光伏并网逆变器控制研究

李伟东



光伏并网逆变器控制研究

李伟东

广州澳蓝仪器设备有限公司，广东 广州 510610

根据三相光伏逆变器的特点，提出一种新型滑膜控制器，实现光伏并网逆变器跟踪控制。为了进一步降低并网电流谐波，采用空间矢量调制方法，实现PWM输出。

逆变器；滑膜测控制；空间矢量调制；并网电流

引言

随着环境污染的日益加剧，光伏等新能源大量接入电网，这对大电网提出了严峻的挑战。光伏发电系统中最为核心的部件是光伏逆变器。逆变器是将光伏输出的直流电转化成交流电。因此，光伏并网逆变器需要较低的谐波[1]。现在逆变器都是采用三电平拓扑，虽然三电平逆变器的电压等级较高，但是存在开关数目多以及开关损耗大的缺点。光伏发电属于低压系统，因此三电平在光伏发电系统中很难得到应用[2]。两电平结构具有较少的开关数目，在光伏发电系统中得到了广泛应用。如图1所示。

图1 光伏并网逆变器结构

对于光伏并网逆变器，并网电流控制是影响发电系统电能质量另外一个重要原因[3]。电流控制大多采用多种控制策略，主要是采用PI控制和PR控制器[4]，但是该方法需要调节参数。滞环控制虽然具有快速的动态响应，但是该方法并网电流谐波很大。

最近几年，无差拍电流跟踪控制和空间矢量调制是一种新型控制方法，在数字控制电力电子变换器得到广泛应用。在实际数字化无差拍电流预测控制中，存在一定延迟。文献[5]采用无差拍电流预测控制，但是没有考虑实际情况延迟。文献[6]采用自适应无差拍控制，虽然考虑实际延迟，但是采用的算法复杂，难以在实际工程中应用。文献[7]采用直接功率控制，通过开关表实时选择控制有功和无功电流控制，该方法没有电流和PWM调制模块，实现简单，但是该种方法开关频率不确定，滤波器很难设计。

本文提出一种改进型滑膜控制，实现了并网电流控制，保证了输出电流畸变率减小，并采用一种空间矢量调制方法，该方法通过改变零矢量作用时间实现PWM输出，仿真验证具有很好的实现效果。本文所提出的方法具有快速的电流跟踪效果。

1 三相光伏并网逆变器平均模型

光伏并网逆变器如图1所示。以N点为参考点，光伏并网逆变器在三相静止坐标系下的模型为：

式中：L是网测滤波器电感；ea, eb, ec 是电网电压；uON 是O点和N点之间的电压；ia, ib, ic 是并网电流; uaN, ubN , ucN 是逆变器输出电压。

为了能够实现简单控制，abc模型需要变换成dq坐标轴：

同理，公式（1）中abc模型转化到dq坐标系下为：

(3)

转化成dq坐标轴下，需要分析两个滑膜控制器。假设Sd为并网电流的直接分量，Sq为并网电流的间接分量，能够表示为：

本文采用单位功率因数，因此该系统向电网只注入有功功率，因此无功电流给定为0。

从而得到滑膜导数为：

带入到公式（3）能够得到d轴的滑膜控制器。

2 三相光伏并网逆变器空间矢量调制研究

三相光伏并网逆变器空间矢量调制包括8个矢量，其中6个是有用矢量，另外两个是零矢量。假设在扇区1，在一个采用周期内，计算开通时间对并网电流进行控制，该方法具有最少的开关损耗，开关顺序如图2所示。

图2 参考矢量分布图

3 结论

本文根据三相并网逆变器动态数学模型，提出新型滑膜控制。快速性是滑膜控制优良品质，基于滑膜控制的三相并网逆变在分布式发电中具有很好地利用价值。新型滑膜控制计算简单，容易实现。和传统的控制器相比，新的滑膜控制控制精度变高。

[1]庄淑瑾，孙玉坤，任明炜，等．静止无功发生器的预测电流控制方法[J]．电力自动化设备，2008，28（11）：53-56．

[2]Mohamed Y A R I, El-Saadany E F. An improved deadbeat current control scheme with a novel adaptive self-tuning load model for a three-phase PWM voltage-source inverter[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2007,54（2）：749-759．

[3]Malinowski M, Kazmierkowski M, Hansen S, et al. Virtual-flux- based direct power control of three-phase PWM rectifiers[J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 2001,37（7）：1019-1026.

[4]王久和，李华德.一种新的电压型 PWM 整流器直接功率控制策略[J].中国电机工程学报，2005，25（16）：47-52．

[5]刘胜荣，杨苹，肖莹，等.两级式光伏 并网逆变器的无差拍控制算法研究[J].电力系统保护与控制，2010，38（8）：26-29

[6]张明光，陈晓婧.光伏并网发电系统的低电压穿越控制策略[J].电力系统保护与控制，2014，42（11）： 28-33.

[7]Kukrer O．Discrete-time current control of voltage-fed three-phase PWM inverters[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 1996, 11（2）：260-269．

Photovoltaic (pv) grid inverter control research

Li Weidong

Guangzhou Macao blue instrument equipment Co., Ltd., guangdong guangzhou 510610

According to the characteristics of the three-phase photovoltaic inverter, this paper puts forward a new type of synovial controller, realize the photovoltaic (pv) grid inverter tracking control. In order to further reduce the grid current harmonic, this paper using space vector modulation method, realize PWM output.

inverter; Synovial measurement control; Space vector modulation; Hooked up to the current

TM762

A

1009-6434（2016）12-0089-02