浅谈SVPWM在光伏逆变控制中的应用

杨 洁（西南交通大学希望学院，四川 金堂 610400 ）

浅谈SVPWM在光伏逆变控制中的应用

杨 洁
（西南交通大学希望学院，四川 金堂 610400 ）

在光伏发电系统的逆变控制中，较关键的问题是如何调整SVPWM控制信号，使输出交流电的波形与电网电压同频同相，以便并入电网。本文简单的介绍了SVPWM波在逆变控制中的应用，为以后研究逆变控制的人员提供参考。

光伏发电系统；SVPWM；逆变控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.224

0　引言

光伏电池在太阳光的照射下，发生光生伏打效应，将太阳能转换为电能。光伏发电以其利用太阳光产生电能，并且无污染，被称为新能源而广泛推广。由于光伏发电发出的是直流电，但在生活中很多设备使用的是交流电，且电网传输的也是交流电，所以需将光伏电池产生的直流电变换交流电以备使用。如果需要将光伏电池产生的直流电变换为交流电后并入电网，就需要经变换控制后输出的交流电与并入的电网有相同的频率和相位。

将光伏电池产生的直流电转换为交流电，需要逆变控制。传统的逆变器控制采用的是PWM，SPWM控制等， 如果采用PWM控制，经逆变器输出交流电压的波形有可能不是正弦波。为了使逆变器输出的电压波形尽可能接近正弦波，所以采用SPWM控制。但在逆变控制中采用SPWM控制，为了输出的电压成正弦波，而忽略了电流波形是正弦波［1］。空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）控制可以使交流电动机的磁通尽量接近圆形， 从而使输出的电压电流较稳定。在逆变控制中采用SVPWM控制，可以有效的提高电能的利用率和减少谐波［2-3］。

1　SVPWM的原理

空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）采用冲量相等的原理，在三相电压型逆变器的控制中，采用180°的导通方式。由于三相逆变器控制是通过控制六个晶闸管的通与断，来控制输出的电压波形。六个晶闸管V1—V6有8种工作方式，上桥臂导通设定为1，下桥臂导通设定为0。任何时刻都有三个晶闸管处于导通状态，即001、010、011、100、101、110，将这六种工作方式定为基本矢量，还有两种工作方式，即上桥臂全通和小桥臂全通，设定为零矢量即000和111。在任何时候，任何电压矢量都可以由相邻的基本矢量线性组合得到，如果基本矢量的作用时间不足，则用零矢量补充［4］。通过基本矢量和零矢量来控制每个电压矢量的时间，使电压空间矢量接近圆形轨迹，将理想的情况与实际情况对比产生相应的PWM波来控制逆变器的开关管，从而控制输出的电压电流波形［5］。

图1　双闭环控制图

2　电压型SVPWM逆变器的双闭环控制

在SVPWM逆变控制中，主要以电压外环控制为主，电流内环控制为辅的双闭环控制［5］，控制图如图1所示。

在电压外环的控制中，将光伏电池输出的电压Udc*与逆变器侧检测出来的直流电压进行比较，计算出差值，然后将差值送入PI调节器，输出电流。将PI调节器输出的电流id*与在逆变器侧检测的电流id作比较，得到差值，然后再通过PI调节器得到电压Ud，即得到SVPWM控制中的一个电压矢量值。

在电流内环控制中，设定电流iq*的值为0，将其与在逆变器侧采集的电流iq值进行比较，得到差值，将这个差值送入 PI调节得到电压Uq，即SVPWM控制中的另一个电压矢量值。最后通过这两个电压矢量实现SVPWM控制，从而控制六个晶闸管的开通与关断，并使电路输出满足要求的电压波形。采用以电压外环和电流内环控制的双闭环控制中，可实现有功率、无功功率的调节，

其中将q轴的iq*设定为0，可有效的提高有功功率，减少无功功率。

3　结论

由于光伏电池产生的是直流电，需要将直流电通过逆变器转换为交流电，才能供交流设备使用或并入电网。在逆变控制中采用PWM控制法或SPWM控制法，其逆变输出电能的利用率较低，且产生的谐波多。如果在逆变控制中采用SVPWM控制算法，可以有效的提高电能的利用率，并有效的减少谐波的含量。

［1］阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统-运动控制系统（第4版）［M］.北京：机械工业出版社，2009.

［2］M. Valan Rajkumar，P.S. Manoharan，A. Ravi.Simulation and an experimental investigation of SVPWM technique on a multilevel voltage source inverter for photovoltaic systems［J］. International Journal of Electrical Power and Energy Systems，2013，52：116-131.

［3］何传燕.基于SVPWM控制算法的三相并网逆变器的研究［D］.四川：电子科技大学硕士论文，2012.

［4］王兆安，刘进军.电力电子技术［M］.机械工业出版社，2009.

［5］杨洁.三相光伏发电系统在线监测与控制技术研究［D］.四川：西南石油大学硕士论文，2014.

［6］李鑫，姚勇涛，张逸成等.采用电容电流内环的逆变器双闭环控制研究［J］.电气传动，2008，38（02）：23-26.