单相光伏并网逆变器控制策略研究与设计.pdf

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1、２０１２年１月２５日第２９卷第１期ＴｅｌｅｃｏｍＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪａｎ．２５，２０１２，Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．１文章编号：１００９－３６６４（２０１２）０１－００１４－０３研制开发单相光伏并网逆变器控制策略研究与设计陆磊磊，罗耀华（哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）摘要：针对光伏并网逆变器并网后其本质上为电流源的特点，采用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６型ＡＲＭ芯片作为系统的控制核心，制造了一台５ｋＷ单相光伏并网型逆变器。采用了固定开关频率的电流瞬时值控制技术来实现对并网电流的控制，在控制策略中加入了电压前馈来抑制电网电压对逆变器输出电流的影响，使

2、用二阶电流预估来抵消ＳＰＷＭ波形延时对系统控制的影响。并且优化了最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）。实验证明，该逆变器样机性能完全达到设计要求。关键词：并网逆变器；电流瞬时值控制；电压前馈；二阶电流预估中图分类号：ＴＭ４６４文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｉｎｇｌｅＰｈａｓｅＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＧｒｉｐ－ＣｏｎｎｅｃｔｅｄＩｎｖｅｒｔｅｒＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙＬＵＬｅｉ－ｌｅｉ，ＬＵＯＹａｏ－ｈｕａ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎａｔ

3、ｕｒｅｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓａｃｕｒｒｅｎｔｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｅ５ｋＷｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ－ｃｏｎ－ｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｓｕｓｅｄＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６－ＡＲＭｃｈｉｐｓａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｏｒｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｗｉｔｈｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｖａｌｕｅｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｆｉｘｅｄｓｗｉｔｃｈｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｔｏａｃｈｉｅｖｅｇｒｉｄ－ｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ，ａｄｄｅｄｖｏｌｔａｇｅｆｅｅｄ－ｆｏｒｗａｒｄｉｎｔｈ

4、ｅｃｏｎ－ｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｇｒｉｐｖｏｌｔａｇｅｔｏｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅ．Ｕｓｉｎｇｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒｃｕｒｒｅｎｔｅｓｔｉｍａｔｅｔｏｏｆｆ－ｓｅｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｅｌａｙｏｆＳＰＷＭｗａｖｅｆｏｒｍｔｏｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｐｒｏｔｏｔｙｐｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｆｕｌｌｙｍｅｅｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎ

5、ｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ－ｃｕｒｒｅｎｔｖａｌｕｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｖｏｌｔａｇｅｆｅｅｄ－ｆｏｒｗａｒｄ；ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒｃｕｒｒｅｎｔｅｓｔｉｍａｔｅ通过控制器向光伏并网逆变器的左右两个桥臂输０引言入单极性的ＰＷＭ波形，光伏逆变器输出与电网电压光伏发电以其低碳、环保以及可以就地使用的特同频同相的正弦波，经电抗器Ｌ滤除掉载波高频分量点，获得了较快发展，在分布式发电中拥有较高的应用后输出高质量的正弦波馈入电网。价值。但是随着光伏并网设备的不断增多，并网电流论文采用电流瞬时值控制方案，通过最大功

6、率点跟谐波带来的电网污染也越来越引起关注。本文提出了踪ＭＰＰＴ（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ）控制得到并基于电流瞬时值控制和ＰＩＤ控制相结合的控制方法，网电流幅值基准，再通过软件锁相技术得到电网电压的可使系统具有良好的动态性能和较高的跟踪精度。为相位，计算出电流瞬时值给定ｉｒｅｆ，通过ＰＩ控制和电压前使太阳能电池工作在最大功率输出点上，并且有较快馈控制，得到ＰＷＭ驱动信号来驱动全桥逆变器的四个的跟踪性，设计了一套优化ＭＰＰＴ算法。论文所设计开关管。基于该控制方案的光伏并网逆变器并网电流的单相光伏并网逆变器样机采用ＳＴＭ３２Ｆ１０３型芯片波形质量好、

7、功率因数高、谐波含量较低。作为控制核心来实现算法。使用三菱公司ＰＭ７５ＲＬＡ１２０型ＩＰＭ作为功率器件。实验结果显示该逆变器具有良好的静态和动态性能。１主电路研究单相光伏并网发电系统的拓扑结构为如图１所示的单级式拓扑结构。其中Ａ为光伏电池阵列，Ｂ为基于ＳＴＭ３２的控制系统，Ｃ为ＩＰＭ功率开关器件，Ｄ为ＥＭＩ输出滤波器和单相工频变压器。收稿日期：２０１１－０７－２７作者简介：陆磊磊（１９８７－），男，内蒙古赤峰人，硕士研究生，研图１光伏并网逆变器系统框图究方向为新能源并网发电技术。·１４·ＴｅｌｅｃｏｍＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ陆磊磊，