基于FPGA的光伏并网复合控制

光伏并网系统本质是跟随光伏功率和电网电压的可变交流电源,要求稳定性好、动态性能高。FPGA并行处理、灵活定制的特点能满足光伏并网控制器对高速度,可靠性高的要求。对基于FPGA光伏并网系统结构和控制策略进行了分析,对FPGA控制核心的实现要点进行了详细阐述,并研制了一台2 k W的光伏并网逆变器样机。并网测试表明,基于FPGA的并网电流反馈电网电压前馈复合控制方法,可以实现并网电流与电网电压同频同相,且并网电能质量满足光伏系统并网的国家标准要求。     

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.     

一种应用于光伏并网系统的新型数字锁相方法

基于DSP和现场可编辑门阵列(FGPA)提出了一种适合于单极三相光伏并网系统的控制方案,基于FPGA提出了一种新型数字锁相方法.不仅通过MATIAB/Simulink验证了数字锁相方法的有效性,而且将锁相方法和基于DSP和FPGA的整套控制方案,实际应用于某3 kW单极三相光伏并网逆变器中,并网运行实验表明:所提出的数字锁相方法能确保逆变器输出电流与电网电压同频与同相,并网运行效果良好.     

光伏并网逆变器的研究

对光伏并网中的双向逆变器控制系统进行了理论探讨;利用小信号分析法得出系统电压和电网电流的数学模型,设计出使光伏并网双向逆变器稳定的控制方案和选择相应参数的方法;最后,将研制出的光伏并网双向逆变器与电力系统连网,通过实验验证了该双向逆变器系统模型的可行性,对于开发和研究光伏并网逆变器的产品具有实用价值.     

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。     

考虑电网电压基波锁相环控制的单级式光伏逆变器柔性并网方法

针对目前光伏并网逆变器存在基波电压定向偏差、直流电压崩溃以及逆变器并网对电网产生冲击的问题,提出一种基于电网电压基波锁相环技术的三环控制方法,应用于单级式光伏并网逆变器,提高逆变器输出性能,并实现柔性并网。该方法首先基于电网电压基波的锁相环技术,实现对电网电压基波分量定向,定向效果取决于锁相环的设计性能;其次采用三环控制结构避免直流电压崩溃问题,减小输出电流总谐波因数;最后采用合理的并网控制逻辑,实现光伏逆变器柔性并网。实验验证了该方法的可行性,可提高系统动态响应实时性与稳态跟踪精度,实现系统高可靠运行。     

光伏并网逆变器电流控制技术研究

针对在光伏并网系统中采用单纯PI控制的缺点,提出了增加电网电压前馈控制来改善并网电流波形.分析了引入电网电压前馈控制会减小并网电流与电网电压之间相位差并降低并网电流总谐波畸变系数的原理.仿真和实验结果证实,电网电压前馈补偿可有效改善并网电流波形,同时保证逆变器的并网电流与电网电压同频同相.     

基于电网电压前馈补偿的光伏并网逆变器零电压穿越控制

根据相关国家标准要求,大型光伏并网逆变器需具备零电压穿越(ZVRT)能力以防止其发生低压自动脱网,从而影响电力系统正常稳定运行。在分析光伏并网逆变器ZVRT标准的基础上,详细讨论了逆变器实现ZVRT的各项关键技术,包括电网电压正负序分离及锁相、逆变器有功和无功电流控制、电网电压不平衡时系统控制等。在此基础上,进一步提出向系统电流环引入电网电压前馈分量相位超前补偿环节,以改善逆变器故障穿越瞬间并网电流过冲现象。最后,利用RTDS和一台500 k W样机的实验结果验证了所述光伏并网逆变器ZVRT控制策略的正确性和有效性。     

负序电压前馈补偿的三相光伏逆变器不平衡单周控制策略

鉴于电网不对称故障时有发生,提出一种基于负序电压前馈补偿的三相光伏并网逆变器不平衡单周控制策略,并设计了三相PWM逆变器不平衡单周控制系统。该控制策略对并网电流反馈量进行电网负序电压前馈补偿,可实现脉宽调制逆变器恒功率控制,大大简化了控制器的参数整定,且无需计算并网电流正、负序分量。实验结果表明,该控制策略仅使用一个传统PI控制器即可从根本上抑制电网电压不平衡时逆变器直流侧电压2次谐波和并网电流畸变,同时获得了较理想的静态特性和动态特性。     

光伏并网系统控制策略研究与仿真

在分析光伏并网逆变器的基础上,建立了三相光伏并网逆变器在dq坐标系下的数学模型,采用适用于单级分布式光伏电源逆变器的双环控制结构,将直流侧母线电压控制作为外环,实现直流母线电压的稳定控制;并网电流控制环节作为内环,控制输出电流的稳定,在控制策略上改进了非线性关系对逆变器产生的控制影响.通过仿真验证表明,逆变器输出电流与电网同频同相,提高了电能质量,具有较好的快速性和稳定性.