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太阳能逆变器有什么控制策略

      光伏逆变器实现并网运行必须满足:其输出电压与电网电压同频同相同幅值,输出电流与电网电压同频同相( 功率因数为1) ,而且其输出还应满足电网的电能质量要求。这些都依赖于逆变器的有效控制策略。光伏并网逆变器的控制一般分为 2 个环节:第 1 个环节得到系统功率点,即光伏阵列工作 点;第 2 个环节完成光伏逆变系统对电网的跟踪。


同时,为保证光伏逆变器安全有效地直接工作于并网状态,系统必须具备一定的保护功能和防孤岛效应的检测与控制功能。


1.光伏阵列工作点跟踪控制


光伏阵列工作点的控制主要有恒电压控制 (CVT) 和 MPPT 这 2 种方式。


CVT 是通过将光伏阵列端电压稳定于某个值的方法,确定系统功率点。其优点是控制简单,系统 稳定性好。但当温度变化较大时, CVT 方式下的光 伏阵列工作点将偏离最大功率点 r1 。


MPPT 是当前较广泛采用的光伏阵列功率点 控制策略。它通过实时改变系统的工作状态,跟踪 阵列的最大工作点,从而实现系统的最大功率输 出 r1 。它是一种自主寻优方式,动态性能较好, 但稳定性不如 CVT 。其常用方法有“上山”法、干扰观察法、电导增量法等,具体实现见文献。


现在对 MPPT 的研究集中在简单、高稳定性的 控制算法实现上,如最优梯度法 r1 、模糊逻辑控制法等、神经元网络控制法一 等,也都取得了较显著 的跟踪控制效果。


2. 逆变器跟踪电网控制


对电网的跟踪控制是整个逆变系统控制的核心,直接关系到系统的输出电能质量和运行效率。


由于光伏并网逆变器是基于 PWM 逆变实现的,所 以其控制属于逆变器 PWM 电流控制方式 r1 引。


较早出现的 PWM 非线性控制方法有瞬时比较方式和三角波比较方式 r1 引。


    所示的瞬时比较方式,电流误差的补偿和 PWM 信号的产生同时在同一控制单元完成,并且 构成了闭环反馈,使得控制器实现简单,具有良好的 动态响应和内在的电流保护功能。但是它具有控制 延时、开关频率不固定、无法产生零电压矢量等不足,因此输出电流波动、谐波畸变率都很大。为避免器件开关频率过高,可采用滞环宽度根据输出电流 而自动调节的滞环比较器;或采用定时控制的瞬时 值比较方式,但此方法的补偿电流误差不固定 l2 引。


三角波比较方式的原理,放大器 A 常采用比例或比例积分放大器。与瞬时值比较方式相比,该方法的优点是输出电压中所含谐波较少 ( 含有与三角波相同频率的谐波 ) ,器件的开关频率固定 ( 等于三角波的频率 ) ;但该方法硬件较为复杂,跟随 误差较大,放大器的增益有限,电流响应比瞬时值比较方式的慢 。


目前更好的闭环电流控制方法是基于载波周期的一些控制方法,例如无差拍 PWM 技术。它是将目标误差在下一个控制周期内消除,实现稳态无静差效果。此方法计算量较大,但其开关频率固定、动态响应快,适宜于光伏并阿的数字控制实现引。


随着微处理器技术,尤其是数字信号处理器的发展,现代控制理论中许多先进算法也被应用到光伏逆变系统的控制中,如人工神经网络、自适应、滑模变结构、模糊 控制等,它们在各自领域解决了某些控制问题,但同样具有各种相应的局限性。例如:人工神经网络控制的精度依赖于模型训练样本;自适应控制要求在线辨识对象 模型,算法复杂、计算量大;滑模变结构控制存在系统抖振问题;模糊控制依赖于隶属函数的选取,控制精度有待提高等。


三相并网系统中,较多地采用将交流变量转换为直流变量,将三相变换为两相的控制策略,并提出在 d-q 同步参考坐标系下基于空间矢量 PWM(SVPWM) 的线性电流控制器 。 SVPwM 控制在解耦的 d 轴和 q 轴形成电流控制环,具有固定的开关频率,很好地输出谐波频谱,优化了开关控制方案和直流电压利用率。但它输出的电流质量一般,并且不具备内在的过电流保护 能力。


近几年,光伏并网系统的综合控制成为其研究发展的新趋势。 研究了基于瞬时无功理论的无功与谐波电流补偿控制,使得光伏并网系统既可以向电网提供有功功率,又可实现电网无功和谐波电流补偿。这对逆变器跟踪电网控制的实时性、动态特性要求更高。研究适合于这类逆变器的控制方法对电网电能质量的提高具有重大意义。

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点击次数:1274  发布日期:2015-04-14  【打印此页】  【关闭


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