多路并网光伏发电系统的仿真与分析

对一种多路并网光伏发电系统进行了细化研究,该系统中所有光伏阵列各自通过一个Boost DC/DC电路和同一个逆变器并联,然后实现并网。先讨论了各主要元件的参数选取方法,并确定了控制策略。前级Boost斩波电路通过调节占空比改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点跟踪;后级逆变电路采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变器直流侧电容电压的稳定并给出内环电流参考值的幅值,电流内环控制逆变器输出电流为参考值以实现并网,各路光伏阵列的最大功率点跟踪相互独立,互不干扰,提高了效率。最后用Matlab/Simulink进行了仿真,验证其有效性。     

准Z源型三相并网光伏发电系统控制策略

为解决三相准Z源逆变器光伏并网高性能控制与系统成本之间的矛盾,提出了一种基于准Z源网络拓扑的单变量电导增量最大功率点跟踪算法,仅需检测直流环节的电流就可以实现对光伏电池阵列的最大输出功率跟踪,降低了检测系统成本,提高了跟踪速度。为提高逆变器直流侧电压利用率,降低开关器件的电压应力,采用了三次谐波注入脉宽调制方式。为提高逆变器性能,采用了直流升压和并网逆变两级控制思想、多闭环协调控制策略,其中功率外环通过调节直通占空比实现最大功率点跟踪;直流侧电容电压闭环完成直流母线电压的间接稳压控制和并网有功指令电流生成;电流内环实现对并网电流精确控制。仿真和实验结果证明了控制策略的正确性和可行性。     

采用Boost的两级式光伏发电并网逆变系统

在光伏并网发电中,为了提高效率,必须实行最大功率点跟踪,而为了实现并网,直流侧电压必须高于电网电压幅值,这就限制了光伏电池电压的调节范围。对一种单相光伏发电并网逆变系统进行了研究,它由Boost DC/DC电路和逆变桥组成。前级Boost斩波电路则通过调节占空比而改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点跟踪;后级逆变电路采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变侧电容电压的稳定,电流内环控制并网电流实现并网。在这种系统中,最大功率点跟踪和并网是相互独立的,互不干扰,使整个系统更加灵活可靠。主要研究了逆变系统各重要元件参数的选取方法以及逆变系统的控制方法。最后用MatlabR2007a/Simulink进行了仿真,证明了该逆变系统的可行性。     

基于DIgSILENT的并网光伏发电系统的建模与仿真

基于DIgSILENT仿真平台搭建了适用于动态仿真的并网光伏发电系统的工程用数学模型,包含了光伏阵列、逆变器及其控制系统模型。该系统采用电压外环电流内环的双闭环控制方法,直流电压外环用于实现光伏电池最大功率点跟踪,交流电压外环用于控制输出的无功功率。最后,结合算例,研究了实际光照强度变化、电网有功调度及电网电压跌落时光伏系统的输出特性。仿真结果表明,采用的仿真分析方法切实有效,模型输出与实际输出基本相似。该模型能够很好地实现最大功率跟踪、快速地响应电网调度指令,电网电压跌落时还可提供一定的无功功率,可用于实际光伏发电系统的并网分析,为实际工程研究奠定了基础。     

基于改进MPPT算法的光伏并网系统控制策略

研究并改进了单相两级光伏并网发电系统的控制策略。以2种基本最大功率点跟踪(MPPT)技术为基础提出了一种结合固定电压法与增量电导法的占空比扰动MPPT算法。在不同的光伏电池运行点采用不同的跟踪方法,通过直接控制直流斩波器开关占空比以达到快速准确的功率跟踪效果。针对该算法的运行条件改进了光伏并网系统整体控制策略。通过直流电压外环的功率平衡控制及比例积分校正,配合内环并网电流反馈控制,使并网逆变器在保持并网电流质量的同时更好地控制直流电压。通过PSCAD/EMTDC软件搭建的光伏并网系统仿真模型验证了改进MPPT算法及逆变器控制策略的有效性。     

光伏发电并网系统变步长MPPT及电压L控制策略仿真研究

对一个两级式结构光伏发电并网系统进行研究。该系统的前级Boost电路采用变步长MPPT实现最大功率点跟踪,后级逆变电路通过电压外环、电流内环的双闭环控制方式实现快速电网电压跟踪。利用MATLAB／Simulink仿真软件对该系统的变步长最大功率点跟踪方法及并网逆变器的控制策略进行了仿真验证,结果表明所采用的方法及策略是可行的、有效的,满足光伏发电对并网逆变器的要求。     

单相双级式光伏并网逆变器

分析了单相双级式光伏并网系统的工作原理,使用直流电源加可变电阻来模拟太阳能电池的输出特性曲线,并对其可行性进行了理论分析.提出了一种改进的变步长占空比扰动法,提高了系统的快速性和高效性.详细分析了以DSP为核心的单相光伏并网逆变器的并网策略,设计了并网逆变器的电压、电流双闭环控制系统.其中外环为直流电压控制,控制并网逆变器直流输入端电压稳定;内环为并网电流控制,控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频、同相.在锁相跟踪控制中,提出了一种软硬件相结合的改进方法,可有效提高跟踪锁相的精度.实验结果表明所设计的并网逆变器能够实现最大功率点跟踪,并能实现输出电流精确跟踪电网电压,功率因数可达0.998.     

基于变步长MPPT方法的光伏发电并网系统仿真研究

对光伏发电并网系统进行了仿真研究,该系统采用两级式结构,前级Boost电路采用变步长扰动观察法实现最大功率点跟踪(MPPT),后级逆变电路通过电压外环、电流内环的双闭环控制方式,使得逆变器的输出电流准确、快速地跟踪电网电压.介绍了利用变步长扰动观察法实现最大功率跟踪的基本原理,基于Matlab/Simulink仿真软件对变步长最大功率跟踪方法及并网逆变器的控制策略分别进行了仿真验证,仿真结果表明所采用的方法及策略是可行、有效的,满足光伏发电对并网逆变器的要求.     

低压微网中三相光伏并网逆变器控制策略研究

在低压微网中,以三相光伏并网发电系统为对象,分析了三相光伏并网逆变器的数学模型。并网逆变器电流内环采用瞬时电流控制,可以实现系统电流动态跟踪,但是电流内环采用传统PI控制需要功率前馈解耦影响和复杂旋转坐标变换。在瞬时电流控制的基础上,对三相光伏并网逆变器提出一种外环为瞬时功率控制、内环为瞬时电流准比例谐振的控制策略,并采用复传递函数方法分析了PR控制器的动态性能。经过仿真分析,外环瞬时有功无功控制实现了光伏并网逆变器参考功率控制;在光伏并网发电系统输出功率发生突变的情况下,电流内环控制具有快速准确动态跟踪性能,并实现了功率解耦控制,为电网输出高质量电能,仿真结果有效验证了该控制策略的效果。     

30kW光伏并网逆变器研究

光伏并网发电是太阳能发展的必然趋势,而光伏并网发电系统的核心是并网逆变器。对光伏并网逆变器的工作原理进行了分析,并搭建了光伏并网逆变器的数学模型。提出采用电流内环和电压外环的双闭环控制策略,在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了30 kW光伏并网逆变器的仿真模型。仿真结果表明,该模型能够快速准确地实现最大功率跟踪并且能够实现单位功率因数并网。     

具有改进最大功率跟踪算法的光伏并网控制系统及其实现

光伏并网控制系统输送到电网的功率随着光照强度、环境温度以及光伏阵列输出电压的不同而变化,控制光伏阵列的工作点使其连续稳定地向电网输出最大功率非常必要。该文提出了基于同步旋转坐标变换实现光伏阵列最大功率跟踪与电流控制的电压源型逆变器相结合的三相光伏并网控制系统,该系统主要包括光伏阵列、直流母排电容、电压源型逆变器、滤波电感、数字信号控制器与电网。提出的改进最大功率跟踪方法,根据光伏阵列dP/dU-U的特性曲线,利用Newton-Raphson方法快速计算光伏阵列输出功率对电压的微分值,由此进一步形成光伏阵列工作在最大功率点的参考电压值。整个控制系统为双环控制,外环为电压控制环,利用一个PI调节器使光伏阵列输出电压工作在最大功率工作点;内环为电流控制环,利用2个PI调节器分别对d-q轴电流进行解耦控制,使逆变器输出电流与参考电流一致。根据所提出的控制算法,研制了一台三相光伏并网系统原理性样机,仿真与实验结果一致,系统具有良好的动稳态性能,说明了所提出的控制方案是非常有效的。     

低压微网中永磁风力发电系统逆变器控制策略研究

在低压微网中,以永磁风力发电并网系统的逆变器为研究对象,主要研究了风力发电系统在并网和离网两种模式下系统逆变器的控制策略。对于系统处于并网和离网情况下,逆变器的电流内环采用瞬时反馈电容电流控制,有效解决了因LCL滤波器引起的系统不稳定控制问题。针对两种不同模式下,本文对并网模式下系统的逆变器控制采用瞬时功率外环、瞬时电容电流PIR内环控制;离网模式下采用负载电压为外环、瞬时电容电流PIR控制为内环的双闭环控制。经过仿真分析,外环瞬时有功无功控制实现了风力发电并网系统逆变器给定功率控制,在系统输出功率发生变化的情况下,电流具有快速精确的动态跟踪性能,实现了系统功率解耦控制,保证了系统输出高质量电能,有效验证了本文控制策略的可行性。     

Nonlinear Adaptive Backstepping Controller Design for Three-Phase Grid-Connected Solar Photovoltaic Systems

A cascaded control structure is proposed in this paper for injecting active and reactive power in a three-phase grid-connected solar photovoltaic (PV) system by considering external disturbances. In the proposed cascaded control structure, there are two control loops—the outer loop voltage controller is used to ensure a continuous balance in power flow between the PV arrays and electrical power grid whereas the inner loop current controller controls the output current of the inverter. Moreover, the DC-DC boost converter is controlled to achieve a constant voltage at the input of the inverter. In order to obtain the power balance and extract maximum power, an incremental conductance (IC) based maximum power point tracking (MPPT) method is used in this paper. The current controller is designed using a nonlinear adaptive backstepping technique to regulate the active and reactive components of the grid current. The regulation of these currents towards desired values which in turn control the active and reactive power delivered into the grid. The overall stability analysis of the system is performed based on the formulation of control Lyapunov functions (CLFs). Finally, the performance of the designed controller is tested on three-phase grid-connected PV systems with single as well as multiple PV units under different environmental conditions and compared with an existing sliding mode controller. Simulation results confirm the effectiveness of the proposed adaptive backstepping control scheme and demonstrate the superior performance over the sliding mode controller.     

三相单级式光伏发电系统并网控制与仿真

基于三相单级式光伏并网发电系统的电路拓扑结构,提出了一种快速逼近插值算法实现光伏发电的最大功率跟踪,光伏并网采用电压外环和电流内环双闭环控制,通过同步旋转坐标变换结合逆变器的控制,利用比例积分控制实现无功功率与有功功率的独立解耦控制。MATLAB系统仿真结果表明,该方法能够快速稳定地实现单位功率因数最大功率并网,降低并网系统成本,提高光伏并网的电能质量。     

LCL滤波的三相并网逆变器电流双环控制策略

对于LCL滤波的三相并网型逆变器系统,电网电压畸变会增加网侧电流总谐波。针对该问题,分析了传统逆变侧电流单环控制策略无法有效抑制电网电压畸变对网侧电流的影响。为了增加网侧电流对电网电压畸变的抗扰性,提出了电流双环的控制策略。内环通过PI控制器实现对逆变侧电流的控制,外环通过PI+PR的控制方案完成对网侧电流的控制。通过推导系统的输出导纳的频率响应,分析了在提出方案下,网侧电流能够更有效地抑制网侧电压畸变的影响。仿真以及100kW样机的实验结果验证了该控制策略的有效性。     

采用滑模变结构控制MPPT的三相光伏并网发电系统

光伏并网发电系统的传统外环控制通过最大功率点跟踪(MPPT)算法给出直流母排参考电压,利用PI调节器调节输出并网有功参考电流.鉴于滑模变结构控制的快速响应和强鲁棒性,提出了一种基于滑模变结构控制的直接电流MPPT算法.在建立系统稳态模型的基础上,由MPPT控制算法直接给定并网有功参考电流.电流内环为LCL滤波三相电压型...     

基于TMS320LF2407的光伏并网逆变器的研究

在介绍光伏并网逆变器的基本原理和拓扑结构基础上，提出基于TMS320F2407型DSP的单相电压源输入、电流输出控制方式的并网逆变器设计方案。采用电导增量法跟踪控制太阳电池的最大功率点，利用TMS320F2407芯片产生相应的SPWM波控制功率器件的导通与关断，使用零电流跟踪误差控制实现并网电流无静差的跟踪电网电压，最终实现了快速稳定追踪太阳电池最大功率，并以与电网电压同频、同相正弦电流波形送入电网，提高了系统逆变效率和可靠性。     

具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统

随着光伏发电技术的推广应用,具有无功补偿功能的光伏并网系统对于减轻电网负担、改善供电质量具有重要意义.本文提出了一种具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统.该系统实时检测太阳能电池输出电压和电流、电网电压和负载电流,在实现太阳能电池最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)的同时,还能够实时补偿本地负载的无功电流.由于采用了改进的干扰观测法,MPPT算法的稳定性得到了改善;在逆变控制中应用了单周期控制(One-Cycle Control, OCC)PWM算法,从而提高了控制精度,减小了输出电流的纹波含量.文中给出了仿真和实验结果,验证了设计的合理性.