两级式光伏并网逆变电路的运用

杨劲男

摘 要文章首先对光伏发电现状展开分析，而后介绍了最大功率点跟踪的相关概念，并且给出逆变器并网控制电路。

【关键词】光伏并网 电路

1 前言

社会的发展，工业和生活等诸多领域对于电力的需求越来越高，因此社会各个层面对于新能源的呼声也与日俱增。在新能源的引入过程中，光能和风能成为重点关注的对象，并且对于光能的利用，由于其发展时间较长，因此更为成熟。

2 两级式光伏并网逆变电路

光伏发电在未来的电力体系之中，必然会占据有重要的位置。但是太阳能本身并不稳定，必然需要依赖阳光的充足程度而确定，因此在实际应用中多以并网形式存在，成为供电体系中的有益并且重要的组成部分。光伏发电就目前而言，其技术已经比较成熟，可以发现其性能在很大程度上决定于逆变系统的性能。目前的逆变系统，依据拓扑结构，可以分为单级式逆变系统和两级式逆变系统两类，其中前者整体效率较高，但是其最大功率跟踪和逆变并网控制在同一控制回路内完成，控制复杂程度因此上升，从而阻碍了其应用。后者的系统效率比前者略低，但是对于最大功率的跟踪可以在DC/DC回路中完成，逆变并网可以在后一级DC/AC回路中完成，大大简化了控制，成为当前主要的拓扑应用。其主电路参见图1。

从图1中可以看到，L1、D5以及T5构成第一级电路，而四个IGBT则构成后一级的单相全桥逆变电路。L2、L3以及C3构成的LCL滤波器实现并网，C1位直流母线电容，C2则用于实现两级结构的功率解耦。

实际工作中，光伏阵列的输出呈现出非线性特征，因此需要对其展开最大功率点的跟踪（MPPT，Maximum Power Point Tracking），从而保持其输出功率能够保持在该水平之上。在两级式逆变系统中，可以通过调节T5占空比来实现这一目标，同时后一级逆变环节能够用于实现对并网电压电流的幅值以及相位的追踪。

由于最大功率点会随着温度和光照等方面的影响而不断发生变化，因此如何实现更为有效的MPPT就成为当前该领域的工作重点。通常而言，扰动观察法和电导增量法，是常见的两种跟踪方法。

就扰动观察法而言，其自身结构简单，相关测量参数也比较有限，对传感器的要求精度也不会太高。其原理在于，首先给一个扰动输出电压信号（Upv+△U），并且观察其功率变化，如果功率增加，则表示扰动方向正确，可以继续朝向该方向进行扰动，反之同理。通过这种不断的扰动尝试获取到阵列输出功率最大值。如果合理设置跟踪步长的话，可以快速迭代出温度和光照变化情况下的最大功率点。

而对于电导增量法而言，在展开最大功率跟踪的时候，在速度和精度方面都表现良好，但是却需要有比较高精度的传感器进行配合，才能获取良好效果。其思路为，通过比较光伏阵列的瞬时导抗與导抗变化量来完成最大功率点跟踪功能。在实际的仿真过程中不难发现，电导增量法的跟踪性能良好，但是仍然存在不完善的特征。例如，如果外界环境发生突变，需要重新迭代进行跟踪，则步长增量成为跟踪效果的关键因素。增量设置偏小的情况下，跟踪速度会稍慢，而当增量设置过大，则会造成波形震荡较大，整体不稳定的状况。

现实中实现对电网的跟踪与控制，即为逆变器的核心职责，逆变电路负责输出稳定的正弦波的交流电，并且保持与电网电压在频率和相位方面保持一致。参见图2。

从图2中可以看到，电流和电压分别展开控制，并且分别将电网内同步参考正弦信号以及逆变器输出信号进行对比，进行校准之后控制输出，通过此种方式实现并网。

3 总结

对于光伏发电而言，技术的进步直接关系到整体电力供给的有效性。实际工作中应当对技术进步保持警惕，同时又深入了解其原理，才能有的放矢进行运用，获取良好效果。

参考文献

[1]梁有伟，胡志坚，陈允平.分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述[J].电网技术，2003，27（12）.

作者单位

青海大学水利电力学院 青海省西宁市 810000