光伏并網(wǎng)逆變器控制研究

李偉東

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光伏并網(wǎng)逆變器控制研究

李偉東

廣州澳藍(lán)儀器設(shè)備有限公司，廣東 廣州 510610

根據(jù)三相光伏逆變器的特點(diǎn)，提出一種新型滑膜控制器，實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)逆變器跟蹤控制。為了進(jìn)一步降低并網(wǎng)電流諧波，采用空間矢量調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)PWM輸出。

逆變器；滑膜測控制；空間矢量調(diào)制；并網(wǎng)電流

引言

隨著環(huán)境污染的日益加劇，光伏等新能源大量接入電網(wǎng)，這對大電網(wǎng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。光伏發(fā)電系統(tǒng)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(zhuǎn)化成交流電。因此，光伏并網(wǎng)逆變器需要較低的諧波[1]?，F(xiàn)在逆變器都是采用三電平拓?fù)洌m然三電平逆變器的電壓等級較高，但是存在開關(guān)數(shù)目多以及開關(guān)損耗大的缺點(diǎn)。光伏發(fā)電屬于低壓系統(tǒng)，因此三電平在光伏發(fā)電系統(tǒng)中很難得到應(yīng)用[2]。兩電平結(jié)構(gòu)具有較少的開關(guān)數(shù)目，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。如圖1所示。

圖1 光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)

對于光伏并網(wǎng)逆變器，并網(wǎng)電流控制是影響發(fā)電系統(tǒng)電能質(zhì)量另外一個(gè)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(diào)節(jié)參數(shù)。滯環(huán)控制雖然具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，但是該方法并網(wǎng)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(diào)制是一種新型控制方法，在數(shù)字控制電力電子變換器得到廣泛應(yīng)用。在實(shí)際數(shù)字化無差拍電流預(yù)測控制中，存在一定延遲。文獻(xiàn)[5]采用無差拍電流預(yù)測控制，但是沒有考慮實(shí)際情況延遲。文獻(xiàn)[6]采用自適應(yīng)無差拍控制，雖然考慮實(shí)際延遲，但是采用的算法復(fù)雜，難以在實(shí)際工程中應(yīng)用。文獻(xiàn)[7]采用直接功率控制，通過開關(guān)表實(shí)時(shí)選擇控制有功和無功電流控制，該方法沒有電流和PWM調(diào)制模塊，實(shí)現(xiàn)簡單，但是該種方法開關(guān)頻率不確定，濾波器很難設(shè)計(jì)。

本文提出一種改進(jìn)型滑膜控制，實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)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(diào)制方法，該方法通過改變零矢量作用時(shí)間實(shí)現(xiàn)PWM輸出，仿真驗(yàn)證具有很好的實(shí)現(xiàn)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(wǎng)逆變器平均模型

光伏并網(wǎng)逆變器如圖1所示。以N點(diǎn)為參考點(diǎn)，光伏并網(wǎng)逆變器在三相靜止坐標(biāo)系下的模型為：

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

為了能夠?qū)崿F(xiàn)簡單控制，abc模型需要變換成dq坐標(biāo)軸：

同理，公式（1）中abc模型轉(zhuǎn)化到dq坐標(biāo)系下為：

(3)

轉(zhuǎn)化成dq坐標(biāo)軸下，需要分析兩個(gè)滑膜控制器。假設(shè)Sd為并網(wǎng)電流的直接分量，Sq為并網(wǎng)電流的間接分量，能夠表示為：

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

從而得到滑膜導(dǎo)數(shù)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(wǎng)逆變器空間矢量調(diào)制研究

三相光伏并網(wǎng)逆變器空間矢量調(diào)制包括8個(gè)矢量，其中6個(gè)是有用矢量，另外兩個(gè)是零矢量。假設(shè)在扇區(qū)1，在一個(gè)采用周期內(nèi)，計(jì)算開通時(shí)間對并網(wǎng)電流進(jìn)行控制，該方法具有最少的開關(guān)損耗，開關(guān)順序如圖2所示。

圖2 參考矢量分布圖

3 結(jié)論

本文根據(jù)三相并網(wǎng)逆變器動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，提出新型滑膜控制。快速性是滑膜控制優(yōu)良品質(zhì)，基于滑膜控制的三相并網(wǎng)逆變在分布式發(fā)電中具有很好地利用價(jià)值。新型滑膜控制計(jì)算簡單，容易實(shí)現(xiàn)。和傳統(tǒng)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