光伏并网逆变器及其控制研究

在光伏并网系统中,逆变器是核心部件,其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响整个并网系统的性能。本文通过比较小型光伏并网系统的几种拓扑结构和配置方案,选定单级式无变压器方式并网逆变器为对象展开研究。 光伏并网控制目标是:控制逆变电路输出的交流电流为稳定的高质量正弦波,且与电网电压同频、同相。通过对目前常用的几种并网逆变器的控制算法进行分析,本文采用滞环电流控制算法实现并网电流跟踪。传统的滞环电流控制算法具有实现简单、动态响应快、对负载参数变化不敏感、电流跟踪误差小等优点,但也存在开关频率随电流变化率变化而波动,造成网侧滤波电感设计困难,功率模块应力及开关损耗增大的不足。本文通过对滞环电流控制算法的原理和开关频率波动的原因进行分析,提出了基于积分法的定频算法和基于最小二乘法的定频算法,这两种算法主要的优点是完全可以采用数字控制器实现,无需额外的模拟电路。通过利用MATLAB中的Simulink工具箱,搭建单相光伏并网系统仿真模型,仿真结果表明,这两种算法在保持滞环电流控制算法优点的同时,较好实现了滞环开关频率的稳定。 三相光伏并网系统常采用三相半桥拓扑的并网逆变器实现并网,由于三相开关控制相互干扰,因此这种系统难以直接采用单相并网系统的滞环电流控制算法。为实现三相光伏并网系统的定频滞环电流控制,本文在分析传统三相电流解耦控制算法的基础上,提出一种基于线电流的解耦算法,成功地将单相系统中定频滞环电流控制算法移植到三相系统中。同样利用MATLAB进行建模,仿真结果表明,定频滞环电流控制算法在三相光伏并网系统中是可行的,可以实现向电网注入与电网电压同频、同相的高质量正弦波。