单相级联H桥光伏并网逆变器控制策略综述

为提高光伏发电效率以及减小其体积，分析了级联H桥拓扑结构具有开关器件应力小、输出电压质量高及滤波器体积小等优点。由于其直流侧可由一块光伏组件单独供电，可对每个光伏模块进行最大功率点跟踪，进而越来越多地运用于光伏并网系统来提高系统的发电效率。根据控制策略中功率控制方法的不同，可将级联H桥光伏并网逆变器控制策略分为功率均衡控制和功率不均衡控制。分别对两种方法及优缺点进行了介绍，并结合当今级联H桥光伏并网逆变器的不足对未来发展进行展望。     

NPC三电平光伏逆变器并网控制策略仿真研究

介绍了基于NPC(Neutral Point Clamped)三电平逆变器的光伏发电系统并网控制策略。根据光伏阵列的等效电路,在Matlab/Simulink中建立了光伏阵列模型,利用扰动观察法对光伏发电系统中Boost电路进行最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制,对NPC三电平逆变器采用U-Q控制并网策略,并对系统进行了建模仿真。仿真结果表明,该控制策略能够准确地实现光伏的最大功率点跟踪,并能有效地保证将逆变器直流侧传输的有功功率注入电网。     

定功率跟踪控制的光伏并网低电压穿越策略

为了解决光伏发电在电网电压跌落过程中,逆变器两侧功率不平衡出现过电流和过电压的问题,设计了一种定功率跟踪控制的光伏并网低电压穿越策略。通过定功率跟踪控制对光伏阵列输出功率进行调节,根据电压跌落深度,合理给定功率参考值,控制光伏阵列的功率输出,实现交、直流侧功率的快速平衡,限制直流母线电压的增长。通过逆变器无功补偿控制,不仅能限制并网电流在安全范围内,还能够根据跌落深度提供无功支撑,有效地利用了逆变器自身的无功调节能力。结果表明,该策略能够抑制过电压和过电流,使系统具备一定的低电压穿越能力。最后,在Simlink中搭建仿真模型,通过与传统控制策略对比,验证了该控制策略的有效性和实用性。     

基于瞬时电流跟踪的三相光伏逆变器并网控制策略研究

在分析光伏逆变器交直流侧的能量传递关系基础上,提出一种基于瞬时电流跟踪方式的并网控制策略。该策略的功率外环考虑到了光伏方阵模块的功率变化及直流电容器的充放电过程等因素,内环采用滞环电流控制的方式对参考电流进行跟踪,具有电流谐波小、响应速度快、控制参数容易整定等优点;同时给出了光伏逆变器的启动控制策略,防止启动电流过大损坏功率开关器件。最后在PSCAD/EMTDC中建立了三相光伏并网系统的仿真模型,数字仿真验证了以上控制策略的有效性。     

基于有功指令共享的两级式光伏并网系统低电压穿越控制策略

传统低电压穿越控制下,两级式光伏并网系统的前级和后级变换器控制相互独立。因此前级变换器需要根据直流母线电压波动被动地调整其输出功率,动态响应速度较低。针对这一问题,提出了一种基于有功功率指令共享的两级式光伏并网系统低电压穿越控制策略。该策略可以根据网侧电压降落深度动态调整后级变换器的有功功率指令,同时使光伏阵列根据该有功功率指令主动调整输出功率,保持直流母线电压恒定。通过仿真和实验将所提控制策略与现有的低电压穿越控制策略进行对比分析,结果表明：所提控制策略下光伏阵列的输出电压、电流的波动明显减小,且2台变换器输出功率动态响应加快,验证了所提控制策略的有效性。     

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。     

新型多端输入光伏并网系统运行控制策略

提出一种基于双主动全桥(DAB)变换器多光伏阵列并列输入、级联逆变输出的高频隔离型光伏并网系统。分析了DAB变换器的功率传输能力,设计了其移相控制策略;针对各输入端光伏阵列光照强度不同带来的功率不平衡问题,基于dq解耦控制数学模型,设计了级联多电平DC/AC变换器的调制量补偿控制策略,实现了各直流端电压的平衡控制。在PSCAD/EMTDC中搭建了4.5 MW/10 kV光伏并网模型进行仿真,仿真结果验证了系统结构的可行性以及所提控制策略的有效性。     

光伏并网发电功率波动与对策

分析了光伏并网发电功率波动对电网可能造成的危害及储能型光伏并网系统的运行工况,提出了并网功率的给定方法,即以光伏阵列输出功率进行低通滤波后的值作为参考并网功率,还详细分析了低通滤波器的设计、双向DC/DC变换器的功率控制,最后进行了仿真研究。仿真结果表明,采用此控制策略可以有效控制功率的波动,减小其变化率,即使光照波动较大,光伏系统输出的电流波形也很好,储能系统随着光伏阵列发出功率的波动而改变功率流动的方向和大小。     

无直流电流传感器的光伏并网发电系统最大功率跟踪控制

光伏并网发电系统中光伏阵列的输出特性易受周围环境温度、光照强度等因素的影响,为了提高光伏阵列的能量转换效率,需要对其进行最大功率追踪控制。本文提出了一种基于扰动观察法的最大功率追踪方法,该方法无需检测直流侧电流,而是通过直流电压与并网电流计算最大功率点,进而对并网电流进行控制,实现最大功率追踪。该方法避免了直流电流传感器的使用,节约了系统成本。通过仿真与实验,验证了所提方法的正确性。     

基于功率自反馈迭代的光伏直流并网系统交流故障有功控制

交流电网发生故障后，光伏直流并网系统须进入低电压穿越模式并降低光伏单元有功出力，以避免直流母线过压。然而，电网电压深度跌落时，光伏单元控制环路切换可能产生倒流，甚至损毁光伏阵列。为此，提出基于功率自反馈迭代的光伏直流并网系统交流故障有功控制策略。利用光伏阵列PU特性曲线构建端口电压参考值迭代算式，并根据光伏单元输出功率反馈更新该参考值。同时提出了单机尽限利用的分配方案，以合理选择参与功率控制任务的光伏单元。所提方法的优点在于无须切除光伏单元控制环路，能够可靠计算光伏阵列端口电压参考值。仿真验证表明所提方法能够有效实现系统降有功的控制目标，并减小模式切换过程中光伏单元直流变流器低压侧的电流波动量，为系统低电压穿越的可靠实现提供保障。     

单相级联多电平光伏并网逆变器控制策略综述

级联多电平逆变器不仅能够实现各级光伏阵列的最大功率点跟踪,提高光伏利用率,而且具有系统开关损耗小、能量变换效率高以及并网电流谐波含量低等优势,在大规模光伏并网系统研究和工程应用领域备受青睐。综述了近年来级联多电平光伏并网逆变器控制策略的研究成果,依据各个级联单元的调制比配置方式不同,将变换器的功率平衡控制策略分成了三类,在分析各类控制原理和特点基础上,推导出了系统功率平衡控制策略的约束条件公式,进而指出了级联多电平光伏并网逆变器拓扑结构和控制策略的改进方法。     

三相级联VSI光伏并网逆变器的研究

针对光伏阵列间模块失配与部分阴影等导致的各光伏阵列最大功率点(MPP)不一致,以及整体跟踪方法会损失部分功率等问题,提出一种三相级联多电平光伏并网逆变方案。该方案拓扑结构采用三相级联电压源型逆变器(VSI),对三相级联VSI等效模型进行分析,调制方式采用载波相移正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术。并网控制策略采用基于电网电压定向矢量控制(VOC)的双闭环并网控制。仿真与实验结果验证了所提方案的可行性。     

单相并网光伏系统的混合控制策略

针对两级并网光伏系统在光伏阵列功率波动时难以兼顾最大功率点跟踪和母线电压稳定控制的问题,提出一种应用于单相两级并网光伏系统的混合控制算法。该算法利用交错Boost变流器中的一只全控型器件对最大功率点进行快速跟踪,而另一只全控型器件对光伏系统的直流母线电压进行稳定控制,从而同时实现最大功率跟踪和直流母线电压稳定的控制。理论分析和仿真结果表明,所提出的混合控制策略在稳态时能使光伏系统工作在最大功率点处;当输入功率发生剧烈变化时,光伏系统的直流母线电压波动较小,有效地避免直流母线电压在功率波动时的电压冲击,提高了直流母线电容的使用寿命。     

基于自适应神经网络的光伏发电系统并网控制策略

针对传统并网光伏发电系统在电网故障条件下穿越控制策略的不足,提出一种基于自适应模糊神经网络的光伏发电系统并网控制方法。该方法在电网电压突变和跌落情况下能够快速地调整光伏发电系统的工作模式,以适应光伏阵列最大输出功率和并网逆变器额定容量以及最大输出电流限制,具有稳定性强、跟踪速度快等优点。给出了控制策略总体架构,阐述了电网故障控制器运行模式切换策略,建立了自适应模糊神经网络算法的数学模型。在Matlab/Simulink软件平台下搭建了仿真模型,验证了控制策略的有效性。     

光伏并网三相电流型多电平变流器拓扑与控制

由于光伏电池具有电流源输出特性,因此电流型变流器非常适合于光伏并网系统。采用多电平结构,具有输出电流波形正弦度好、输出电流控制直接、开关器件电流应力低以及等效开关频率高等优点。提出一种三相电流型多电平变流器光伏并网系统,采用两组光伏电池阵列供电。通过插入一级直流-直流变换电路,实现最大功率点跟踪独立控制。网侧采用一种新型三相电流型多电平变流器,通过移植电压型多电平变流器的PD-PWM技术,有效减小入网电流谐波畸变。结合锁相环与功率解耦控制,提出基于电流型多电平变流器的并网控制策略,实现网侧的任意功率因数运行。基于PSIM仿真环境搭建系统模型,仿真结果说明了光伏并网三相电流型多电平变流器拓扑与控制的有效性。     

单相光伏并网逆变器固定滞环的电流控制

并网型逆变器是太阳能光伏并网发电的关键部件,以Matlab/Simulink为仿真平台,建立光伏模块和最大功率跟踪控制器的数学模型和仿真模块,分析光伏模块的电气特性,实现最大功率点的动态跟踪,提出集成式光伏模块和最大功率跟踪控制的并网逆变器系统模型和电流滞环跟踪控制的数学模型和控制策略,仿真结果验证光伏模块数学模型和最大功率跟踪算法的有效性,对光伏并网逆变器受外界环境变化影响的动态响应进行了仿真,表明电流滞环跟踪控制应用于光伏并网逆变器能改善注入电网电流的品质,使电网功率因数为1。     

基于MMC的光伏并网发电系统控制策略研究

传统的二、三电平变换器无法满足高电压、大容量光伏发电系统的要求,因此提出一种基于模块化多电平拓扑(MMC)的光伏发电系统。在此系统中,光伏阵列通过Boost电路后集成于MMC的各个子模块中,这样将有效地降低了开关管的电流应力和电压应力,并且增加了系统的电压和容量。针对系统的控制策略进行研究,通过改变子模块Boost电路中开关管的占空比来稳定子模块电容电压,并网系统的MPPT控制和并网控制则通过逆变电路来实现。此外,提出了该系统的保护控制策略。最后,搭建基于MMC光伏并网发电系统的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果有效地证明了控制策略的正确性。     

基于PSIM的光伏并网系统的仿真研究

系统仿真对于系统的设计具有指导作用,通过对光伏阵列数学模型的分析,在PSIM仿真环境下,分别建立光伏阵列模型、最大功率点跟踪(MPPT)实现模型及并网控制实现模型,并对各个模块进行仿真,仿真结果验证了系统的光伏阵列特性、MPPT实现以及安全并网实现的正确性,对于光伏系统的仿真具有一定的参考价值。     

单相光伏并网逆变器固定滞环的电流控制

并网型逆变器是太阳能光伏并网发电的关键部件,以Matlab/Simulink为仿真平台,建立光伏模块和最大功率跟踪控制器的数学模型和仿真模块,分析光伏模块的电气特性,实现最大功率点的动态跟踪,提出集成式光伏模块和最大功率跟踪控制的并网逆变器系统模型和电流滞环跟踪控制的数学模型和控制策略,仿真结果验证光伏模块数学模型和最大功率跟踪算法的有效性,对光伏并网逆变器受外界环境变化影响的动态响应进行了仿真,表明电流滞环跟踪控制应用于光伏并网逆变器能改善注入电网电流的品质,使电网功率因数为1.     

一种三相级联H桥光伏并网系统参与电网频率支撑的控制策略

光伏发电具有清洁、安全等特点，是解决能源危机和环境污染的有效途径。然而，光伏并网逆变器不具有转动惯量和阻尼，随着光伏发电在电网中的渗透率不断提高，大规模光伏并网对电网的频率稳定提出了挑战。级联H桥逆变器因具有模块化结构、无需工频变压器等优点，在光伏发电领域具有广阔的应用前景。针对三相级联H桥光伏并网系统，提出了一种具有支撑电网频率功能的逆变器控制策略，利用各光伏组串的有功功率储备，在不增加储能装置的情况下，实现了对电网频率动态特性的改善。针对级联H桥拓扑常见的相间功率不平衡问题，利用提出的储备功率在各相间和相内各模块间的分配方法，可实现对各光伏组串输出功率的平衡控制，最大限度保证了相间和相内各模块间的功率平衡，从而保证了系统三相电流的平衡输出，并降低了H桥模块过调制的风险。最后，在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型和10kW模拟实验平台，通过仿真和实验对提出的控制策略的有效性进行了验证。