单相光伏逆变器功率控制策略的研究

随着人类环保意识的提高和不可再生能源的枯竭,光伏并网发电成为21世纪重要绿色能源。单相光伏并网逆变器广泛应用于建筑屋顶,有巨大的应用前景,其输出电流的质量对电网和用户会产生直接影响。本文以此为背景,对单相光伏逆变器的输出功率控制策略展开了研究。首先分析了单相逆变器的拓扑结构,设计了两级式无隔离变压器拓扑结构作为本文的研究对象。然后以太阳能电池的数学模型为基础,提出了变步长的扰动观测法,提高了最大功率点追踪(MPPT)的快速性,减小了功率震荡。研究了基于电压电流双闭环控制的逆变器的有功控制策略,电压外环采用PI控制,保证母线电压稳定,电流内环采用准比例谐振控制,可以实现无静差跟踪给定电流,并能减小电网电压扰动对系统控制的影响。在传统控制逆变器输出单位功率因数的基础上,提出一种单相光伏逆变器无功补偿的控制策略。通过提出的正弦信号积分器来构造虚拟两相正交的电流信号,克服了传统方法中的延时问题。运用瞬时无功理论,实现逆变器有功控制和无功补偿,优化了逆变器的功能。利用电力电子仿真软件saber,对以上的理论分析和算法进行了验证。最后通过物理实验,得到最大功率点追踪的效率,逆变器的欧洲效率均满足标准要求。测试了不同输入功率下的有功控制效果,并对逆变器无功补偿能力加以验证,证明了系统功率控制的有效性。