三相光伏并网逆变器控制策略研究

随着世界能源紧张和环境污染的加剧，可再生资源的利用备受瞩目。目前，太阳能利用主要有两种形式：热利用和光伏发电利用。其中，隶属于发电利用的光伏并网是太阳能利用的发展趋势，它将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。太阳能光伏发电是太阳能利用的一种重要形式，是采用太阳电池将光能转换为电能的发电方式。太阳能光伏发电不受能源资源、原材料和应用环境的限制，并且随着技术的不断进步，具有广阔的发展前景，是各国着力发展的可再生能源技术之一。光伏并网逆变器是光伏并网系统能量转换与控制的核心，其性能不仅影响和决定了整个光伏并网系统是否能够稳定、安全、可靠、高效地运行，同时也影响整个系统使用寿命。在光伏并网发电系统中，对电网的跟踪控制直接关系到输出的电能质量和系统的运行效率，是系统的核心和技术关键。随着技术的不断进步,逆变器越来越倾向于小体积、高效率、低损耗、综合化、智能化。 光伏并网逆变器组成结构多种多样，本文根据有无变压器对光伏并网逆变器进行分类，对其典型的拓扑结构进行分析，根据拓扑结构的特点，本文选取三相工频隔离型光伏并网逆变器作为研究对象，分析了两种常用控制方式：基于电网电压定向的矢量控制和基于电网电压定向的直接功率控制。 基于电网电压定向的矢量控制实质上是一种电流矢量控制方式，电流控制器是该控制方式的关键技术之一。本文分析了两种电流控制器：PI控制器和准谐振控制器。基于电网电压定向的直接功率控制实质上是分别对瞬时有功功率p和无功功率q进行控制，从而取得快速的功率响应。本文分别对两种控制方式进行了Matlab仿真，并对仿真结果进行了理论分析，分析结果表明准谐振控制器能够准确跟踪正弦波电流给定量，并且能够有效抑制并网电流中的谐波电流分量，改善并网电能质量。 锁相环的性能直接影响控制系统的稳定，本文分析了一种基于(d,q)坐标系统下三相软件锁相环，对其进行Matlab仿真，分析结果表明基于(d,q)坐标系统下三相软件锁相环能够准确跟踪电网电压相位，并取得快速的相位角响应。 基于以上控制方式本文设计了一套软件控制系统，并且进行控制电路设计以及主电路参数设计，搭载了一套三相工频隔离型光伏并网逆变器实验装置，通过对实验结果分析，验证了仿真结果的正确性。