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基于級(jí)聯(lián)逆變器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制策略

作者: 時(shí)間:2012-05-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:提出了混合的級(jí)聯(lián)光伏的雙級(jí)。通過電流瞬時(shí)值反饋滯環(huán)控制單元輸入電壓值為恒定,將輸入電壓控制和光伏并網(wǎng)電流控制解耦,簡(jiǎn)化了控制器設(shè)計(jì)。該雙級(jí)控制可在進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的同時(shí)保證并網(wǎng)電流質(zhì)量。對(duì)該控制進(jìn)行了分析,對(duì)瞬時(shí)值反饋單元雙環(huán)控制器參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)果驗(yàn)證了所提出的控制方法的有效性。

本文引用地址:http://2s4d.com/article/177204.htm

關(guān)鍵詞:;瞬時(shí)值電流反饋控制;光伏并網(wǎng)

1 引言

目前,傳統(tǒng)單級(jí)式或多級(jí)式太陽能光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)存在的不足有:并網(wǎng)開關(guān)管工作頻率相對(duì)較高,損耗較大;為了逆變器正常工作,光伏電池需串聯(lián)到足夠的電壓等級(jí),不僅使開關(guān)管電壓應(yīng)力高,而且系統(tǒng)的可靠性降低,系統(tǒng)抗電池局部陰影能力減弱;采用集中式MPPT,將嚴(yán)大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng),為提高系統(tǒng)的可靠性及效率,避免更多的太陽能光伏電池串聯(lián),文獻(xiàn)提出了一種階梯波與電流瞬時(shí)值反饋混合控制的級(jí)聯(lián)逆變器來實(shí)現(xiàn)光伏。在此基礎(chǔ)上,對(duì)混合控制的級(jí)聯(lián)逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)控制策略進(jìn)行了分析,對(duì)瞬時(shí)值反饋單元雙環(huán)控制參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì),為混合控制級(jí)聯(lián)逆變器的光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供了理論參考,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性。

2 光伏系統(tǒng)控制策略

2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于級(jí)聯(lián)逆變器兩級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中前級(jí)是DC/DC雙管交錯(cuò)式Boost電路,后級(jí)是由2H橋組成的級(jí)聯(lián)逆變器。電路由N+M個(gè)2H橋單元級(jí)聯(lián)而成。第1~N個(gè)2H橋?yàn)殡A梯波控制,第N+1~N+M個(gè)2H橋單元為電流瞬時(shí)值反饋倍頻移相SPWM控制或電流滯環(huán)跟蹤控制。限于篇幅,此處僅對(duì)階梯波與電流滯環(huán)混合控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。

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圖2為階梯波與電流滯環(huán)跟蹤混合控制框圖。第1~N+1 DC/DC變換器單元將光伏電池陣列電壓進(jìn)行升壓并完成對(duì)光伏電池的MPPT。第1~

N2H橋單元為梯形波控制,第N+1個(gè)2H橋單元為電壓電流雙環(huán)控制,電流內(nèi)環(huán)為滯環(huán)控制。鎖相環(huán)(PLL)使并網(wǎng)電流iL與電網(wǎng)電壓ug同相位,PLL電路給出的參考基準(zhǔn)乘以電壓外環(huán)的輸出,即為電流內(nèi)環(huán)的輸入?yún)⒖茧娏?。該電流與iL比較的誤差信號(hào)通過電流放大器放大后經(jīng)滯環(huán)控制,產(chǎn)生第N+1 2H橋單元控制信號(hào)。第N+1 2H橋單元輸出電壓us(N+1)應(yīng)與第1~N 2H橋單元輸出的階梯波電壓同相,通過PLL,DSP計(jì)算出導(dǎo)通脈沖,使前N~1個(gè)逆變器單元的輸出電壓寬度分別為(θN~π-θN),(θN-1~π-θN-1),…,(θ1~π-θ1),即工作在不同的模式。

2.2 級(jí)聯(lián)逆變器單元的控制策略

圖2中,計(jì)算出直流母線電壓參考值與采樣得到的實(shí)際電壓值誤差,再通過一個(gè)比例積分環(huán)節(jié)得到DC/AC逆變器輸出電流的幅值指令I(lǐng)ref,然后將Iref與電網(wǎng)電壓同步的單位正弦信號(hào)sin(ωt)相乘得到輸出電流指令值Irefsin(ωt),再將Irefsin(ωt)與采樣值的誤差通過電流調(diào)節(jié)器后,經(jīng)滯環(huán)比較后通過驅(qū)動(dòng)電路去控制第N+1 2H橋單元DC/AC逆變器的開關(guān)管。

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當(dāng)ug與iL同相時(shí),逆變器輸出電壓在相位上超前于ug。故第1~N2H橋單元輸出的階梯波電壓應(yīng)與瞬時(shí)值反饋控制的2H橋單元的輸出電壓us(N+1)同相,通過PLL給出與us(N+1)同相的階梯波基波電壓,然后由DSP實(shí)時(shí)采樣第1~N2H橋單元直流母線電壓,計(jì)算出各2H橋單元導(dǎo)通脈沖。

3 瞬時(shí)值反饋單元雙環(huán)控制分析

3.1 瞬時(shí)值反饋級(jí)聯(lián)逆變器單元電流內(nèi)環(huán)設(shè)計(jì)

電流內(nèi)環(huán)采用三態(tài)DPM電流滯環(huán)控制,控制框圖如圖3所示。

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