离网光伏并联逆变器输出电能质量控制技术研究

离网光伏发电系统分为集中式光伏发电系统和户用光伏发电系统，它以电压源的形式供给负载。根据现有的各种交流侧并联结构的优缺点，离网光伏逆变系统采用集中式并联结构以提升供电容量和可靠性。为满足离网光伏逆变系统对输出电能质量的要求：电压波形质量、电能瞬态特性、并联模块间均流效果等。本文从主电路和控制系统上提出相应的改善措施，并搭建了实验平台进行验证。 ①为抑制离网光伏逆变系统输出电压谐波和高频环流分量，主电路采用T型滤波器改善输出电能质量。由于逆变输出电压所含开关频率处的谐波分量不能通过闭环控制加以抑制，只依赖于主电路本身。通过对比分析T型滤波器与LC滤波器的传递函数和逆变输出阻抗，可知T型滤波器具有高频高衰减度和高频高输出阻抗的特性，使得T型滤波器能够有效抑制开关频率处的谐波电压和环流，实验验证了T型滤波器的有效性。 ②针对传统电流调节器跟踪工频指令精度不高的问题，本文提出了基于鲁棒模型跟随控制的电流内环。鲁棒模型跟随控制由三个简单的PI控制器构成，其低频双积分的特性，能够更加精确地跟踪工频电流参考指令。内嵌的参考模型使得鲁棒模型跟随控制受差数差异的影响较小，鲁棒稳定裕度高。 ③针对PI控制带宽有限引起的带非线性负载时电压波形畸变的问题，论文提出了基于改进重复控制的电压调节器，获得对周期参考信号的无静差跟踪。通过分析电流内环作用前后的补偿对象伯德图，证明在重复控制参数设计时不可忽略电流内环影响。提出了采用超前滞后环节代替传统的陷波器，进行相位辅助校正。针对重复控制滞后一个基波周期的缺点，本文提出准比例谐振控制作为参考信号的前馈通道，实现准比例谐振控制“粗调”，重复控制“细调”。仿真分析了主电路参数差异和控制器参数对输出性能的影响。 ④搭建了两个逆变模块并联的实验平台，本文提出的控制技术通过DSP2812编程实现。实验结果表明，基于本文提出的控制技术，并联系统在线性与非线性负载下均能输出较好的电压波形质量，暂态响应性能好，环流幅值得到较大的抑制。验证了本文提出的控制技术在改善离网光伏并联逆变器输出电能质量上具有可行性，具有重要的实际应用价值。