神经网络逆控制在单相光伏逆变系统中的应用研究

太阳能由于其自身具备的优势,已经成为人类开发和利用的主要能源之一。光伏发电是太阳能利用的主要方式,而逆变器作为光伏发电系统中最重要的部件,其性能直接影响着逆变效率与逆变质量。探究先进的控制算法是改善和提高单相逆变系统性能的主要手段。本文主要研究了神经网络逆控制方法并将其应用到本文设计的单相逆变控制系统中。首先介绍了人工神经网络、神经网络逆系统概念及原理、逆控制方法等相关理论。分别介绍了单相离网光伏逆变器和反激微型并网光伏逆变器拓扑结构并分析了其数学模型。在此基础上,对两种逆变系统的可逆性进行了分析研究。其次,建立了单相离网光伏逆变器和反激微型并网光伏逆变器神经网络逆模型,结合经典PI控制算法并利用Matlab/Simulink分别搭建了两种逆变系统神经网络逆复合控制系统仿真模型。重点对采用神经网络逆复合控制算法的单相离网逆变器进行了多种工况下的仿真实验,并与采用单纯PI控制算法下逆变器控制效果进行了对比。最后,设计了单相离网光伏逆变器实验平台,详细介绍了逆变器硬件电路和软件设计方案。阐述了基于FPGA的神经网络专用运算器实现方法并将专用运算器与逆变器结合起来构成基于神经网络逆复合控制算法的单相离网光伏逆变系统实验平台,在此基础上进行了逆变实验并记录了实验结果。仿真和实验表明该方法有效可行并取得了良好的控制效果。