光伏并網逆變器控制研究

李偉東

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光伏并網逆變器控制研究

李偉東

廣州澳藍儀器設備有限公司，廣東 廣州 510610

根據三相光伏逆變器的特點，提出一種新型滑膜控制器，實現光伏并網逆變器跟蹤控制。為了進一步降低并網電流諧波，采用空間矢量調制方法，實現PWM輸出。

逆變器；滑膜測控制；空間矢量調制；并網電流

引言

隨著環境污染的日益加劇，光伏等新能源大量接入電網，這對大電網提出了嚴峻的挑戰。光伏發電系統中最為核心的部件是光伏逆變器。逆變器是將光伏輸出的直流電轉化成交流電。因此，光伏并網逆變器需要較低的諧波[1]。現在逆變器都是采用三電平拓撲，雖然三電平逆變器的電壓等級較高，但是存在開關數目多以及開關損耗大的缺點。光伏發電屬于低壓系統，因此三電平在光伏發電系統中很難得到應用[2]。兩電平結構具有較少的開關數目，在光伏發電系統中得到了廣泛應用。如圖1所示。

圖1 光伏并網逆變器結構

對于光伏并網逆變器，并網電流控制是影響發電系統電能質量另外一個重要原因[3]。電流控制大多采用多種控制策略，主要是采用PI控制和PR控制器[4]，但是該方法需要調節參數。滯環控制雖然具有快速的動態響應，但是該方法并網電流諧波很大。

最近幾年，無差拍電流跟蹤控制和空間矢量調制是一種新型控制方法，在數字控制電力電子變換器得到廣泛應用。在實際數字化無差拍電流預測控制中，存在一定延遲。文獻[5]采用無差拍電流預測控制，但是沒有考慮實際情況延遲。文獻[6]采用自適應無差拍控制，雖然考慮實際延遲，但是采用的算法復雜，難以在實際工程中應用。文獻[7]采用直接功率控制，通過開關表實時選擇控制有功和無功電流控制，該方法沒有電流和PWM調制模塊，實現簡單，但是該種方法開關頻率不確定，濾波器很難設計。

本文提出一種改進型滑膜控制，實現了并網電流控制，保證了輸出電流畸變率減小，并采用一種空間矢量調制方法，該方法通過改變零矢量作用時間實現PWM輸出，仿真驗證具有很好的實現效果。本文所提出的方法具有快速的電流跟蹤效果。

1 三相光伏并網逆變器平均模型

光伏并網逆變器如圖1所示。以N點為參考點，光伏并網逆變器在三相靜止坐標系下的模型為：

式中：L是網測濾波器電感；ea, eb, ec 是電網電壓；uON 是O點和N點之間的電壓；ia, ib, ic 是并網電流; uaN, ubN , ucN 是逆變器輸出電壓。

為了能夠實現簡單控制，abc模型需要變換成dq坐標軸：

同理，公式（1）中abc模型轉化到dq坐標系下為：

(3)

轉化成dq坐標軸下，需要分析兩個滑膜控制器。假設Sd為并網電流的直接分量，Sq為并網電流的間接分量，能夠表示為：

本文采用單位功率因數，因此該系統向電網只注入有功功率，因此無功電流給定為0。

從而得到滑膜導數為：

帶入到公式（3）能夠得到d軸的滑膜控制器。

2 三相光伏并網逆變器空間矢量調制研究

三相光伏并網逆變器空間矢量調制包括8個矢量，其中6個是有用矢量，另外兩個是零矢量。假設在扇區1，在一個采用周期內，計算開通時間對并網電流進行控制，該方法具有最少的開關損耗，開關順序如圖2所示。

圖2 參考矢量分布圖

3 結論

本文根據三相并網逆變器動態數學模型，提出新型滑膜控制。快速性是滑膜控制優良品質，基于滑膜控制的三相并網逆變在分布式發電中具有很好地利用價值。新型滑膜控制計算簡單，容易實現。和傳統的控制器相比，新的滑膜控制控制精度變高。

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Photovoltaic (pv) grid inverter control research

Li Weidong

Guangzhou Macao blue instrument equipment Co., Ltd., guangdong guangzhou 510610

According to the characteristics of the three-phase photovoltaic inverter, this paper puts forward a new type of synovial controller, realize the photovoltaic (pv) grid inverter tracking control. In order to further reduce the grid current harmonic, this paper using space vector modulation method, realize PWM output.

inverter; Synovial measurement control; Space vector modulation; Hooked up to the current

TM762

A

1009-6434（2016）12-0089-02