大型光伏電站逆變器并網控制策略及穩定性解析

摘要：大型光伏電站逆變器并網控制成為利用可再生能源的重要的核心技術，為我國電網運行以及發展起到了重要的作用和意義。文章從大型光伏電站逆變器并網的結構、原理等方面入手，對大型光伏電站逆變器并網的控制策略以及穩定性能進行了分析，并且針對其策略提出了一些建議，希望對我國電網系統的發展起到一定幫助作用。

關鍵詞：大型光伏電站；逆變器；并網控制策略；穩定性；電網運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM615 文章編號：1009-2374（2017）01-0143-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.069

在經濟不斷發展的今天，新的可再生能源逐漸成為我國發展的重點，尤其是太陽能，不僅僅具有豐富的資源，其分布相對較為廣泛，被譽為“清潔型能源”。大型光伏電站逆變器并網對其能源進行了有效的利用和轉化，稱為直流電能輸出。但是在大型光伏電站逆變器并網控制的過程中，經常會受到一些外界的影響，那么要想保證大型光伏電站逆變器并網的正常運行，提升電流輸出的穩定性，就要對電流的運行方式進行全面的跟蹤，避免受到外界因素的影響，滿足我國電網系統運行的需要。其實大型光伏電站逆變器并網在不斷發展的過程中，不管是對我國經濟的發展，還是對我國電網系統的完善以及人們日常的用電需要，都是非常有利的。

1 大型光伏電站逆變器并網的運行原理

大型光伏電站逆變器并網主要是由DC-DC和DC-AC兩級的變換器所構成的，例如圖1所示。前級DC-DC變換器主要是提升該高光伏電池陣的功率轉化效率，并且對最大的功率運行情況進行全面的跟蹤。同時在跟蹤的過程中，要不斷提升電壓的性能，要在最大程度上滿足逆變并網中要求的直流母線電壓。后級DC-AC環節的主要功能就是將直流電逆變成與電網電壓同幅同頻的交流電，并且并網電流與電網電壓應當在相同的位置上，這樣可以有效地提升電壓運行的功率。

圖1 大型光伏電站逆變器并網的運行原理示意圖

其中，前級DC-DC的電路采用的Boost電路的拓撲結構，將大型光伏電站逆變器中輸出的140V直流電壓進行全面的升高，其直流電壓大約為400V即可。后級DC-AC的逆變器主要是利用的全橋結構為主，將400V直流電進行有效的轉變，大約在220V/50Hz左右即可，這樣在一定程度上保證了大型光伏電站逆變器并網的正常運行，對我國電網系統的穩定、安全的運行也起到了非常重要的作用。

2 大型光伏電站逆變器并網控制穩定性的主要對策

2.1 大型光伏電站逆變器并網的主要方式方法

在大型光伏電站逆變器并網控制的過程中，包括有電壓源電壓控制、電壓源電流控制、電流源電壓控制、電流源電流控制等方面，并且在電流控制中，主要分為直接電流控制和間接電流控制，主要是對電壓電流的運行形式，進行全面跟蹤，從而達到并網運行的效果。大型光伏電站逆變器并網控制不僅僅因其方法和流程相對較為簡便，其運行的性能也相對較為穩定，在我國電網系統發展的過程中得到了有效的應用。下面就對大型光伏電站逆變器并網控制的主要方式方法進行簡要的

介紹：

2.1.1 直接電流控制。為了保證太陽能可以穩定運行，提升附近電壓的功率，就要對電流的運行過程進行全面的控制。然而直接電流控制正是針對這一問題，對電流的運行方式進行了有效的控制。直接電流控制的過程中，若是直接作為電流側給定輸出電流的幅值時，就可以起到良好的控制作用，這樣不僅有效地提升了大型光伏電站逆變器并網的運行形式，對其穩定和安全等性能都起到了有效的提升作用。

2.1.2 間接電流控制。在間接電流控制的過程中，主要是利用調節器輸出來調節交流側輸出端的電壓幅值和相位等形式，起到控制的作用。間接電流控制在應用的過程中，其操作性能相對較為簡單，一般情況下是不要電流反饋控制。但是，在間接電流控制的過程中，應當對系統電流的反應速度給予足夠的重視，并且對測電流中含有的電流進行全面的劃分，對其參數的波動情況進行全面的分析和檢查，這樣才能對提升大型光伏電站逆變器并網的正常、穩定的運行，起到重要的作用和意義。

2.2 大型光伏電站逆變器并網控制的主要途徑

在大型光伏電站逆變器并網控制的過程中，DC-DC、DC-AC變流器具有獨立的結構以及變換的方式。因此在控制的過程中，應當將最大的功率進行全面的跟蹤，并且在控制的過程中，應當從不同的運行環節進行控制。下面就對大型光伏電站逆變器并網控制途徑進行了簡要的分析和闡述：

2.2.1 最大功率跟蹤控制。在最大功率跟蹤和控制的過程中，Boost電路在電流連續狀態運行中，應當滿足以下的關系：

式中：Vpc為光伏陣列輸出電壓；Vdc為逆變器出入側直流母線電壓。

在大型光伏電站逆變器并網控制的過程中，通過利用逆變器輸出電力的形式，也就是反饋電網功率，進行全面控制。同時在控制的過程中，應當在最大程度上滿足直流母線電壓Vdc的穩定性能，并且通過利用D的調節形式，對光伏方陣的電流電壓，進行全面的調節，Vpc輸出電壓，提升附近電壓的功率，從而有效地實現了最大功率跟蹤的控制性能，并且也在最大程度上保證了大型光伏電站逆變器并網控制的運行性能。

2.2.2 并網逆變器控制。逆變器作為光伏網發電系統與電網接口的主要設備，其控制技術已經成為重點研究的對象。但是在大型光伏電站逆變器并網控制的過程中，大致可以分為以下形式：

第一，電流瞬時值控制。逆變器電流在控制的過程中，主要是利用電流滯環瞬時至控制計劃以及固定開關頻率控制的兩種形式。圖2是電流瞬時值控制方式，主要是以雙閉結構的形式，其外環是直流電壓反饋控制環的形式、內環是交流電流控制環。并且在大型光伏電站逆變器并網控制的過程中，主要是將電壓調節器輸出電流幅值，與網壓單位相互連接，所得出相應的電壓信號。同時在控制的過程中，當電流誤差大于固定電環寬度的時候，滯環比較器開關便會發生相應的反應，利用逆變器的形式，對輸出電流的大小進行全面的控制，使其電流重新回到滯環內。另外，在大型光伏電站逆變器并網控制的過程中，該電流反應的速度相對加快，電壓的諧波相對不穩定，導致的后果是非常嚴重的。因此在大型光伏電站逆變器并網控制的過程中，應當針對其電流運行的環節進行全面的控制，通過利用相應的電流控制技術形式，加強大型光伏電站逆變器并網控制的穩定性，保證了系統的穩定性。

第二，在大型光伏電站逆變器并網控制的過程中，雙閉環電路是作為常用的一種控制形式，電網側交流電壓和電流采樣環閉的形式、電壓同步環節、PWM調制環節和驅動單元等控制形式，通過利用電壓交流逆的形式，從而在最大程度上保證了逆變電流運輸的穩定，同時輸出的功率作為重要的電流控制形式，這樣可以在最大程度上保證了大型光伏電站逆變器并網控制的穩定性，保證了電網系統可以正常、穩定的運行，例如圖3所示。

第三，無差拍控制形式。無差拍控制形式主要是利用系統狀態方程的籠子的形式，以電流的零誤差為標準，也是對電流運行狀況的一種反饋。同時，大型光伏電站逆變器并網控制的過程中，無差拍控制形式主要是對狀態方程和輸出反饋的信息，電流運行的周期，進行全面的推算。但是在推算的過程中，應當對電流環的寬度進行全面的考慮和分析，以提升電流運行周期運算的準確性，從而有效地保證了大型光伏電站逆變器并網控制性能。另外，在無差拍控制的過程中，一旦系統中的電壓發生偏離，大型光伏電站逆變器并網應當對其運行形式進行全面的跟蹤，加強部分區域穩定運行的性能，避免系統發生不必要的振動。除此之外，近幾年，在大型光伏電站逆變器并網不斷發展的過程中，無差拍控制途徑的優勢逐漸顯現，提升了大型光伏電站逆變器并網控制的穩定、可靠等性能，被我國電網企業廣泛應用。

3 結語

通過以上的綜合論述，大型光伏電站逆變器并網控制作為我國電網系統運行過程中非常重要的一項技術形式，對可再生能源進行了有效的利用和轉化。因此，本文針對大型光伏電站逆變器并網運行的原理，進行了簡要的分析和闡述，并且針對其原理對大型光伏電站逆變器并網控制的方式方法和途徑提出了一些建議。通過有效的途徑和方式方法，不僅有效地提升了大型光伏電站逆變器并網控制的穩定性，而且在最大程度上保證了我國電網系統運行的穩定、安全等性能。換而言之，大型光伏電站逆變器并網控制的不斷發展和廣泛利用，不管對我國經濟的發展、我國電網系統的穩定運行，還是人們的日常用電，都起到了不可替代的作用。

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作者簡介：于偉俊（1982-），男，新疆烏魯木齊人，青島特銳德電氣股份有限公司工程師，碩士，研究方向：新能源電力建設。

（責任編輯：小 燕）