险,严重影响发电机组乃至整个电网的稳定运行。在光伏发电的基础上,研究通过光伏并网附加控制抑制交流串补引起的次同步谐振问题的可行性。基于复转矩系数思想设计一种次同步阻尼控制器加在光伏电站主... 详细信息

高压交流串补有引发次同步谐振的风险,严重影响发电机组乃至整个电网的稳定运行。在光伏发电的基础上,研究通过光伏并网附加控制抑制交流串补引起的次同步谐振问题的可行性。基于复转矩系数思想设计一种次同步阻尼控制器加在光伏电站主控制器上,在保证光伏电站稳定并网的同时,抑制了交流串补引起的次同步谐振问题,很大程度提高了电网的稳定性与新能源并网效率。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以次同步IEEE第一标准模型作为仿真算例进行仿真验证,结果表明,相比STATCOM,通过在光伏电站并网附加阻尼控制器抑制次同步谐振的效果更好。

关键词：光伏并网串联电容补偿次同步谐振复转矩系数法附加阻尼控制器