光伏发电并网控制策略研究
光伏并网逆变器的控制策略研究

光伏并网逆变器的控制策略研究光伏并网逆变器是将光伏发电系统产生的直流电转换为交流电并与电网进行连接的设备。
其控制策略的研究对于提高光伏发电系统的发电效率、稳定性和可靠性具有重要意义。
本文将从控制策略的目标、常见的控制策略以及研究中面临的挑战等方面进行综述。
光伏并网逆变器的控制策略的主要目标是实现光伏发电系统与电网之间的安全、稳定地交流功率传输。
为了达到这个目标,控制策略需要同时考虑逆变器的功率输出、电网的频率与电压以及光伏阵列的最大功率点追踪等多个因素。
常见的光伏并网逆变器的控制策略有以下几种:1.基于传统的电压与频率控制策略:该控制策略通过通过调整逆变器的输出电压与频率来实现光伏发电与电网的匹配。
这种控制策略简单直观,但对于电网电压与频率的变化较为敏感,在不稳定的电网条件下可能会导致逆变器输出功率的波动。
2.基于功率调节的控制策略:通过监测逆变器的输出功率与光伏阵列的实际发电功率之间的差异,并调整逆变器的输出电压与频率来实现功率的匹配。
这种控制策略能够实时跟踪光伏阵列的最大功率点,并能够更好地适应电网的变化。
3.基于自适应控制的策略:该控制策略通过建立逆变器与光伏阵列、电网之间的模型,实时调整控制参数以适应系统的变化。
这种控制策略能够提高系统的响应速度与稳定性,但对于逆变器与光伏阵列、电网之间的模型的准确性要求较高。
光伏并网逆变器的控制策略研究面临着一些挑战。
首先,光伏发电系统与电网之间存在的互动关系较为复杂,因此需要建立准确的数学模型进行研究。
其次,光伏发电的输出功率受天气、光照等因素的影响较大,因此对于最大功率点的追踪需要应对这些不确定性。
此外,光伏发电系统的规模不断扩大,需要研究大规模光伏并网逆变器的控制策略。
最后,光伏发电系统与电网之间的交流功率传输需要满足一定的安全性与稳定性要求,因此需要开展相关的安全性与稳定性分析。
在光伏并网逆变器的控制策略研究中,可以采用理论分析、仿真实验以及实际系统的测试等方法进行。
光伏发电系统并网调度策略研究与优化

光伏发电系统并网调度策略研究与优化摘要:随着全球能源需求的不断增加和对环境保护的加强意识,光伏发电作为一种清洁、可再生能源逐渐受到人们的关注和重视。
光伏并网发电系统的调度策略研究与优化成为了提高能源利用效率和提供电力系统稳定运行的关键。
关键词:光伏发电系统;并网调度;策略研究;优化一、引言光伏发电作为一种清洁、可再生能源,具有环境友好和可持续的特点,正逐渐成为解决能源危机和减少二氧化碳排放的重要手段之一。
光伏并网调度策略的研究和优化对于实现光伏发电系统的高效、稳定运行具有重要意义。
二、光伏发电系统并网调度策略的研究现状当前,光伏发电系统并网调度策略的研究主要集中在以下几个方面:1)光伏发电系统的功率预测方法研究;2)光伏并网发电系统的电力质量研究;3)光伏发电系统的微网调度策略研究。
1. 光伏发电系统的功率预测方法研究光伏发电系统的功率预测对于确保光伏发电系统的稳定运行具有重要意义。
目前常用的功率预测方法主要包括物理模型法和统计模型法。
物理模型法通过光伏电池的工作原理和天气参数来建立数学模型,预测光伏发电系统的输出功率。
统计模型法则通过分析历史和实时的气象数据和光伏电站数据来预测光伏发电系统的功率。
目前,物理模型法和统计模型法结合的方法在功率预测中取得了良好效果。
2. 光伏并网发电系统的电力质量研究光伏并网发电系统的电力质量对于确保电力系统的稳定运行具有重要影响。
光伏发电系统的电力质量问题主要包括电压波动、谐波污染和无功功率控制等。
对于这些问题,目前主要通过使用多级逆变器、滤波器和无功功率控制等技术手段进行处理。
未来的研究方向主要集中在光伏并网发电系统的电力质量监测和改进技术上。
3. 光伏发电系统的微网调度策略研究光伏发电系统的微网调度策略可以提高光伏发电系统的运行效率,并增加对外网的供能能力。
传统的微网调度策略主要以经济效益最大化为目标,但在实际应用中,还需要考虑光伏电站的栅并发能力、电网负荷平衡、电力质量保障等多个因素。
分布式光伏能源并网逆变器控制策略研究与优化

分布式光伏能源并网逆变器控制策略研究与优化摘要:分布式光伏能源并网逆变器控制策略是当前研究的热点之一,其在实现光伏能源的高效利用和电网安全稳定运行方面具有重要意义。
本文旨在探讨分布式光伏能源并网逆变器控制策略的研究与优化方法,深入分析其中的关键技术和挑战,并结合实例进行案例分析,以期为实际应用提供参考与指导。
1. 研究背景随着环境保护和可再生能源的重要性不断提高,光伏能源作为一种清洁、可再生的能源形式,得到了广泛应用。
分布式光伏能源并网逆变器作为关键设备之一,其控制策略的优化能够提高并网系统的效率和稳定性。
2. 控制策略研究与优化方法2.1 MPPT技术最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)技术是提高太阳能光伏电池效率的关键技术之一。
该技术通过调节逆变器的工作电流和电压,实现光伏电池输出功率的最大化。
2.2 并网控制策略并网控制策略的优化对于光伏能源系统的高效利用和电网的稳定运行具有重要意义。
其中,主要包括频率控制、功率控制和无功功率控制等方面。
通过合理调节光伏逆变器的工作参数,可以使得光伏电站的并网功率满足电网需求,同时实现电网频率和电压的稳定。
2.3 控制策略优化方法针对分布式光伏能源并网逆变器控制策略的优化问题,可以采用传统的PID控制算法、模糊控制算法、人工神经网络算法等。
通过对不同算法的比较和分析,选择合适的控制算法,并结合实际的控制需求进行参数优化,以提高系统的稳定性和性能。
3. 技术挑战与解决方案3.1 逆变器的效率问题分布式光伏能源并网逆变器的效率直接关系到系统的能量利用率。
目前,常见的解决方案是优化逆变器拓扑结构和控制算法,提高逆变器的转换效率,减少能量损耗。
3.2 逆变器的抗干扰能力光伏发电系统通常面临电网的电压波动、谐波和故障等干扰,而逆变器需要能够抵御这些干扰,保证系统的稳定运行。
解决方案包括优化控制算法,改进滤波器设计,提高逆变器的抗干扰能力。
光伏发电并网控制策略研究 李斌

光伏发电并网控制策略研究李斌摘要:太阳能作为可再生能源的一种,其开发和利用受到了全世界的关注。
光伏发电是充分利用太阳能的有效途径,目前国内大部分光伏发电都允许并网运行更是为未来我国光伏发电的发展提供了条件。
光伏逆变器的并网控制方法是光伏发电系统的关键,直接影响整个光伏发电系统的工作效率和稳定性,本文主要是基于世界经济与能源发展的关系,分析了光伏发电并网控制研究的意义,并介绍了国内外光伏发电研究的现状,重点分析了光伏发电并网控制策略。
关键词:光伏发电;并网;控制策略1 光伏发电并网系统1.1光伏发电并网系统组成光伏并网系统是将太阳能电池板发出的直流电转化为正弦交流电,从而向电网供电的一个装置。
光伏并网发电系统由光伏阵列、变换器和控制器等组成。
变换器将光伏电池的输出直流电逆变成正弦交流电并入电网,控制器控制光伏电池最大功率点跟踪和逆变器并网电流的波形、频率和功率,使光伏发电系统向电网输送的功率达是光伏电池工作的最大功率。
典型的光伏并网系统包括:光伏阵列、DC-DC变换器、逆变器和继电保护装置。
三相光伏发电并网系统的主电路所示。
太阳能电池方阵通过正弦波脉宽调制逆变器向电网输送电能,逆变器馈送给电网的电力容量由光伏方阵功率和当时当地的日照条件决定。
1.2光伏并网系统的拓扑结构1.2.1单级式并网逆变器拓扑考虑光伏阵列输出电压较低的情况,单级式并网逆变器必须能在一个功率变换环节内实现众多功能,包括直流升压、最大功率点跟踪、DC/AC逆变以及光伏阵列和电网之间的隔离。
因此这种拓扑结构包括有变压器。
这种拓扑结构的优点是成本低、体积小、效率高、损耗少。
但是因为要在同一级实现众多功能,所以会有设计复杂的缺点。
1.2.2两级式并网逆变器拓扑现在光伏并网发电系统大多采用两级式的并网逆变拓扑结构。
它一般包括DC-DC级和DC-AC级。
前级实现升压和最大功率跟踪功能,后级实现将直流电转变成交流电并网的功能。
1.2.3多级式并网逆变器拓扑多级拓扑设计会增加并网逆变器的成本和复杂程度,但同时也可以实现多种功能,包括:逆变桥低开关频率,DC/AC变换器正弦半波输出。
光伏电站并网控制策略研究

光伏电站并网控制策略研究随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,光伏发电作为一种可再生能源的形式,受到了越来越多的关注。
光伏电站并网控制策略针对的是如何将光伏发电系统与电网相连接,并确保其安全、稳定地运行。
本文将就光伏电站并网控制策略的现状和未来发展进行研究和探讨。
首先,光伏电站并网控制策略的主要目标是实现光伏发电系统与电网的无缝对接。
由于光伏发电系统的输出功率受日照强度等自然因素的影响较大,因此在光伏电站并网控制中需要考虑如何保持输出功率的稳定。
为了实现这一目标,研究人员提出了一系列的控制策略。
一种常见的光伏电站并网控制策略是基于电流控制的方法。
该方法通过控制光伏电站的输出电流,调节光伏发电系统的输出功率,并与电网的需求进行匹配。
这种方法具有较高的稳定性和响应速度,能够快速调整输出功率,使其与电网的负荷需求保持一致。
另一种常用的控制策略是基于电压控制的方法。
该方法通过控制光伏电站的输出电压,调节发电系统的输出功率,并确保光伏电站与电网的电压保持一致。
这种方法能够提供稳定的电压输出,保护电网的稳定运行,是一种较为常用的光伏电站并网控制策略。
除了电流和电压控制外,还有一种常用的策略是基于功率因数控制的方法。
该方法通过调节光伏电站的功率因数,控制发电系统的有功功率输出,并确保其与电网的功率因数保持一致。
这种方法具有较高的功率因数控制精度,能够有效控制光伏电站的输出功率。
目前,随着光伏电站容量的不断增加,光伏电站并网控制策略也在不断演进和完善。
一种新兴的控制策略是基于模型预测控制的方法。
该方法通过建立光伏发电系统和电网的模型,并根据未来的天气预测数据进行功率输出的预测,来调节光伏电站的输出功率。
这种方法能够更加精确地预测光伏电站的输出功率,提高控制的准确性和稳定性。
此外,随着智能电网技术的发展,光伏电站并网控制策略也可以与其他能源系统进行协同控制。
例如,可以将光伏电站与风电、储能系统等进行供需平衡的协同控制,实现多能源系统的协同运行和优化。
光伏并网逆变器控制策略的研究

光伏并网逆变器控制策略的研究1. 引言1.1 研究背景由于光伏发电系统的不稳定性和间歇性,逆变器的控制策略对系统整体性能具有至关重要的影响。
目前,虽然已经有一些传统的控制策略应用于光伏并网逆变器,但仍然存在诸多问题和局限性,如功率波动大、电压失调等。
对光伏并网逆变器控制策略的研究具有重要意义,可以提高系统的运行稳定性和效率,同时也有助于推动清洁能源的发展和应用。
本研究旨在通过对光伏并网逆变器控制策略进行深入探讨和优化设计,以实现系统的高效运行和提高发电效率。
结合实验验证和结果分析,为未来光伏并网逆变器的研究和应用提供参考和指导。
1.2 研究意义光伏并网逆变器是光伏发电系统中的核心设备,其控制策略的优劣直接影响着光伏发电系统的发电效率和运行稳定性。
研究光伏并网逆变器控制策略的意义非常重大。
合理的控制策略可以提高光伏发电系统的发电效率,最大限度地利用光伏板转换太阳能的能力。
通过优化逆变器控制策略,可以降低系统的损耗,提高系统的转换效率,从而提高光伏发电系统的整体发电量。
良好的控制策略可以提高光伏发电系统的稳定性和可靠性。
通过合理的控制策略设计,可以有效地降低系统在运行过程中出现的故障概率,保证系统的长期稳定运行,延长设备的使用寿命,降低系统维护成本。
研究光伏并网逆变器控制策略不仅有利于提高光伏发电系统的发电效率和运行稳定性,还对推动光伏发电技术的发展和应用具有重要的意义。
通过不断深入研究和优化控制策略,可以进一步完善光伏发电系统的性能,促进清洁能源的广泛应用。
1.3 研究现状光伏并网逆变器控制策略的研究现状在不断发展和完善。
目前,随着光伏发电系统规模的不断扩大和技术的不断进步,光伏并网逆变器控制策略也日趋多样化和复杂化。
传统的PI控制、PID控制等控制策略已经在实际应用中得到了广泛的应用,但在一些特定条件下存在着性能不佳,动态响应速度慢等问题。
研究人员开始着眼于改进和优化控制策略,以提高光伏并网逆变器的性能和效率。
光伏并网逆变器控制策略的研究

光伏并网逆变器控制策略的研究光伏并网逆变器是将光伏电池阵列输出的直流电转换为交流电,以并网方式接入电网的装置。
其控制策略的研究对于提高光伏发电系统的性能和效率具有重要意义。
本文将从以下几个方面对光伏并网逆变器的控制策略进行研究。
光伏并网逆变器的MPPT算法的研究。
MPPT(Maximum Power Point Tracking)算法用于寻找光伏电池阵列的最大功率点,即使光伏电池的输出功率达到最大。
常用的MPPT算法有Perturb and Observe(P&O)算法、Incremental Conductance(InCond)算法等。
本文可以通过实验和仿真方法比较不同MPPT算法在不同光照条件下的性能,选取最适合的MPPT算法。
光伏并网逆变器的控制策略研究。
光伏并网逆变器的控制策略包括功率控制策略和电压控制策略两种。
功率控制策略是通过调节光伏阵列的输出功率实现对逆变器输出电流的控制。
常用的功率控制策略有PQ(有功无功)控制策略、Pf(功率因数)控制策略等。
电压控制策略是通过调节光伏阵列的电压实现对逆变器输出电流的控制。
常用的电压控制策略有VQ(电压无功)控制策略、Vf(电压频率)控制策略等。
本文可以通过建立逆变器控制模型,比较不同控制策略在不同工况下的性能,选取最优的控制策略。
光伏并网逆变器的防电气干扰策略的研究。
光伏并网逆变器在工作过程中会产生电气干扰,对电网和其他设备造成干扰。
为了提高光伏并网逆变器的电气兼容性,可以采取一些防电气干扰策略,如滤波器的设计和使用、补偿技术的应用等。
本文可以通过实验和仿真方法研究不同防电气干扰策略的效果,选取最适合的防电气干扰策略。
光伏并网逆变器控制策略的研究涉及到光伏电池阵列的MPPT算法、逆变器的功率控制策略和电压控制策略,以及防电气干扰策略的研究。
通过对这些控制策略进行研究,可以提高光伏发电系统的性能和效率,推动光伏发电技术的发展。
光伏逆变器的并网控制策略研究

光伏逆变器的并网控制策略研究光伏逆变器是将太阳能光电转换系统输出的直流电转换成交流电的关键设备。
在光伏发电系统中,光伏逆变器起着重要的作用,它能够将光伏阵列产生的直流电转换成符合电网要求的交流电并注入电网中。
光伏逆变器的并网控制策略是光伏发电系统中一个重要的研究方向。
并网控制策略主要包括功率控制策略、电压控制策略和频率控制策略等。
其中,功率控制策略是光伏逆变器的核心控制策略之一。
功率控制策略是光伏逆变器保持光伏阵列输出功率稳定并满足电网要求的方法。
光伏阵列的输出功率受到太阳辐照度的影响,受到阴影和天气等因素的影响。
因此,光伏逆变器需要根据光伏阵列的实时输出功率来调整自身的运行状态,保持输出功率的稳定。
常见的功率控制策略有最大功率点跟踪(MPPT)控制策略和功率反馈控制策略。
最大功率点跟踪控制策略通过调整光伏阵列的工作点,使得光伏阵列的输出功率达到最大值。
而功率反馈控制策略则通过测量光伏阵列的输出功率,将其与设定的目标功率进行比较,调整逆变器的输出功率使其等于目标功率。
电压控制策略是光伏逆变器保持电网电压稳定的方法。
电网电压稳定对于电力系统的稳定运行至关重要,因此,光伏逆变器需要根据电网的电压变化来调整自身的运行状态,保持电网电压的稳定。
常见的电压控制策略有无功电流注入控制策略和电压敏感无功调节控制策略。
无功电流注入控制策略是指根据电网的功率因数需求,通过调节逆变器的无功电流来维持电网的电压稳定。
而电压敏感无功调节控制策略则是通过测量电网的电压,将其与设定的电压参考值进行比较,调整逆变器的无功输出来维持电网的电压稳定。
频率控制策略是光伏逆变器保持电网频率稳定的方法。
电网频率稳定同样对电力系统的运行具有重要意义。
因此,光伏逆变器需要根据电网的频率变化来调整自身的运行状态,保持电网频率的稳定。
常见的频率控制策略有有功电流注入控制策略和频率敏感有功调节控制策略。
有功电流注入控制策略是指根据电网的频率偏差,通过调节逆变器的有功电流来维持电网的频率稳定。
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光伏发电并网控制策略研究作者:吴伟来源:《科学与财富》2015年第28期摘要:太阳能作为可再生能源的一种,其开发和利用受到了全世界的关注。
光伏发电是充分利用太阳能的有效途径,目前国内大部分光伏发电都允许并网运行更是为未来我国光伏发电的发展提供了条件。
光伏逆变器的并网控制方法是光伏发电系统的关键,直接影响整个光伏发电系统的工作效率和稳定性,本文主要是基于世界经济与能源发展的关系,分析了光伏发电并网控制研究的意义,并介绍了国内外光伏发电研究的现状,重点分析了光伏发电并网控制策略。
关键词:光伏发电,并网控制,策略1、研究意义近几十年来,世界经济经历了跨跃式的发展,经济的发展离不开能源的支撑,世界能源的消耗量不断增长,地球上有限的能源储藏量和人类社会经济不断发展的矛盾越来越受到世界各国政府的关注。
1990年到2010年,全世界的生产总值年平均增长3%左右。
据统计,在过去的这30多年里,全球一次能源的消费量每年平均增长1.8%左右。
按照现在经济发展和能源消耗的速度,地球上的化石能源在百年左右将会枯竭。
按国内专家计算,中国现有的石油资源只够开采约15年,天然气约40年,煤炭约80年。
按照现在经济发展和能源消耗的速度,地球上的化石能源在百年左右将会枯竭。
伴随着石油、煤炭等一次能源的大量消耗,全球的环境问题日趋恶化。
以煤炭为主要燃料的火电,造成了严重的粉尘污染,大型火电厂排放的燃煤污染物可以污染方圆几百公里的范围,在北京、上海出现的沙尘暴中都含有大量的煤炭污染物;另外火电的耗水量接近我国工业耗水量的一半,严重污染了水资源,其排放的二氧化硫污染物是形成酸雨的主要物质之一。
石油、天然气等其他一次能源的大量使用造成了严重的空气污染,燃烧产生的二氧化碳直接造成全球的温室效应。
但是由于电力需求的增加,近年来我国的火力发电量还在逐年提高。
人类社会经济的可持续发展需要稳定持续、清洁环保的能源,然而目前主要使用的化石能源的储藏量并不能支撑人类社会长期稳定的发展。
与传统的化石能源相对,水电、风能、太阳能,以及生物质能这些可再生的清洁能源应该成为未来支撑人类社会和全球发展的主要能源。
我国的能源目前80%依靠煤炭,而全世界的平均水平不到30%。
随着能源需求的快速增长,地下的煤矿被过度的开采,地下和地表的水资源遭到污染和破坏,尤其在我国的西北地区,生态环境遭到严重破坏,土地沙漠化和空气污染问题愈发严重,为了解决这个问题,我国应积极发展低碳经济,优化我国的能源结构,走经济社会可持续发展道路。
据目前权威数据显示,每天达到地面的太阳辐射能约为2.5亿桶石油,而且太阳能是一种绿色无污染能源,基本上不会造成任何环境问题。
因此,自上世纪70年代开始,各国都将开发利用太阳能视为一个重大电力项目,作为本国能源可持续发展的一个重大举措。
当前,对太阳能的利用主要有太阳能光化利用、太阳能发电利用、太阳能动力利用等,其中太阳能光伏发电被看作是最具潜力的一种。
进入21世纪,光伏发电发展迅猛,尤其是近几年,由于光伏技术的迅猛发展,太阳能电池及配套组件年增长率达到惊人的33%。
太阳能光伏发电进入了一个发展期,为了激励光伏发电市场,一些发达国家制定了符合本国国情的措施;其中在众多国家中德国提出的“上网电价政策”及“10万屋顶计划”,在太阳能利用率和装机容量方面多处于领先地位,为世界各国多方位的发展光伏发电系统提供了样例,大大的促进了光伏发电系统的应用。
2、光伏发电研究现状在过去的40多年里,光伏发电产业从无到有,从小变大,随着光伏发电规模的不断扩大,光伏发电技术的不断发展,光伏发电已成为现在世界电力工业的不可或缺的重要组成部分,在最近的10年里光伏产业实现了跨越式的发展,表1展示了近10年的全球光伏装机容量的增长趋势。
并且这种强劲的发展势头将继续保持下去。
欧洲光伏发电产业协会(EPIA)日前发布的数据显示,截至2012年底,全球光伏发电累积装机容量达到10.2万MW,比上一年增加44%。
在截至2012年底的全球累积装机容量中,欧洲占7成,德国(31%)和意大利(16%)加在一起占全球的接近一半,其次是中国(8%)、美国(7%)和日本(7%)。
截止 2012 年底,全年在全世界范围内的光伏发电系统安装容量已达到大约30GW,其中之前占据全球六成光伏市场的德意两国在今年增长缓慢,只占据了40%左右,其中德国占26%,意大利占10%;中国的市场份额仅次于德国,占据16%;美国排在第三位,占据13%,但是美国的实际装机容量低于预期,日本占据全球市场的7%;东欧和印度市场增长较快,高于预期。
目前,我国的光伏发电技术发展迅速,但是与世界先进水平相比,在技术层面还是落后于世界先进水平的,主要因为我国的太阳能发电研究起步较晚。
随着我国与光伏产业水平先进的发达国家(德国、日本等)之间光伏项目合作的深入和国家对光伏产业的扶持补贴制度,有力的刺激了我国的光伏产业的发展。
在“十一五”期间,兆瓦级别光伏并网发电电厂的成功试点给国内大容量光伏并网电厂的研究和建设开辟了道路。
除了财政补贴和技术支持,国家出台的支持新能源产业发展的相关法律和通知,如《可再生能源法》、《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》、《太阳能光电建设应用财政补助资金管理办法暂行办法》和《关于实施金太阳示范工程的通知》、《可再生能源发展“十二五”规划》、《太阳能光伏产业发展“十二五”规划》和《太阳能发电“十二五”规划》都为我国的光伏产业的发展提供了有力的保障和支持。
预计在未来的10年内光伏发电的电价将会进一步降低。
目前,我国已经有大量的成规模的光伏发电工程建设完成并投入运行。
2012年10月,国家电网公司发布《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》,在提高分布式光伏发电项目并网服务效率、免收相关费用等方面做出15条承诺,各级电网企业认真履行各项承诺,确保并网服务工作实施有序、服务畅通[10]。
这为小型光伏电站的并网敞开了大门。
在2012年全国的并网太阳能装机容量为3.28GW,同比增长47.8%,发电量3500GW时,比上年增长4.1倍,在过去的2013年里也建成了大约3GW 的光伏并网装机容量,基本实现了年底全国累计装机容量达到6GW的目标。
根据我国国家能源局公布了《2014年上半年光伏发电简况》(以下简称《简况》)。
《简况》显示,2014年上半年,我国新增光伏发电并网容量3.30GW,比去年同期增长约100%。
其中,新增光伏电站并网容量2.30GW,新增分布式光伏并网容量1GW。
3、光伏发电并网控制策略的研究要实现并网,不仅要使逆变器侧的输出电流在频率和相位上与电网电压保持同步,并能够很好地跟踪电网电压参数变化,且电流总畸变率 THD 要很小,这样可将对电网谐波的影响降到最低,而且还要使逆变器侧输出有功功率达到最大值,即功率因数接近 1。
因此,控制并网逆变器是光伏并网发电控制系统的关键所在,选用何种逆变器控制策略也会影响整个系统的效率。
由于光伏发电系统的输出不具有同步发电机那样的外特性曲线,为了使光伏并网逆变器输出设定要求的电压、频率、相位的电能,需要对光伏并网逆变系统进行相关的控制,一般是对光伏并网逆变器的输出电流进行控制。
并网逆变器的电流控制方法其实就是从采用来的电网电压中分析有无变化和何种变化,然后输出反映了该变化的指令信号,使得逆变器的输出电流实现对电网电压的跟踪。
逆变器依据控制对象的不同,可以将逆变器分为电流源型与电压源型两类。
直接电流控制与间接电流控制是两种常用的逆变器控制策略。
间接电流控制无需电流反馈,控制算法相对比较简单,但是间接电流控制对系统参数敏感,电流动态响应慢。
而直接电流控制需要电流反馈,且电流的响应速度快,输出电流的质量较好,适合进行精密控制。
本文中对常用的瞬时值滞环比较控制、定时比较控制、三角波比较控制、滑模变结构控制、无差拍控制等是较常用的电流控制方式进行了分析比较,重点分析PI控制和重复控制,PI控制的参数较少,简单可靠,易于实现,减小系统的稳态误差,但是并不能完全消除稳态误差,PI控制的抗干扰能力也较差。
重复控制则可以实现对参考信号进行无差跟踪,实时控制效果较差。
近年来,随着数字控制技术的快速发展,已渐渐取代了模拟控制技术。
数字化 PWM 控制算法因其算法简单、控制效果好、硬件调试电路比较简单,这样使得硬件成本下降不少,因而得到了不断发展,应用前景广阔。
为了使并网逆变器侧输出单位功率因数且无谐波的正弦电流,世界各国的研究人员经过不断的摸索与实验,提出了多种有效的数字控制方案。
针对并网电流控制,仅仅采用常见的控制策略有重复控制、滞环控制、无差拍控制、PI 控制等实现单位功率因数运行是不够的,我们应当根据不同情况下的不同控制目标,来采取多种控制策略的转换来实现。
为了改善逆变器输出波形,针对以上的一系列并网控制策略,国内外的专家学者进行了一些改进。
文献(1)提到,将扰动观测器加入无差拍控制中去,通过观测器发出扰动可以实时观测负载电流,增强了负载适应性。
滑膜变结构控制是一种非线性控制方法,鲁棒性较强,因为具有固有的开关特性非常适合应用到逆变器的控制中去。
文献(2)利用重复控制技术对逆变器输出波形进行谐波抑制。
重复控制技术的特点是输出特性相对稳定,谐波含量较少,系统稳定性强,但是对误差的跟踪性能较差,会延迟一定时间。
文献(3)等人在控制系统中加入PID控制方法,可以对开关周期进行追踪通过较为精密的参数设置可以是系统获得良好的性能,弥补波形输出质量不高这一缺点。
彭传彪等人提出滞环电流控制是一种优越的非线性控制,控制简单,易于实现,但是因为环宽的局限性导致开关频率不稳定,谐波种类较多。
针对这一问题提出了自适应滞环电流控制策略,采用基于滞环电流控制的的复合控制策略,通过改变环宽来实现开关频率的固定,减少输出波形的畸变率,抑制谐波。
文献(4)引入频率反馈环节,考虑开关频率的周期性变化,通过PI控制器调整滞环控制器的环宽值,使用模糊推理在线整定比例参数,提高了系统的动态特性。
文献(5)通过对比传统正弦脉宽调制技术的优缺点和应用方法,在此基础上提出一种改进方法—反相载波交点式采样法,该方法的调制效果接近自然采样法而优于不对称规则采样法,因此利用该调制方法产生的SPWM波更接近正弦波,控制点时刻的计算只需求解简单的直线交点方程,控制算法简单,节省了微处理器的储存空间,易于在DSP系统中实现。
针对光伏系统直流注入的研究,文献(6)提出采用半桥拓扑逆变器的方法来抑制直流分量流入电网。
文献(7)提出一种基于直流分量检测及校正方法,采用高精度检测电路和检测元件来实现较为理想的直流抑制效果,但是,这样成本较高。
文献(8)同时提出在逆变器输出侧串联隔直流电容器的方法,为了避免基波的压降过大,要采用较大的电容,但在实际应用中理想电容并不存在,并且电容元件对电路的影响很大,一旦损毁,就会引发断路,会导致过电压的现象。