论文部分内容阅读
基于蓄电池和超级电容的混合储能型光伏并网系统,不仅有效解决了传统光伏发电的随机性和波动性,同时克服了单一储能系统功率密度与能量密度相矛盾的不足。而光伏并网逆变器作为光伏阵列和储能单元与电网之间的能量变换接口,对分布式光储发电系统的安全、稳定和高质量的运行具有十分重要的作用。相较二极管钳位型三电平逆变器而言,T型三电平逆变器所具有的诸如无源器件少、输出电压谐波畸变率低、开关器件电压应力小等优点,可以进一步提升光伏并网系统的转化效率与输出电能质量。为此有必要对基于混合储能装置的T型三相三电平光伏并网系统的控制策略进行研究,以实现系统稳定运行的同时,兼具高质量的电能输出。良好的变流器控制策略是保证光储并网系统可靠运行的根本。针对T型三电平并网逆变器在传统有限集模型预测控制中预测模型和代价函数在线计算量大的不足,在两相静止坐标系下,结合空间矢量脉宽调制算法,提出一种快速矢量选择有限集模型预测并网控制方法。而针对双向DC/DC变换器,为加快其动态响应速度,避免因控制延时造成的滞后控制,提出了基于模型预测的电流控制策略。同时,引入参考电流标志位,无需模型切换便可实现对该电路的控制。对于整个混合储能型光伏并网系统,依据其结构特点,提出一种兼具并网逆变器输出功率控制和直流母线电压控制的协调控制策略。该控制策略依据混合储能系统中蓄电池和超级电容的荷电状态,由混合储能单元、光伏阵列发电单元或并网逆变器实现对直流母线电压的控制。其中,超级电容吸收或释放差额功率中的高频分量,而蓄电池吸收或释放低频分量,以此平抑入网功率或光伏阵列出力突变时对直流母线电压的冲击,同时实现整个光储并网系统的功率平衡。电网电压的不平衡则会使光储并网系统的输出电能质量下降,且在逆变器侧会出现过流现象,进而影响了整个系统的运行稳定性。为抑制储能变换器中充、放电电流及系统入网功率的二倍频脉动,提高并网电能质量,于两相静止坐标系下,在分析了并网电流参考值的谐波与过流问题的基础上,提出了带有功率补偿的限流模型预测直接功率控制;同时,在混合储能系统控制结构中引入二倍频陷波器,并结合模型预测电流控制,实现了对储能系统电流二倍频抑制以及高电能质量入网。最后在MATLAB/Simulink中搭建了系统仿真模型,并针对所提控制策略在不同工况下进行了仿真验证。仿真结果表明:电网电压平衡时,所提协调控制策略在保证蓄电池和超级电容不过充、不过放的条件下,能够抑制系统的功率波动,有效、快速地调节系统有功、无功功率的输出,保证直流母线电压的稳定;在电网电压不平衡时,所提控制策略可平抑储能变换器中充、放电电流与逆变器中输出功率的二次脉动,同时在对入网有功、无功功率及负序电流进行分别控制时,可实现对故障过电流的抑制。