光伏并網(wǎng)逆變器控制

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1、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)20世紀(jì)80年代中期光伏發(fā)電系統(tǒng)中常用的一種結(jié)構(gòu)形式。一般用在10kW以上的較大功率的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)只采用一臺并網(wǎng)逆變器，結(jié)構(gòu)簡單且系統(tǒng)效率較高。缺點(diǎn)：阻塞和旁路二極管是系統(tǒng)損耗增加；抗熱斑和陰影能力差，系統(tǒng)功率失配現(xiàn)象嚴(yán)重；難以實(shí)現(xiàn)良好的MPPT控制；需要較高電壓的直流母線將并網(wǎng)逆變器與光伏陣列連接，降低安全性；系統(tǒng)擴(kuò)展和冗余能力差。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)將并網(wǎng)逆變器和光伏組件集成在一起作為一個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)模塊。優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)模塊獨(dú)立運(yùn)行，系統(tǒng)擴(kuò)展和冗余能力強(qiáng)；每個(gè)模塊獨(dú)立MPPT設(shè)計(jì)，最大程度提高系統(tǒng)發(fā)電效率

2、；給系統(tǒng)的擴(kuò)充帶來了很大靈活性和即插即用性；缺點(diǎn)：由于采用小容量逆變器設(shè)計(jì)，逆變效率相對較低。大量應(yīng)用在光伏屋頂計(jì)劃、建筑一體化計(jì)劃中，交流光伏模塊功率等級一般在50~400W。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)光伏組件通過串聯(lián)構(gòu)成光伏陣列給光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)提供能量。和集中式結(jié)構(gòu)相比，串聯(lián)構(gòu)成的光伏陣列直接與并網(wǎng)逆變器相連，不需要直流母線。具有交流模塊的集成化特征，擴(kuò)容方便。光伏利用率低于交流模塊式結(jié)構(gòu)。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)綜合了串型結(jié)構(gòu)和集中式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)90年代后期被大量采用，該結(jié)構(gòu)提高了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的功率，降低了單位功率成本，提高了系統(tǒng)的靈活性。主要

3、優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)DC/DC變換器及連接的光伏陣列有獨(dú)立的MPPT電路，類似于串型結(jié)構(gòu)。集中的并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)使逆變效率提高、系統(tǒng)成本降低、可靠性增強(qiáng)。多支路系統(tǒng)中某個(gè)DC/DC變換器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)仍能夠維持工作；并有良好的擴(kuò)容性。適合具有不同型號、大小、方位、受光面等特點(diǎn)的支路的并聯(lián)，適合于光伏建筑一體化形式的分布式系統(tǒng)能源應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用中，并聯(lián)多支路結(jié)構(gòu)較為常用。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)一種新型的光伏并網(wǎng)發(fā)電體系結(jié)構(gòu)，也是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢。通過控制組協(xié)同開關(guān)，來動(dòng)態(tài)的決定在不同的外部環(huán)境下并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，達(dá)到最佳的光伏利用率。外部光強(qiáng)較低時(shí)，控制組協(xié)同

4、開關(guān)使所有的光伏組件只和一個(gè)并網(wǎng)逆變器相連，構(gòu)成集中式結(jié)構(gòu)；光強(qiáng)增大到一定程度，控制開關(guān)使不同規(guī)模的光伏串和相應(yīng)等級的逆變器相連，達(dá)到最佳的逆變效率，提高光能利用率。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)將并聯(lián)多支路思想和交流模塊式結(jié)構(gòu)思想相結(jié)合，提出該結(jié)構(gòu)。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、光伏并網(wǎng)逆變器、計(jì)量裝置及配電系統(tǒng)組成。太陽電池產(chǎn)生直流電能。通過光伏并網(wǎng)逆變器直接將電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻、同相的正弦波電流，饋入電網(wǎng)。常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接逆變系統(tǒng)工頻隔離系統(tǒng)常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)高頻隔離系統(tǒng)高頻升壓不隔離系統(tǒng)常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)直接逆變系統(tǒng)常見光

5、伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)直接逆變系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：省去了笨重的工頻變壓器：高效率（>97%）、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單。成本低。缺點(diǎn)：(1)太陽電池板與電網(wǎng)沒有電氣隔離，太陽電池板兩極有電網(wǎng)電壓，對人身安全不利。(2)直流側(cè)太陽電池MPPT電壓需要大于350V。這對于太陽電池組件乃至整個(gè)系統(tǒng)的絕緣有較高要求，容易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)高頻升壓不隔離系統(tǒng)常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：和第一種拓樸結(jié)構(gòu)類似，由于省去了笨重的工頻變壓器，所以可以帶來以下優(yōu)點(diǎn)：高效率、重量輕。同時(shí)加入了BOOST電路用于DC/DC直流輸入電壓的提升，所以太陽電池陣列的直

6、流輸入電壓范圍可以很寬（150V-450V）。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越成為市場的主流。缺點(diǎn)：(1)同樣，太陽電池板與電網(wǎng)沒有電氣隔離，太陽電池板兩極有電網(wǎng)電壓。(2)使用了高頻DC/DC，電磁兼容性難度加大。高頻升壓不隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)常見光伏并網(wǎng)逆變器的拓樸結(jié)構(gòu)單級式并網(wǎng)逆變器控制單級式并網(wǎng)逆變器的三環(huán)控制結(jié)構(gòu)單級式并網(wǎng)逆變器的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)三相單級式并網(wǎng)逆變器的控制兩級式并網(wǎng)逆變器的MPPT控制雙級式三相光伏發(fā)電系統(tǒng)三相兩級式光伏發(fā)電系統(tǒng)控制功率電壓雙閉環(huán)MPPT控制的基本原理是：MPPT環(huán)節(jié)根據(jù)檢測到的光伏

7、陣列輸出電壓Upv和電流Ipv，計(jì)算得到光伏陣列最大功率點(diǎn)電壓并作為光伏陣列電壓控制環(huán)的參考電壓值Uref。電壓控制環(huán)根據(jù)光伏陣列電壓偏差經(jīng)PI控制器調(diào)節(jié)占空比D，實(shí)現(xiàn)給定電壓的跟蹤。通過MPPT環(huán)節(jié)和電壓閉環(huán)控制的共同作用，最終實(shí)現(xiàn)光伏陣列的最大功率跟蹤控制。功率解耦控制的基本原理是：鎖相環(huán)對電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相，引入直流側(cè)電壓反饋，PI調(diào)節(jié)器輸出作為有功電流環(huán)電流參考值igd，調(diào)節(jié)系統(tǒng)有功功率；無功電流環(huán)電流參考值igq=0，使得系統(tǒng)運(yùn)行在單位功率因數(shù)狀態(tài)；將補(bǔ)償后的PI調(diào)節(jié)器有功無功控制量與經(jīng)比例調(diào)節(jié)的濾波電容支路電流反饋量疊加，得到的輸出信號經(jīng)dq/αβ

8、/ABC逆變換，并采用正弦脈寬調(diào)制方式得到后級逆變器