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一种解决并网型太阳能光伏-电池储能系统同步与电压升高问题的控制方法
A Control to Address Issues of Synchronization and Voltage Rise in Grid Integrated Solar Photovoltaic-Battery Storage System
| 作者 | Gaurav Modi · Bhim Singh |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2024年9月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 太阳能光伏电池储能系统 SOGI - ACF控制 同步问题 电压上升 电能质量 |
语言:
中文摘要
本研究提出了一种基于二阶广义积分器(SOGI)-自适应复滤波器(ACF)的可变功率模式控制方法,以解决并网太阳能光伏电池储能系统中的同步和电压升高问题。SOGI - ACF方法是一种四阶滤波器,通过获取不平衡/畸变电网电压的正序分量(PSC)来解决同步和电能质量(PQ)问题。与其他基于四阶广义积分器的滤波器相比,它具有出色的动态响应,具备固有的直流偏移和负序抑制能力,且谐波抑制效果更好。该算法还用于获取负载电流的正序分量,使系统具备多功能能力。此外,根据IEEE标准1547的限制,当大量太阳能光伏阵列接入交流电网时,该系统通过抑制公共耦合点的电压升高来为电网提供支撑。为了实现电网支撑,控制策略根据系统约束条件使系统在可变功率运行模式下运行,并相应地调节交流电网的有功和无功功率。实验结果表明,在发电高峰期该方法能够抑制电压升高,并且在电网电压和负载电流不平衡/畸变的情况下能够改善电能质量。
English Abstract
This work presents a second-order generalized integrator (SOGI)-adaptive complex filter (ACF) based control with variable power mode to address synchronization and voltage rise issues in a grid integrated solar photovoltaic battery storage system. SOGI-ACF method is a fourth-order filter that resolves synchronization and power quality (PQ) issues by obtaining positive sequence components (PSCs) of unbalanced/distorted grid voltages. It has an excellent dynamic response with inherent dc offset, negative sequence rejection capabilities, and better harmonic rejection than other fourth-order generalized integrator-based filters. This algorithm is also used to acquire the load current's PSCs, incorporating multifunctional capability into system. In addition, the system provides grid support by restraining voltage rise at the point of common coupling during high solar photovoltaic array penetration into ac grid, according to the IEEE std 1547 limit. To provide grid support, the control strategy operates the system in variable power operating modes, depending upon system constraints, and accordingly regulates active and reactive powers of ac grid. Experimental results reveal restrain in voltage rise during peak generation and PQ improvement under unbalanced/ distorted grid voltage and load current conditions.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,该论文提出的SOGI-ACF控制策略对我们的光储一体化系统具有重要的技术参考价值。该技术直击当前高比例光伏并网面临的两大核心痛点:电网同步稳定性和电压抬升问题,这与我们在分布式光伏和储能系统产品线中遇到的实际工程挑战高度契合。
从技术成熟度角度,SOGI-ACF作为四阶滤波器的改进方案,相比传统锁相环具有更优的直流偏置抑制和负序分量抑制能力,这对提升我们逆变器在弱电网和电能质量恶劣环境下的适应性具有直接价值。特别是其能够提取不平衡/畸变电网电压的正序分量,为实现多功能并网逆变器提供了可靠的控制基础,这与我们SG系列逆变器追求的高适应性目标一致。
该技术的变功率运行模式策略尤为值得关注。通过动态调节有功和无功功率来抑制公共耦合点的电压抬升,符合IEEE 1547等国际标准要求,这对我们拓展北美、欧洲等成熟市场的电网友好型产品至关重要。这种主动电网支撑能力可直接增强我们储能变流器PCS产品的市场竞争力。
技术挑战方面,需要评估该算法在不同功率等级产品中的计算复杂度和实时性表现,以及与我们现有控制平台的兼容性。机遇在于,将此技术集成到我们的智慧能源管理系统中,可形成差异化的电能质量治理解决方案,特别适用于工商业光储项目和微电网场景,提升系统增值服务能力。建议组织技术预研,评估在下一代逆变器控制器中的应用可行性。