自動(dòng)控制技術(shù)在光伏逆變電源中的應(yīng)用

周多多

摘要：光伏逆變電源在綠色能源的探索發(fā)展中起到關(guān)鍵的作用，而自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)于光伏逆變電源的發(fā)展又舉足輕重，自動(dòng)控制技術(shù)在光伏逆變電源中的應(yīng)用發(fā)展無(wú)論是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展還是在環(huán)境保護(hù)方面都遇著重大的意義，本文對(duì)光伏逆變電源的發(fā)展出發(fā)，對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)在逆變電源中的應(yīng)用進(jìn)行梳理和分類(lèi)，分別中逆變電源的制造，對(duì)逆變電源的控制以及控制理論應(yīng)用三個(gè)方面進(jìn)行闡述，期望能夠?qū)ψ詣?dòng)控制技術(shù)在逆變電源的應(yīng)用提供有意義的參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制 逆變電源 逆變控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TM464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0105-01

隨著生態(tài)環(huán)境日益惡化，世界各國(guó)都努力尋找無(wú)污染并且可以持續(xù)利用的能源，不斷開(kāi)發(fā)新能源以遏制環(huán)境污染的加劇。太陽(yáng)能作為新型的清潔能源尤其受到人們的重視，在太陽(yáng)能利用中，一般家用太陽(yáng)能照明設(shè)備或者大型的太陽(yáng)能廠，都需要將直流電源交流電，因此光伏逆變電源的轉(zhuǎn)化效率和對(duì)電網(wǎng)的安全由為重要。在光伏逆變電源中電能的轉(zhuǎn)換分為三種：光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換、光化學(xué)轉(zhuǎn)換；光伏逆變就屬于其中的一個(gè)。光伏逆變電源的最終目的就是能夠通過(guò)防腐電源將太陽(yáng)能輻射轉(zhuǎn)化為電能，能夠?qū)ζ洳倏睾蛢?chǔ)能，光伏逆變電源中最重要的部分就是直交轉(zhuǎn)換裝置，光伏逆變電源在通信、農(nóng)村和邊緣地區(qū)照明等方面都有廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)化技術(shù)在光伏逆變電源的制造、逆變電源的控制、理論應(yīng)用等方面都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，本文從以上幾個(gè)方面闡述自動(dòng)控制技術(shù)在光伏逆變電源中的應(yīng)用進(jìn)行比較系統(tǒng)的闡述。

１ 逆變電源中的自動(dòng)控制技術(shù)

光伏逆變電源必須具有較高的效率和安全的可靠性，由于太陽(yáng)光度的大小會(huì)隨著太陽(yáng)角度的變化、天氣狀況的變化而變化，產(chǎn)生的電能大小也會(huì)隨之發(fā)生變化，并且隨著電源電池的老化輸出終端電壓也會(huì)發(fā)生波動(dòng)，因此光伏電源處理的電壓能力必須具有較寬的適應(yīng)范圍。在這個(gè)不斷變化和外來(lái)影響的情況下需要采用自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)整個(gè)電流、電壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整，使得輸出的電壓能夠保證在需求范圍內(nèi)。例如大型的太陽(yáng)能發(fā)電廠發(fā)需要實(shí)現(xiàn)光伏電源的并網(wǎng)逆變，即將發(fā)出的直流電源轉(zhuǎn)化為可以入電網(wǎng)的交流電，電網(wǎng)的運(yùn)行必須具有安全性和可靠性，由于太陽(yáng)能輸出的不穩(wěn)定性可能會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)致命的沖擊，因此我們可以在逆變電源中加裝單片機(jī)等自動(dòng)控制方法對(duì)電源的整個(gè)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，達(dá)到并網(wǎng)的目的。隨著電力電子和自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，光伏逆變電源制造朝著智能化、全數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，光伏逆變電源的自動(dòng)控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)各種控制功能，不需要變更硬件的電路，只需要修改單片機(jī)等相應(yīng)的軟件參數(shù)即可，這大大縮短了研發(fā)的周期，而且可以應(yīng)用一些新型的復(fù)雜的應(yīng)用策略，這給光伏逆變電源進(jìn)一步發(fā)展提供了基礎(chǔ)，并最終保證可靠性高的大規(guī)模光伏逆變電源并聯(lián)運(yùn)行。

２ 對(duì)光伏逆變電源的控制應(yīng)用

對(duì)逆變電源的控制應(yīng)用是指在已經(jīng)制造的光伏逆變電源的基礎(chǔ)上，應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)光伏逆變進(jìn)行外圍自動(dòng)控制操作。隨著光伏逆變電源的功能的衰退或者其他原因?qū)е鹿夥娫幢旧淼目刂葡到y(tǒng)不能很好進(jìn)行自動(dòng)控制操作，或者需要對(duì)原有的光伏逆變電源進(jìn)行管理升級(jí)，因此就需要在已經(jīng)運(yùn)行的光伏逆變電源外圍進(jìn)行自動(dòng)化改造或升級(jí)，特別大型的太陽(yáng)能發(fā)電廠對(duì)外圍的光伏電源的自動(dòng)化控制更為重要。目前工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)在光伏逆變電源中的應(yīng)用研究已經(jīng)被重視，將工業(yè)控制的自動(dòng)化技術(shù)引入光伏逆變電源的控制能夠?qū)夥孀冸姵剡M(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤和控制，是光伏逆變電池能夠最大功率的的將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。因此采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠很好的使用光伏逆變并網(wǎng)控制的需要。在光伏逆變電源控制中控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也充分應(yīng)用可自動(dòng)控制技術(shù)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)工控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和相關(guān)的數(shù)據(jù)軟件，能夠采集并記錄相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如電性能參數(shù)，設(shè)備狀況和太陽(yáng)輻射氣象資料等，在執(zhí)行操作中可以進(jìn)行太陽(yáng)能光伏逆變電源方陣的輸出和跟蹤控制。工控計(jì)算機(jī)還能對(duì)光伏逆變電源的故障進(jìn)行自我保護(hù)，記錄和保存故障信息發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

３ 自動(dòng)控制理論在光伏逆變電源中的應(yīng)用

對(duì)于自動(dòng)控制理論在光伏逆變電源中應(yīng)用，主要包含控制方法的研究、模糊控制理論等等。首先控制方法研究，在控制方法中隨著大規(guī)模集成微電子技術(shù)的發(fā)展，專(zhuān)用的波形產(chǎn)生芯片和智能芯片逐步取代了小規(guī)模的元器件，這種方法有利于對(duì)波形的參數(shù)修改和完善，由此產(chǎn)生一系列的逆變控制方法，其中SPWM技術(shù)被廣泛的運(yùn)用。在智能的光伏逆變電源中，一般采用智能控制器和傳感器，使光伏逆變電源充電和放電更合理，同時(shí)能夠延長(zhǎng)蓄電池的壽命，在信號(hào)處理的算法解決中采用相關(guān)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)效率得以提高，滿(mǎn)足電網(wǎng)的要求。其次模糊控制理論在光伏逆變電源中的應(yīng)用，在光伏逆變電源并網(wǎng)中采用模糊控制理論，能夠?qū)⒖茧娏骱驼`差電流作為系統(tǒng)的參考控制量，運(yùn)用較少的模糊控制參數(shù)，減少模糊判斷的時(shí)間，具備更好是使用性能達(dá)到最佳的控制效果。再次是模數(shù)控制理論的應(yīng)用，這種理論是采用模擬電路和數(shù)字電路混合的來(lái)實(shí)現(xiàn)逆變電源電壓的同步、跟蹤控制，基于這種理論可以選擇合適的單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，并應(yīng)用電路給定電路結(jié)構(gòu)，在大范圍內(nèi)對(duì)逆變電源進(jìn)行細(xì)致的調(diào)解。這樣有利于逆變電源并網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，利用功能簡(jiǎn)單的單片機(jī)結(jié)合數(shù)模控制的方法構(gòu)成數(shù)模控制系統(tǒng)，能夠達(dá)到并網(wǎng)逆變的控制要求。最后是復(fù)合控制理論在光伏逆變電源中的應(yīng)用。復(fù)合控制的方案就是把作用于系統(tǒng)外的動(dòng)力學(xué)模型放入逆變電源的控制器，形成具有高精度反饋的逆變電源，這種控制理論也是基于內(nèi)模原理的控制策略。在控制思想方面主要是給定一個(gè)周期的輸出，并且波形發(fā)生變化在下一個(gè)周期產(chǎn)生影響，控制器通過(guò)給定相應(yīng)的指令對(duì)反饋的信號(hào)進(jìn)行修訂和校正，并將此信號(hào)加載到原來(lái)的控制信號(hào)上同時(shí)對(duì)下一個(gè)信號(hào)進(jìn)行畸變校正。當(dāng)輸入信號(hào)是零，復(fù)合控制還能夠不斷的對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行累加，保持輸入波形的穩(wěn)定。

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