光伏并網(wǎng)逆變器及其控制的研究

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1、摘要在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，逆變器是核心部件，其效率的高低、可靠性的好壞將直接影響整個并網(wǎng)系統(tǒng)的性能。本文通過比較小型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的幾種拓撲結構和配置方案，選定單級式無變壓器方式并網(wǎng)逆變器為對象展開研究。光伏并網(wǎng)控制目標是：控制逆變電路輸出的交流電流為穩(wěn)定的高質量正弦波，且與電網(wǎng)電壓同頻、同相。通過對目前常用的幾種并網(wǎng)逆變器的控制算法進行分析，本文采用滯環(huán)電流控制算法實現(xiàn)并網(wǎng)電流跟蹤。傳統(tǒng)的滯環(huán)電流控制算法具有實現(xiàn)簡單、動態(tài)響應快、對負載參數(shù)變化不敏感、電流跟蹤誤差小等優(yōu)點，但也存在開關頻率隨電流變化率變化而波動，造成網(wǎng)側濾波電感

2、設計困難，功率模塊應力及開關損耗增大的不足。本文通過對滯環(huán)電流控制算法的原理和開關頻率波動的原因進行分析，提出了基于積分法的定頻算法和基于最小二乘法的定頻算法，這兩種算法主要的優(yōu)點是完全可以采用數(shù)字控制器實現(xiàn)，無需額外的模擬電路。通過利用MATLAB中的Simulink工具箱，搭建單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型，仿真結果表明，這兩種算法在保持滯環(huán)電流控制算法優(yōu)點的同時，較好實現(xiàn)了滯環(huán)開關頻率的穩(wěn)定。三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)常采用三相半橋拓撲的并網(wǎng)逆變器實現(xiàn)并網(wǎng)，由于三相開關控制相互干擾，因此這種系統(tǒng)難以直接采用單相并網(wǎng)系統(tǒng)的滯環(huán)電流控制算

3、法。為實現(xiàn)三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的定頻滯環(huán)電流控制，本文在分析傳統(tǒng)三相電流解耦控制算法的基礎上，提出一種基于線電流的解耦算法，成功地將單相系統(tǒng)中定頻滯環(huán)電流控制算法移植到三相系統(tǒng)中。同樣利用MATLAB進行建模，仿真結果表明，定頻滯環(huán)電流控制算法在三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中是可行的，可以實現(xiàn)向電網(wǎng)注入與電網(wǎng)電壓同頻、同相的高質量正弦波。關鍵詞：光伏并網(wǎng)逆變器；定頻滯環(huán)電流控制；電壓空間矢量；最大功率跟蹤IAbstractInPhotovoltaicGrid-connectedsystem,inverteriskeypart,whoseef

4、ficiencyandreliabilitywillinfluencetheperformanceofthewholesystem.Bycomparingtopologyandconfigurationofseveralprogramesinsmallphotovoltaicgrid-connectedsystem,single-stagephotovoltaicgrid-connectedinverterwithouttransformerisselectedtostudy.Thetargetofcontrolinphot

5、ovoltaicgrid-connectedsystemisensuringtheoutputcurrentoftheinvertercircuitstobethesinewavesofquality,withthesamefrequencyandphaseasthegrid.Byanalyzingtheseveralcommoncontrolalgorithmsofinverter,adopthysteresiscurrentcontrolalgorithmtomaketheoutputcurrentofinvertert

6、rackingthegrid.Asitiswellknown,thehysteresiscontrolischaracterizedbyunconditionedstability,veryfastresponse,andgoodaccuracy.Ontheotherhand,thebasichysteresistechniqueexhibitsalsoseveralundesirablefeatures,suchasvariableswitchingfrequencyandheavyinterferenceamongthe

7、phasesincaseofthree-phasesystemswithisolatedneutral.Byanalyzingthehysteresiscurrentcontrolalgorithmandthereasonsforswitchingfrequencyfluctuations,providetwoalgorithmsofstabilizingtheswitchingfrequency,thefirstisbasedonintegrationandthesecondisbasedonleastsquaresmet

8、hod.BysimulatingbasedonMATLAB,theresultprovesthetwoalgorithmsnotonlymaintaintheadvantageoftraditionalhysteresiscurrentcontrolalgorithm,butalsoach