美國新型太陽能+儲能變換器 提供更強大的電網(wǎng)穩(wěn)定性

導(dǎo)讀來自德州農(nóng)工大學(xué)電氣和電子工程師學(xué)會的科學(xué)家們提出了一種住宅太陽能儲能逆變器的新拓撲。

太陽能光伏的可變性給許多科學(xué)家和電網(wǎng)工程師帶來了困難。德州農(nóng)工大學(xué)的Jorge Ramos－Ruiz和Bin Wang發(fā)表了一項新的研究，表明一種新的電力電子裝置可以為配電網(wǎng)提供更強的彈性。

科學(xué)家們提出了所謂的網(wǎng)絡(luò)邊緣電力電子智能（PINE），以使電網(wǎng)更具彈性。他們表示“住宅太陽能＋儲能系統(tǒng)與單獨的電池和光伏轉(zhuǎn)換器隔離直流／直流，隔離和直流／交流階段。”

提出的PINE系統(tǒng)是一個自組織的電力電子智能解決方案，與配電系統(tǒng)一起工作。新概念采用三階段控制策略。第一階段控制輸入脈沖寬度調(diào)制（PWM）整流器，以調(diào)節(jié)直流鏈路電壓和形狀的輸入電流為正弦。另一個階段控制輸出PWM逆變器調(diào)整輸出電壓。另一個階段控制屋頂光伏安裝，跟蹤最大功率點，和電池能量儲能系統(tǒng)。該系統(tǒng)雙向工作，允許通過反饋控制負載側(cè)電壓，并讓輸入分布電壓在需要的范圍內(nèi)變化。

該系統(tǒng)還可實現(xiàn)單位輸入功率因數(shù)，并可注入無功功率進行電壓無功控制，以輔助配電電壓調(diào)節(jié)。安裝在每個住宅電網(wǎng)節(jié)點上的單個PINE轉(zhuǎn)換器可以彼此和配電網(wǎng)運營商進行通信。通信和電力電子操作的精確調(diào)制可以通過一個定制的物聯(lián)網(wǎng)控制單元來實現(xiàn)。

前端變換器控制允許雙向功率流和有兩種工作模式。在整流模式下，電網(wǎng)提供連接松樹的負載，而在逆變模式下，功率從直流鏈路反饋到網(wǎng)絡(luò)中。

在整流模式下運行，確保了一個統(tǒng)一的功率因數(shù)，消除了所有諧波，由于高頻開關(guān)。在此模式下，輸入電流與柵極電壓相位差為負相位角。當(dāng)光伏板和儲能系統(tǒng)有多余的功率時，前端PWM控制器切換到逆變模式，使相位角變?yōu)檎Ｔ谶@種模式下，無功功率被供應(yīng)到電網(wǎng)。

該團隊已經(jīng)使用了一個基于IEEE－37測試節(jié)點饋線的測試饋線來顯示PINE轉(zhuǎn)換器穿透能力增加的影響。通過仿真和實驗，實驗樣機驗證了PINE概念的有效性。

據(jù)微鋰電小組分析，其優(yōu)點包括PINE部署在每個住宅負荷前，因此輸入電壓可以在更大范圍內(nèi)變化，因為PINE允許對輸出電壓進行調(diào)節(jié)。

松木的整流部分可以控制為一個單位輸入功率因數(shù)和正弦輸入電流形狀。

住宅負荷消耗的電力完全通過PINE轉(zhuǎn)換器處理，因此在災(zāi)害期間，根據(jù)可用的電力可以限制輸出負載電流，從而實現(xiàn)能源預(yù)算。

一個PINE轉(zhuǎn)換器的總成本相當(dāng)于一個單獨的PV逆變器和存儲轉(zhuǎn)換器。PINE允許使用電力分解，或無創(chuàng)負荷監(jiān)測和電壓保護減少。

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