两级单相光伏并网系统积分滑模控制

针对典型的两级单相光伏并网系统,为了提高其抗干扰能力,提出了一种基于自适应指数趋近律的积分滑模控制策略,以实现光伏最大功率追踪和并网电流控制。首先,针对前级DC/DC变换器,采用基于扰动观察法的积分滑模控制,使光伏输出电压跟踪其参考电压,从而实现光伏最大功率追踪;其次,针对后级DC/AC变换器,采用基于双环控制的积分滑模控制,不仅保证了直流母线电压恒定,而且确保了并网电流准确、快速地跟踪并网电流参考值。仿真结果表明:所设计的积分滑模控制不仅使光伏并网系统具有良好的动态和稳态性能,而且增强了系统的鲁棒性,降低了系统抖振。

LCL滤波器的单相光伏并网控制策略

单相光伏并网发电系统采用LCL滤波器有利于抑制高频开关谐波电流进入电网,但是LCL滤波器增加了系统的阶数,增大了系统稳定性的设计难度。直流侧电压外环、网侧电流内环的双环控制策略适用于采用L或者LC滤波器的单相光伏并网发电系统,但不利于基于LCL滤波器系统的稳定性。提出一种电压环、功率环和电容电流环的并网控制策略,电压环稳定并网逆变器直流侧电容两端的电压,功率环调节光伏并网发电的功率因数,功率环和电容电流环共同提高系统的稳定性和抑制LCL滤波器引起的谐振尖峰。推导了系统的闭环传递函数,分析了控制参数对系统闭环极点分布和稳定性的影响。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。

新型高效率两级式单相光伏并网逆变系统的研究与应用

为了使两级式单相光伏并网逆变器在具备漏电流抑制能力的同时具有较高的转换效率,提出了一种新型高效率两级式单相光伏并网逆变系统。该系统采用前级为ZVS Boost升压电路,后级为H6逆变拓扑的结构。分析了它们各自的工作原理,研究了该光伏并网逆变系统的整体控制策略。最后,搭建了所提出的两级式单相光伏并网逆变系统的实验平台,对理论分析进行了实验验证,结果表明所设计的光伏并网逆变器不但具有较高的入网波形质量,而且有很高的转换效率,其最高效率可以达到97.26%。

非隔离型H6桥单相光伏逆变器无功补偿调制及并网电流波形改善控制

为满足新的并网标准对单相光伏并网逆变器无功补偿功能的要求,针对非隔离型H6桥单相光伏逆变器,该文提出一种具有无功补偿功能的分段调制策略。分析与讨论了H6桥单相拓扑输出无功功率时,在输出电压过零点及电流过零点,并网电流产生畸变的原因。采用比例–积分–谐振(proportion integration resonance,PIR)控制器来抑制并网电流的直流分量。并通过构造PIR全程滑模面,推导并网电流滑模控制律,平滑了H6桥在两种调制模式的过渡过程,改善了并网电流的波形控制。最后,搭建了5 k V?A单相光伏并网逆变器的实验系统,并通过对实验结果的分析,验证了理论分析的正确性以及所提调制方法与控制方案的有效性。

基于双阶广义积分的单相光伏并网逆变器灵活功率控制

针对单相光伏并网逆变器的特点,提出一种在静止坐标系下单相光伏并网逆变器的灵活功率控制方法。通过双阶广义积分算法得到与电网电压同相以及滞后电网电压90°的2个正交电网电压。在静止两相坐标系下通过比例准谐振控制实现对给定电流的快速跟踪。实验结果表明:该控制方法可实现有功功率和无功功率的解耦控制,系统具有良好的静态、动态性能。

家庭光储系统中单相光伏逆变器蓄电池输入时并网运行控制

当原有的户用式光伏并网发电系统升级为家庭光储系统时,单相光伏并网逆变器需在储能电池等电压源输入条件下仍能正常并网运行。首先,建立了光伏阵列与锂电池组等效电路数学模型,分析与验证了在电压源输入条件下,两级式单相系统的二次纹波污染比光伏阵列输入条件下严重的现象。然后,通过分析两级式单相系统中的交直流耦合机理与Boost电路数学模型的建立,提出一种电流双反馈式纹波电流抑制措施。采取基于广义三阶积分的纹波提取与直流侧中间电压纹波的陷波抑制算法优化系统并网运行控制,并利用MATLAB对控制系统进行仿真分析与计算。最后,搭建了5kW并网实验系统,通过实验结果验证了所提控制策略的有效性与实用性。

HERIC单相光伏并网逆变器无功调制及其直接功率控制

随着可再生能源在单相电网中渗透率的提高,电网对单相光伏并网逆变器提出了无功输出与功率因数灵活控制的要求。对HERIC(Highly Efficient and Reliable Inverter Concept)拓扑的无变压器隔离型单相光伏逆变器进行研究,提出了相应的无功调制策略。借助广义二阶积分构造两相静止坐标系,基于瞬时无功功率理论,建立了单相光伏逆变器的瞬时功率模型,实现了单相光伏逆变器的直接功率控制。搭建了5 k W的实验平台,通过实验对所提的调制策略与控制策略进行了有效性与实用性验证。

不可调度式单相光伏并网装置的平波电容容量的选择

本文分析了全桥式不可调度式单相光伏并网装置的主功率器件的单极性切换模式中的电流及能量流向规律,并据此提出了太阳电池两端平波电容的容量选择原则。

单相光伏并网逆变器电参数检测系统研究

准确检测光伏并网逆变器电参数,既可提高逆变器的控制速度和精度,又可在过流、过压、欠压等情况下迅速关断开关管,保护逆变器并提高其安全性。文章根据光伏并网逆变器对电参数的检测要求,以DSP芯片TMS320F2808为核心,由线性光耦HCNR201、霍尔电流电压传感器等器件构成检测电路、保护电路,设计了单相光伏并网逆变器电参数检测系统,并在1.5 kW高频隔离型光伏并网逆变器上应用。试验结果验证了该检测系统的可行性和可靠性。

基于STM32的单相光伏并网发电系统

提出了一种基于STM32的单相光伏并网发电系统的设计方案。首先建立了基于电导增量法的最大功率点跟踪和基于主动频率偏移法的孤岛效应检测数学仿真模型,然后以STM32为核心处理器,采用锁相环技术与电网电压前馈补偿的复合控制策略,结合BUCK充电控制电路、交错反激变换电路、全桥逆变电路、信号适配电路和信号检测电路,实现了样机设计。测试结果表明:样机运行稳定、可靠,谐波含量THD和孤岛检测耗时均在相关标准要求范围内。

基于Park变换的单相光伏并网控制研究

近年来,LCL滤波器由于体积小、滤波效果好等优点在光伏并网系统中获得了广泛应用。采用并网电流、电容电流双闭环控制能够有效抑制LCL滤波器振荡,提高并网系统稳定性,但传统PI控制无法实现对交流并网电流的无静差跟踪。因此,提出了一种基于Park变换的双电流闭环控制策略,它能够大大提高并网功率因数,减小入网电流的总谐波失真(THD)。该方法首先通过构造虚拟正交电流分量,将单相并网电流虚拟为α-β坐标系下两相正交电流,然后基于Park变换,在旋转坐标系下进行PI控制,从而实现无静差控制。最后,通过Matlab仿真验证了这种控制策略的正确性和有效性。

单相光伏并网逆变器迭代比例积分电流控制方法

光伏并网逆变器是光伏发电并网系统中的核心组成器件,逆变器的控制方法决定其输出电能质量。提出了迭代比例积分的并网逆变器电流控制方法,该方法采用时间乘绝对误差积分准则作为目标函数,并推导出并网逆变器输出电流的迭代比例积分表达式及传递函数。通过实时设定控制器的最佳比例积分参数来提高逆变器的控制精度和速度,从而改善输出电流质量。仿真和实验结果表明,该方法计算简单,具有较高的工程实用价值。

基于功率扰动单相光伏并网系统的孤岛检测方法

由于光伏发电系统是通过逆变器作为桥梁与电力系统实现并网,为了保障电网安全稳定,抗孤岛检测成为光伏并网的关键技术之一。在研究现有传统被动式和主动式孤岛检测方法的基础上,根据电网稳定电压边界条件,通过设定阈值提出了基于光伏逆变输出功率扰动的复合式孤岛检测方法。结合IEEE.Std.2000-929和UL1741技术规范,阐述了该方法的工作机理、阈值整定与实现过程。仿真分析表明,该方法在逆变器输出功率与负载消耗功率匹配度较高时,能够实现快速的孤岛检测,无检测盲区和谐波污染,验证了理论方法的正确性,实现了光伏系统友好型并网。

单相光伏并网发电系统功率解耦的优化设计

作为非线性直流电源,光伏阵列的理想运行状态是在最大功率点上输出稳定的直流功率,而单相并网发电系统的并网功率含有2倍于电网频率的交流量。针对单相光伏并网发电系统这种输入与输出特性的差异,综合研究了并网功率脉动对最大功率点跟踪特性、逆变器转换效率及并网电能质量的影响,通过理论分析、仿真计算和实验验证,比较不同电路拓扑的特性,提出了解耦电容的优化设计准则,提高了系统的运行效率,实现了产品设计的规范化。

单相光伏发电并网的研究

针对如何提高太阳能光伏发电系统的转化效率,对具有最大功率控制的系统进行研究,提出了一种双环控制方式。并以STM32为控制器,给出了其控制方法。通过Matlab建模设计光伏输出后的控制系统,新的控制系统实现了最大功率跟踪与功率因数校正。仿真表明,该方式具有简单、控制方便、效率高的优点。并通过实物加以验证该方法的可行性,该控制策略可应用于单极式光伏并网系统最大功率点跟踪控制,且实现了系统的高效率并网运行。

单相光伏并网控制的研究

以DSP为控制平台设计单相光伏并网系统,在改进型单纯型加速法的基础上设计新型光伏阵列最大跟踪控制优化算法,跟踪光伏阵列最大输出功率点,使负载获得最大功率。在线调节步长改变电压收敛速度,设计锁相控制电路,自动同步跟踪电网频率和相位。测试数据表明,结合优化技术的变步长MPPT(Maximum Power Point Tracking)算法能快速准确跟踪最大功率点,系统波动小稳定性高,逆变器电流和电网电压同频同相,有效提高系统逆变效率及可靠性。

提高单相光伏并网系统低压穿越能力的电流解耦控制策略

为避免单相光伏并网系统在电网电压跌落故障期间突然脱网造成的严重后果,提出了一种基于单相dq电流解耦的低压穿越控制策略。该策略参考国内外电网低压故障相关技术标准,根据实时检测电网电压的跌落深度大小,通过对并网电流dq解耦来分别控制调节并网的有功电流和无功电流参考,从而向电网注入一定的无功功率,帮助电网电压的恢复,由此达到低压穿越的目的。最后,通过系统仿真测试,验证了该方法的可行性和有效性。

单相光伏并网逆变系统基于球形译码多步模型预测控制的研究

随着全球化石能源短缺,光伏发电凭借其储量巨大、清洁环保和分布广泛的特点,越来越受到人们的重视。本文针对单相屋顶光伏发电并网系统,提出了一种基于球形译码多步模型预测控制策略。这种控制策略可以解决电网电压前馈PI控制策略存在无法消除的电流静差和动态性能差,以及传统模型预测控制策略网侧电流稳态误差较大的问题。通过比较该控制策略和电网电压前馈PI控制以及传统模型预测控制策略的仿真结果,基于球形译码多步模型预测在单相光伏逆变器中能够获得更低的电网电流稳态误差,提高了系统的抗干扰能力。

单相光伏并网逆变器无功补偿控制策略

针对传统单相光伏逆变器功能单一的特点,对具有无功补偿功能的光伏并网逆变器控制策略进行了研究,拓展了光伏逆变器的功能。提出了一种正弦信号积分法结合瞬时无功功率理论的方法,来检测有功电流和无功电流,克服了传统单相无功检测法的时延问题。系统采用传统的双闭环控制,电压外环采用PI控制,稳定母线电压,电流内环采用准比例谐振控制器,实现了电流的无稳态误差跟踪。仿真和实验结果证明了该方法的有效性和正确性。

基于改进型PI控制级联单相光伏逆变器的研究与仿真

传统PI控制策略在光伏逆变器运用广泛,但传统PI控制大都因为参数值不精确,而造成波形畸变严重,电能质量下降,因此,提出了改进型PI控制的级联式单相光伏逆变器。本文介绍了级联单相光伏逆变器系统及其逆变器数学模型,介绍了逆变器参数计算方法,针对传统PI控制的不足,改进了PI控制,此控制方法可实时对参数合理动态调整,降低了谐波,提高了电能质量。在Simulink环境中搭建级联单相光伏逆变器模型,基于传统PI控制和改进型PI控制进行了仿真,通过仿真结果对比,充分地说明了改进型PI控制较传统PI控制有较大的优越性。