級(jí)聯(lián)式逆變器在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用研究

摘 要： 采用級(jí)聯(lián)式多電平逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并對(duì)基于此結(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行研究。為實(shí)現(xiàn)有效并網(wǎng)，使得并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓相位一致，在結(jié)合單級(jí)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)控制策略和級(jí)聯(lián)式逆變器控制策略兩者特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用階梯波控制與電流環(huán)控制的混合控制方式，并對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行Matlab/Simulink仿真分析，驗(yàn)證這種控制方法的可行性。采用PR調(diào)節(jié)器的電流環(huán)控制，提高了級(jí)聯(lián)式逆變器的效率。

關(guān)鍵詞： 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)； 級(jí)聯(lián)式逆變器； PR調(diào)節(jié)器； 混合控制

中圖分類號(hào)： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）10?0165?03

0 引 言

隨著國(guó)際上對(duì)于清潔能源的要求越來(lái)越高，我國(guó)逐漸開(kāi)始加大光伏發(fā)電等清潔能源在整個(gè)電網(wǎng)發(fā)電中的比重。光伏并網(wǎng)技術(shù)是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能板、DC?DC升壓電路、逆變器、用戶（電網(wǎng)）等組成。目前，大多數(shù)逆變器采用傳統(tǒng)的單級(jí)式或多級(jí)式，基于這些形式下的太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上存在著如下不足[1?2]：并網(wǎng)逆變器中開(kāi)關(guān)管的工作頻率較高，損耗較大；逆變器工作需要足夠的直流電壓，這需要多個(gè)光伏電池串聯(lián)起來(lái)以達(dá)到電壓等級(jí)的要求，同時(shí)，逆變器開(kāi)關(guān)管承受的du/dt較大，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性下降。采用級(jí)聯(lián)式逆變器就可以很好解決這些傳統(tǒng)方式下的不足，本文旨在探討級(jí)聯(lián)式逆變器在光伏并網(wǎng)中的特點(diǎn)以及基于級(jí)聯(lián)式逆變器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的Matlab/Simulink仿真研究。

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

1.1 級(jí)聯(lián)式逆變器的結(jié)構(gòu)

1.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的控制策略

結(jié)合單級(jí)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)控制策略以及級(jí)聯(lián)式逆變器控制策略兩者的特點(diǎn)[3?6]，為獲得與電網(wǎng)側(cè)同相位的并網(wǎng)電流，前級(jí)DC?DC電路對(duì)光伏電池電壓升壓并實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤控制，后級(jí)DC?AC電路采用階梯波控制和電流環(huán)控制的混合控制策略。在這種策略控制下的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓相位保持一致，并能實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。限于篇幅，前級(jí)的最大功率跟蹤控制本文將不作介紹，本文重點(diǎn)介紹級(jí)聯(lián)式逆變器部分的控制策略。

2.1 基于階梯波控制的PWM載波調(diào)制控制

2.2 電流環(huán)控制

3 基于級(jí)聯(lián)式逆變器光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真研究

4 結(jié) 語(yǔ)

級(jí)聯(lián)式逆變器其輸出的波形接近正弦波，具有更小的諧波，采用階梯波控制與電流環(huán)控制方式能夠在強(qiáng)弱光照下進(jìn)行很好的并網(wǎng)。Matlab/Simulink仿真分析驗(yàn)證此種方法的正確性。同時(shí)由于多個(gè)獨(dú)立電源的串聯(lián)，開(kāi)關(guān)管的耐壓與du/dt只取決于與之并聯(lián)的直流電源，所以開(kāi)關(guān)管承受的du/dt較小，隨著級(jí)聯(lián)數(shù)目增加，諧波將會(huì)減小。這些都能很好地解決傳統(tǒng)的單級(jí)式或多級(jí)式太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上一些不足，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 周曉進(jìn)，陳元娣.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[J].電力電子技術(shù)，2012，46（4）：51?53.

[2] 李芬.單相背靠背綠色節(jié)能試驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2010.

[3] 黃立培，馬毅為，孫凱，等.高效級(jí)聯(lián)式光伏并網(wǎng)逆變器的控制[J].高電壓技術(shù)，2011，37（3）：680?685.

[4] 劉賢，方柳.單相單級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)的研究[J].電器開(kāi)關(guān)，2012（3）：70?72.

[5] 程軍照，吳夕科，李淑森，等.采用Boost的兩級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)[J].高電壓技術(shù)，2009，35（8）：2048?2052.

[6] 趙鋼，何軍，蔣輝.用戶型單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真分析[J].華東電力，2012，40（8）：1375?1378.

[7] 黃守道，葛照強(qiáng)，葉光輝，等.級(jí)聯(lián)式變頻器的幾種多載波控制算法的對(duì)比分析[J].電氣傳動(dòng)，2007，37（2）：25?28.

[8] 葛照強(qiáng)，徐樂(lè)，黃守道.級(jí)聯(lián)式高壓變頻器優(yōu)化算法的研究[J].交流技術(shù)與電力牽引，2006（3）：14?17.

[9] 張東寧，廖學(xué)理，戎麒，等.級(jí)聯(lián)式多電平逆變器SPWM控制技術(shù)的研究及仿真實(shí)現(xiàn)[J].電氣技術(shù)，2008（6）：27?32.

[10] 王學(xué)華，阮新波，孫宜峰.階梯波合成技術(shù)級(jí)聯(lián)多電平變換器功率均衡策略[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2008，28（24）：19?24.