光伏陣列及并網逆變器關鍵技術探討

梁　浩

內蒙古華電新能源分公司，內蒙古呼和浩特　010020

光伏陣列及并網逆變器關鍵技術探討

梁浩

內蒙古華電新能源分公司，內蒙古呼和浩特010020

近年來，在科學和信息技術不斷進步的背景下，世界各國經濟飛速發展，然而這一過程中，造成了有限能源的高度消耗，在破壞人們日常工作及生活環境的基礎上，還極大的影響人類實現可持續發展，在這種情況下，積極加強系能源的開發利用至關重要。光伏并網發電是對太陽能進行有效利用的關鍵技術之一，本文從光伏陣列仿真模型及優化配置入手，在對并網逆變器預測電流控制方法展開研究的基礎上，加強了光伏陣列及并網逆變器關鍵技術的探討，希望對我國新能源的開發利用起到促進作用。

光伏陣列；并網逆變器；關鍵技術

人類社會發展的過程中，增加了對可再生能源的開發利用，光伏并網發電就是對太陽能進行充分利用的表現之一。利用光伏并網發電，能夠極大的環節人們日常工作及生活中對電能的需求，緩解不可再生能源高速消耗的壓力。在光伏并網發電的過程中，一項重要的技術就是逆變器電流控制。在這種情況下，本文從構建光伏陣列模型的流程、光伏陣列優化配置基本原則2個角度出發對光伏陣列仿真模型及優化配置展開了研究，并對并網逆變器預測電流控制方法進行了詳細介紹。

1　光伏陣列仿真模型及優化配置

1.1構建光伏陣列模型的流程

光伏陣列模型的構建是建立在模塊化編程基礎之上的，具體流程包含以下5個方面：

首先，對拓撲結構在光伏陣列中的體現進行初始化處理，同時初始化處理的還包含外部環境當中的各種參數，如光伏組件數量在串聯式光伏陣列中的體現和串聯式光伏陣列數量等。外部輸入是實現參數初始化的關鍵，使用者可以對光照分布狀體以及拓撲結構在仿真對象中的體現進行自由定制。

其次，在為調用奠定基礎的過程中，可以對仿真模型函數在光伏組件中的體現進行構建，公式如下：function IModule=Module（VModule，T，G）。

再次，如果光伏陣列模型函數是串聯式的，那么應將輸出電流在串聯式光伏陣列中的體現作為基礎，公式如下：function VS-PVModule（IS-PV）。

第四，將輸出電壓在集中式光伏陣列中的體現作為基礎，對輸出電流、輸出功率和電壓在集中式光伏陣列中的體現數組進行構建，分別應用Varray（j）、Parray（j）、Iarray（j）來表示。

最后，在對I-V、P-V仿真曲線在光伏陣列中的體現進行輸出的過程中，對plot函數進行利用［1］。

1.2光伏陣列優化配置基本原則

近年來，光伏發電系統運行過程中，應用的范圍不斷擴大，同時光照環境在光伏陣列中也呈現出逐漸復雜的特點，在建筑密集地點，在光伏陣列外觀造型的影響下，無法確保全天中光伏陣列都得以充分的暴露，這就需要光伏陣列應用過程中面對具備陰影現象，降低光伏陣列輸出功率，在這種情況下，必須針對不同的安全環境對光伏陣列進行優化配置。相關原則如下：

首先，保證額定功率符合要求，將并聯式光伏陣列結構應用于小型光伏發電系統當中，保證拓撲結構的科學性；其次，在允許的經濟投入基礎上，應將多并聯光伏陣列并聯結構應用于中型光伏發電系統當中，并保證逆變器和控制器被有效應用于每一組的并聯式光伏陣列當中；最后，如果光伏發電系統規模較大，陰影的存在是客觀的，此時應對光照變化規律進行充分的應用，保證整組串聯式光伏陣列是集中式光伏陣列受陰影影響的關鍵區域［2］。

2　并網逆變器預測電流控制方法

2.1構建預測電流控制模型

電感參數的不匹配是客觀存在的，預測電流控制算法在應用過程中對這一現象具有一定的容忍度，而這一容忍度受理想電壓預估次數的影響而有所降低，容忍度歲預估次數減少而提升。在對二者關系進行充分掌握的過程中，可以對預測電流控制模型進行構建，其中，目標電流誤差應用ie［k+1］=x1ie［k］－x2ie［k－1］來表示，其中x1、x2為待定參數［3］。在預估理想輸出電壓的過程中可以應用線性預測法，即V*OP［k］=【aV*OP［k－1］+（a－b）V*OP［k－2］】/a。其中a大于b，同時V*OP［k］=b/aVOP［k－1］+（ab）/aVOP［k－2］+L/T【（b/a）ie［k］－（a－2b）/ aie［k－1］－（a－b）/aie［k－2］】；而VOP［k］的值可以應用如下方式進行計算，b/aVOP［k－1］+（ab）/aVOP［k－2］+L/T【（1－x1+b/a）ie［k］+（x2－）（a－2b）/aie［k－2］。

同時，要想促使預估理想電壓的次數得以減少，促使電感參數不匹配程度能夠被這一算法進行高度的容忍，可以保證ie［k］不存在于首次預估后的VOP［k］表達式內，即x1=1+b/a，那么此時的VOP［k］=b/ aVOP［k－1］+（a－b）/aVOP［k－2］+L/T【yie［k－1］－（a－b）/aie［k－2］】。其中，y=x2－（a－2b）/a，這一數值將對電感參數不匹配的容忍度造成直接影響。在以上推到的基礎上，能夠首次實現預估理想電壓，并對表達式中的各個權重系數進行降低，促使系統始終處于三階，對系統中的復雜度進行降低［4］。

2.2預測電流控制模型穩定性分析

閉環傳遞函數在預測電流控制模型中可以應用以下函數進行表示：

Φ（Z）=k（yz－［（a－b）/a］）/z3－（a+b）/az2+［（2b－a）/a+ky］z+（a－b）/a（1－k）。其中，k的大于零，可以應用L/Lac來表示。在對不同模型之間的聯系以及控制模型當中的穩定性進行確定的過程中，可以將雙線性變換應用于z域閉環傳遞函數當中，從而對w域特征方程進行確定：λ（w）=（ay－a+b）kw3+（3a－3b－ay）w2+（8a－4b－aky－3ak+ 3bk）w+4b+aky+ak－bk=0。在分析控制模型穩定性的過程中，需要對勞斯穩定數據進行應用，其中△=8［－（a－b）2k+（3a－b）（a－b）－a2y］/（3a－3b－ay）［5］。在判定穩定性的過程中，勞斯判據定義應當對以下不等式進行求解：（a－b）/a＜y＜3×（ab）/a；0＜k＜［（3a－b）（a－b）－a2y］/（a－b）2；4b+（ay+a－b）k＞0。

在以上不等式當中，必須滿足a大于b大于0，同時y大于0，k大于0，在針對a、b、k進行取值的過程中，必須滿足這3個約束條件。

在對以上預測電流控制模型進行總結的過程中可以發現其擁有以下特征：首先，如果擁有穩定的系統環境，電感參數不匹配在控制模型中的容忍度的決定權掌握在參數a、y當中；其次，如果a已知，在特定的取值范圍內，如果y越小，則擁有越高的容忍度，反之亦然；再次，如果（1/a，2/a）是參數y=i/a的取值范圍，那么a的取值越大則說明擁有越高的容忍度，反之亦然［5］。

3　結論

綜上所述，近年來，在科學和信息技術不斷進步的過程中，世界各國的經濟飛快發展，隨之而來的是資源的高度消耗以及環境的嚴重破壞，在面對能源危機的過程中，世界各國開展了對可再生能源的開發和利用。太陽能作為重要的可再生能源之一受到人們的廣泛重視，現階段，人們利用太陽能的重要方式之一就是光伏并網發電，為了促進我國相關領域的進步并實現人類的長期可持續發展，本文積極加強了光伏陣列及并網逆變器關鍵技術研究。

［1］王曉雷，王衛星，路進升，王國軍，周笑.光伏陣列特性仿真及其在光伏并網逆變器測試系統中的應用［J］.電力系統保護與控制，2015（10）：70-73，79.

［2］鄭飛，張軍軍，丁明昌.基于RTDS的光伏發電系統低電壓穿越建模與控制策略［J］.電力系統自動化，2014（22）：19-24.

［3］周德佳，趙爭鳴，袁立強，等.具有改進最大功率跟蹤算法的光伏并網控制系統及其實現［J］.中國電機工程學報，2015（31）：94-100.

［4］廖志賢，羅曉曙，黃國現.兩級式光伏并網逆變器建模與非線性動力學行為研究［J］.物理學報，2015（13）：28-35.

［5］王書征，趙劍鋒，姚曉君，等.級聯型光伏并網逆變器在光照不均勻條件下的功率平衡控制［J］.電工技術學報，2013（12）：251-261.

TM6

A

1674-6708（2016）166-0191-02

梁浩，內蒙古華電新能源分公司。