基于电压控制模式的PV系统并网技术

随着世界工业的发展,能源的紧张,基于光伏等新能源的分布式并网发电系统得到了广泛的关注。并网逆变器作为整个系统的重要组成部件,对系统的并网性能起关键性的影响。目前并网逆变器普遍采用的是电流控制模式,虽然能够取得良好的控制效果,但输出被控制为电流源的特性,不符合普通用户的需求,只能工作在并网状态下,其进一步的发展受到制约。针对这一现状,本文从电压控制模式的思路出发,提出了一种新颖的、通过主动谐波注入间接控制并网电流的控制方案,仿真和实验结果表明了本方案可行、有效,为逆变器并网技术探索了一条新的研究思路。 控制对象的数学模型和控制规律是实验研究的基础。本文首先利用状态空间平均法建立了单相半桥逆变器的数学模型,随后分析了基于电感连接的两个电压源间的功率流动特性和控制规律,并介绍了一种数字化的功率检测方法。 基于电压控制型逆变器并网的简化模型,本文提出了一种提高并网电流质量的新方法,即通过主动注入谐波电压,将并网电抗上的谐波压降补偿为0,以达到抑制谐波电流产生、降低并网电流THD的目的;通过对重复控制理论的相关讨论,分析了重复控制的原理、结构和相关性能,并结合具体的逆变器实例设计了基于重复控制的谐波抑制器;通过对单相ip-iq谐波电流检测法分析,将其扩展运用到单相电路的谐波电压检测中,提出了一种基于三角函数正交特性的谐波电压检测方法;讨论了不可调度式系统逆变器功率环所需面对的问题,并提出对应的控制方案;最后通过软件仿真和硬件平台的实验证明了本方案能有效降低并网电流畸变、提高电流质量。 分析了孤岛效应的产生原因、主要危害、检测原理和常见的检测方案,总结了目前常见检测方案的主要问题,提出了一种简单易行、基于电压正反馈的主动反孤岛方法,讨论了该方法设计中所需关注的主要问题以及对原有系统产生的影响,最后通过相关的仿真和实验证明了这个方法的有效性。 指出本方案拥有基波和谐波各自独立调节的特性,并将其推广运用到波形控制领域,提出在波形控制上基波和谐波分离控制的构想,并设计了一种的“谐波重复控制+基波瞬时控制”并联型复合控制方案。仿真结果表明,该方案能能够有效发挥并联型复合控制的优势。