【《光伏并网变流器系统控制策略案例分析》3100字】

光伏并网变流器系统控制策略案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u25261光伏并网变流器系统控制策略案例分析 1190571.1控制系统的分类 1204281.2控制器的数学模型 3220111.3电压电流双闭环控制 5235811.4逆变控制策略 61.1控制系统的分类（1）光伏并网发电拓扑结构主要有以下几种单级式并网逆变器拓扑这种逆变器要求在某个功率变换步骤达成电压增加、MPPT追踪、逆变和光伏电电池与电网间的电隔离。图1.1单级式并网逆变器拓扑（2）两级式并网逆变器拓扑通常包括软开关变换步骤与自换相或电网换相的dc/ac变换步骤REF_Ref28273\r\h[22]。图1.2两级式并网逆变器拓扑现阶段,我国对并网型逆变器的分析重点聚焦于与两级的能量变化结构上。其中重点是达成最大功率追踪,而逆变就是为了电网电压与输出电流相位一致。因为变换步骤与逆变步骤拥有其自己的控制目的与方法,两部分能分开开发,系统前后级间的祸合比较宽松,所以系统的管理步骤极易开发与达成，因为单独设立了一级最大功率追踪步骤,这就好比是安排了电压和调整步骤,系统能拥有相对更大的输入空间,最大功率追踪步骤的安排能让逆变步骤的输入基本稳定,同时输入的电压更高,如此都能协助提升逆变步骤的转换效率REF_Ref28675\r\h[23]。但是,系统拥有两个独立的能量转变步骤,该系统的效率不高、重量大、开支大。鉴于上述要素的影响，本研究开发出了并网光伏发电系统运用单级并网型逆变器,此设备可利用一级能量变换达成最大功率追踪与并网逆变两个作用,如此可节约系统的工作时间、使系统的空间与重量变小，同时还能减少系统的成本,进而能降低并网光伏发电系统设计所需的成本,能协助并网光伏发电系统的普遍使用。然而在管理时不仅应兼顾追踪太阳能电池的最大功率点,还应共同确保对电网输出电流满足电网规定,让控制系统变得更为繁杂，在单级式并网系统内,通常使用双闭环。外环控制输入,使得光伏并网系统可以在最大功率点处运行,从而达到最大功率输出。内环控制可使用对管理实时性标准更严格的单周期管理。外环是系统管控的重点，因为单级式光伏并网逆变器只添加了一个能量升级设备,所以系统的组成并不复杂,效率不错、特性稳固。然而在管理时不仅应兼顾追踪太阳能电池的最大功率点,还必须保证对电网输出电流满足电网标准的规定。因为大电感的出现,使直流回路电流变得更加稳定,在开关逆变器的情况下,如果不能保证逆变器输入电流的平稳,将极易对逆变器的平稳运转带来影响,但是电压型逆变器则不会出现这种问题,因此,现阶段的中、小功率变频器基本上都使用电压型逆变器。目前,光伏并网逆变器均是使用电压源逆变电路。对逆变器的管控有电压型控制方法和电流型控制方法两种。前者的焦点是管理输出电压。后者主要是对生成的电感电流进行管控。输出电流是被管理的内容,对电网而言,并网逆变器有高阻抗的特点,所以在电网电压被影响或产生不对称的情况时,逆变器受到电压的干预不会很大。所以,本研究使用电流控电压型逆变器进行并网操作REF_Ref28953\r\h[24]。下图1.3为单级电压型并网逆变模式,交流侧采用L型滤波器的拓扑结构图。图1.3三相桥式逆变器在逆变结束之后选择用L型电感进行滤波，如图1.4。图1.4L型滤波器L型滤波器控制系统的设计简单，但是谐波的衰减速度小，所以使用相对较大的滤波电感。过滤器电感大的话，过滤器的体积就会变大，成本上升，损失也会变高，对功率因数也有较大的影响。LC型滤波器是二阶惯性环，经常用于独立/网络双模光伏系统。在并行网络模式下运行时，LC型滤波器的滤波特性与L型滤波器效果相同，但由于存在支持容量（并行网络模式下相当于负载），所以设计比L型更困难。在独立模式下操作时，LC型滤波器可以有效地滤波电流，高阶谐波LC型滤波导致系统的谐振，影响系统的稳定性REF_Ref9603\r\h[25]。1.2控制器的数学模型（1）直流侧分析首先，列些直流侧电流方程： CdudtSk为开关函数，角频率为ω、相角为α、幅值为m，其中的基波分量S1a， S1a=m S1b=m S1c=m设电网相电压与并网相电流间的相角为θ，那么 Ia= Ib= Ic=式中：ImI（1.8）（2）交流并网侧分析选取电感电流ia，ib，ic C1dUdcdt= L1dI1kdt= uck= kuk0=skskUdcId是指光伏并网逆变器直流端输入电流REF_Ref30592\r\h[26]。为了分析，这里我们使用的是park变换来对三相电压电流进行处理。设系统三相电压如下式所示。 ua=umcos ub=umcos(ωt- ub=umcos(ωt+系统三相电压在三相静止坐标系与dq同步旋转坐标系中的关系见下图。图1.4一般来说，在abc三相电压中，a相相位在b相120度的前面，同时还在c相240度之前。 uα=umcos uβ=umcos(ωt-π结合式（1）和式（2）可得 uα=umcosωuβ=umcos(ωt-3π2)=u（1.19）uc=umcos(ωt+3（1.20）则式（3）至式（5）的关系可得到Clark变换为： uaubu将dq轴电压向αβ坐标轴投影，可得Clark反变换为： uαuβ=1.3电压电流双闭环控制电流内环主要是采用PI控制方式比例调节效果：根据比例反应系统的偏差,系统只要产生了偏差,比例调节将马上自我改变以此减少误差。比例效果大,能进一步调节,降低误差,但是要选取合适的比例，否则还会导致系统性能的波动REF_Ref30928\r\h[27]。积分调节效果：目的就是为系统提升精准性。由于有误差,将实施积分调节,最终到没有误差,当积分调节中止的时候,积分调节导出一个常值。时间常数Ti来决定积分的功能情况。Ti与积分效果之间为反比例关系。相反，Ti大就说明积分效果不佳,在系统中增加积分调节会让系统的稳定性下滑REF_Ref31216\r\h[28]。积分效果往往和另两类调节原理相互融合,构成了调节器。一般而言，PI控制器相关修正步骤的效果包括：第一，偏差只要出现，控制器会马上进行控制，旨在使偏差变小。一般在数字持续变大后，闭环系统的超调量将变大，系统响应变得更为迅速，然而在增加至某种程度时，系统将持续波动。第二，积分步骤。重点使用在去除静差，提升系统的无差度（型别）。积分效果的如何需要看积分常数，积分常数与积分功能间为正相关性。总的来说，在控制工程实践中，PI控制器主要是用来改善控制系统的\t"/item/pi%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%99%A8/_blank"稳态性能REF_Ref31451\r\h[29]。基于PI控制器的基本原理搭建光伏系统的模型，见下图为电流内环控制图1.5闭环控制系统1.4逆变控制策略离散函数足够密集是可以近似成为一个连续函数的，因此我们可以用多个矩形脉冲波来代替正弦波，如果在某个时间段内矩形波的大小和正弦波的大小没有很大的不同，那么这一系列矩形波构成的面积就与正弦波的面积一样。其中会有一个问题，就是不会有百分之百的等效，所以为了无限接近等效，矩形波的数量自然是越多越好，但是矩形波的数量和开关频率有着密不可分的关系REF_Ref5576\r\h[30]。（1）等面积法此措施即对SPWM法的陈述，该措施是将SPWM管理的主要原理当做立足点,能较好地核算每个开关的闭合、打开时间,其所获得的波形与正弦波特别靠近,然而其具有计算繁杂,信息占用空间大,无法及时管控的不足。（2）硬件调制法这种方法法是为处理等面积法计算太麻烦的问题所给出的,作用机制是将目标波形视为调制信号,被调制的信号为载波，通过对载波的调制得到相应的PWM波形。使用等腰三角波当做载波，在调制信号波是正弦波时，所获得的便是SPWM波形。而措施简洁，能以模拟电路构成三角波载波和正弦调制波产生电路，以比较器来界定其交点，在交点时对开关的闭合与通行加以管理，将能导出SPWM波。然而，此类模拟电路特别不简单，无法达成精准地管控。因为等面积法无法立即管控，所以我