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光伏体系的构成及控制调控
发布时间:2012-08-10        浏览次数:200        返回列表
 
  光伏并网一发电系统的核心是并网逆变器。目前,使用较多的是具有电流控制特性的电压源型逆变器。但是,这种逆变器必须满足电压型逆变器固有的交、直流变比关系,即直流侧电压要高于交流侧电压。对于不同的光伏电池阵列输人,为了满足光伏电池输出电压较低的系统,必须在直流侧多加一个升压电收稿日期一路‘’‘川,进行电压匹配,这就要在控制并网逆变器的同时对电路进行设计,满足系统需要。
  本文对基于变换器的光伏并网发电系统的控制系统进行了研究。电压型逆变器采用双环控制完成并网电流的跟踪及稳定逆变桥直流母线电压变换器对光伏阵列输出电压进行闭环控制,从而满足系统工作点的要求。
  针对变换器电流控制的特点,通过控制导通占空比来控制电感中等效电阻的压降,从而控制电感的电流,最终控制光伏输出电压。为了验证系统设计的正确性,以并网系统做了实验,取得了良好的动、静态性能。系统的组成及控制结构系统拓扑与控制结构如图所示。考虑到光伏电池的隔离特性,本系统采用电压型桥并网逆变器进行直接并网电流控制,而不需要变压器隔离。为了适应光伏输入电压低且大范围变化的特点,在光伏电池与并网逆变器间加人变换器进行电压匹配。
  通过对桥开关管的正弦因子的调制,实现并网电流。单位功率因数和母线电容电压码。稳定的双环控制在母线电容(电容装置在电力设施构建运用里的要素剖析
)电压稳定的基础上,对开关管导通占空比的调制实现光伏输出电压的稳压控制。交流电流为交流电感为拉普拉斯算子叭。
  为直流母线电压为开关函数并网逆变器的控制原理,管导通。管导通管导通或,管导通由式,易得叭显然,式表明,系统可通过控制正弦开关函数的调制来控制交流电流。而式中电网电压在电流控制结构中属于扰动量,会影响系统的动态跟踪性能。因此,在内环系统中加人电网电压前馈控制以增强系统的抗扰性。
  由逆变器的增益特性,为了抵消电网电压,要满足桥并网逆变器是具有电流控制特性的电压型逆变器。通过对交流并网侧电感电流的控制来实现电能的单位功率因数并网运行。外一电流内环的控制根据图,桥交流侧电路的拉普拉斯方程为交流斩波电压。为电网电压式中为前馈系数外。为逆变器调制开关周期叭。为等效的逆变器对开关函数的增益。
  若忽略逆变器对象的时间常数,则取前馈系数为。由于跟踪正弦波信号,为了提高电流内环响应的快速性,取比例调节器进行控制,而由此引起的误差将由电压外环调节指令电流进行补偿。内环控制结构如图中方框所示。
  发生器图系统拓扑与控制结构电压外环的控制直流母线电容电压叭太低,不能满足电压型逆变器的交、直流变比关系太高会损坏电容和开关管。因此,要进行电压外环控制。在单位功率因数条件下,根据并网逆变器交、直流侧功率平衡原则,忽略损耗,有叭式式中和分别为交流电流和电网电压的有效值。并网逆变器交流电流到直流电流的稳态变比关系直流母线电压外环调节器图桥并网逆变器双环控制传递框图式中为交流到直流的传递系数。
  根据图电路有由。二极管的电流几在控制结构中相当于扰动,不影响系统的稳态性能。因此,通过控制内环的交流电流。就控制了外环的电容电压。由于对电压外环要求稳压控制,因此采用比例积分调节器实现对直流指令的无差控制,满足了系统的要求。双环控制传递结构如图所示。,笋变换器稳压系统的设计稳态时,光伏阵列输出电容电流平均为零,则电感电流等于光伏阵列输出电流寿。因此,对斩波电路的导通占空比的调制可以控制光伏阵列输出电流,根据光伏输出的电压电流单调性,从而控制了光伏阵列电压外。
  为了对光伏电压闭环进行无差控制,采用比例积分调节器控制结构如图所示。变换器在本系统中用于控制光伏输出电压,其等效电路如图所示。其中,为电感中的等效电阻。叫罗尸人最大功率尸了护点跟踪图变换器控制图实验图变换器电路图假定稳态时,光伏输出电压外和直流母线电压恒定不变。则变换器开关管导通时,有二一当变换器开关管阻断。稳态时,电感电压在一个开关周期中平均为零,由式及式得为了验证方案的正确性,制作了一台并网发电系统。取电路实验参数为电感为,光伏输出滤波电容肠,直流母线电容自。为卜,交流并网电感为。实验结果波形如下图是稳态工作时并网逆变器电压及电流波形,从图中可以看出,电流谐波小且与电压相位相差,实现了单位功率因数发电运行负载条件下,实测功率因数为图是当电流环指令阶跃减小时并网电流波形,显然,电流内从而控制了阵列输出电压,实现了光伏并网发电。最后,以光伏并网发电系统的试验结果验证了设计的正确性。