可调度型光伏逆变器滑模电压控制方法研究

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1、第31卷第6期电力科学与工程Vol.31，No.612015年6月ElectricPowerScienceandEngineeringJun．，2015可调度型光伏逆变器滑模电压控制方法研究李清然，张建成(华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003)摘要:为改善小容量户用光伏发电系统中并网逆变器的有功无功调度跟踪性能及并/离网切换控制性能，提出一种逆变器滑模电压控制方案。光伏发电系统并/离网运行情况下逆变器均采用电压控制模式，无需模式切换。采用滑模控制方法实现逆变器电压控制，根据有功无功的调度指令，调节逆变器输出的端电压，实现并网模式下逆变器

2、输出功率灵活快速跟踪调度指令的特性。在Matlab/Simulink仿真平台对所提出的控制方案进行仿真验证。结果表明，所提控制方案简单易行、功率快速跟踪调度指令能力强、并/离网过程迅速无冲击。关键词:有功/无功;可调度性;电压控制;滑模控制;并/离网中图分类号:TM615文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1672-0792.2015.06.001［12，13］制模式。并网运行时控制逆变器的输出电流0引言与电网电压同频同相，实现单位功率因数并网;而离网运行时逆变器采用输出电压控制方案。因随着能源和环境问题日益突出，分布式发电此并/离网运

3、行方式切换需要伴随逆变器控制模式［1～3］技术得到广泛关注。国家电网公司颁布的切换，比较复杂，并且切换过程中存在负载电能《国家电网公司关于印发分布式电源并网相关意质量较差、冲击电压电流过大等问题，不利于电［14～18］见和规范的通知》提出为分布式光伏发电的发展网和逆变器安全运行。目前无缝切换技术还提供优惠优质服务，推动了小型户用并网光伏发存在控制复杂、实现困难等问题。由于光伏系统电的发展。逆变器作为并网光伏发电系统与电网输出功率具有随机性和不可控性，随着光伏电源的接口，其性能优劣直接影响用户和电网的电能渗透率的增加，如何控制其输出功率，使其参与［4，5

4、］质量，开展对逆变器的研究对分布式光伏发电电网调度也成为电网即将面临的问题，而目前这推广意义重大。方面的研究还比较少。［6，7］目前常用的逆变器控制策略有PI控制、针对上述问题，本文设计了光伏系统并/离网［8，9］［10］［11］比例谐振控制、重复控制、无差拍控制运行方式下的逆变器电压控制方案，在光伏系统等，这些控制方法各自有其优点同时仍存在一些运行方式切换过程中，无需对逆变器的控制模式不足。PI控制原理简单，但控制精度较差;比例进行切换，简单易实现，对于负载、电网和逆变谐振控制可以消除稳态误差但存在带宽限制问题;器安全无冲击。由于小型的户用光伏系统可

5、能需重复控制对于死区等周期性扰动有良好校正作用，要比较频繁的并/离网操作，因此在并网模式下逆但其对于非周期性扰动效果较差;无差拍控制动变器采用电压控制相对于电流控制有较大优越性。态性能好，但其对运算速度和系统模型精确性的并网运行时通过调节逆变器的输出端电压实现有要求很高，限制了其在工程上的应用。功和无功的快速跟踪，可以灵活方便地进行功率并/离网双模式逆变器多采用混合电压电流控调度控制。另外根据用户对逆变器的需求，逆变收稿日期:2015－03－24。基金项目:国家自然科学基金(51177047)。作者简介:李清然(1989-)，女，硕士研究生，研究方向为

6、新能源发电技术，E-mail:qingr_li@126.com。2电力科学与工程2015年器应该具有较宽的直流输入电压适应范围、对负电系统，多经过电缆线路并入电网，由于电压等载扰动的不敏感性和鲁棒性以及良好的动态特性。级比较低，所以线路电阻不能忽略。滑模控制具有响应速度快、对参数和扰动不敏感、简单易实现等优点，因此本文采用滑模变结构控2逆变器滑模电压控制方法制方法实现上述逆变器控制方案。传统的并/离网双模式逆变器多采用混合电压1可调度型单相光伏逆变系统结构电流控制模式。当光伏发电系统离网运行时，将逆变器等效为电压源，采用电压模式控制结构，对于小容量的户

7、用光伏发电系统，多采用单控制输出电压瞬时值;当光伏发电系统并网运行相全桥逆变器与电网相连。因此本文依托单相全时，将逆变器等效为电流源，采用电流模式控制桥逆变器展开研究，所采用的单相逆变系统结构结构，控制并网电流与电网电压同频同相，实现如图1所示。单位功率因数并网。在并/离网系统运行方式切换时，逆变器的控制结构也要相应切换，切换过程中负载电能质量较差，对电网造成一定冲击。对于小容量户用光伏发电系统，天气较好的白天并网发电，为了防止电网功率倒送，夜间及阴雨等不能发电时一般将其与电网分离，因此需要频繁的并/离网操作，逆变系统显然不适合采用上述传统控制方法。本

8、文所提滑模电压控制方案，无论光伏系统并网、离网运行，逆变器均采用电压控制，不存图1单相逆变系统