Z源/准Z源逆变器在光伏并网系统中的电容电压恒压控制策略

Z源逆变器(ZSI)/准Z源逆变器(qZSI)利用独特的阻抗源网络和直通调制手段,可在单级系统中同时实现升/降压和直流-交流逆变的功能,适用于具有较大输入电压变化的光伏并网发电系统。本文以具有连续电流输入的电压源型准Z源逆变器为例,分析了基于ZSI/qZSI的光伏并网系统工作原理;针对ZSI/qZSI特殊的直通占空比与逆变调制系数制约关系,推导出ZSI/qZSI正常工作条件下的电容电压范围,提出ZSI/qZSI光伏并网系统的电容电压恒压控制策略。该控制策略将最大功率点跟踪(功率控制)和光伏系统入网电流控制(电能质量控制)解耦,简化了控制器设计,实现了ZSI/qZSI光伏并网系统的闭环控制和最大功率点跟踪,同时可确保在同等输出输入电压比的情况下开关器件电压应力最小。     

应用于光伏系统的准Z源逆变器直通控制策略

准Z源逆变器传统的简单升压算法直通占空比恒定,在环境变化的情况下,不能平衡直流母线电压,无法跟踪光伏阵列最大功率点,造成能量损失。针对传统简单升压算法的不足,提出了一种基于电容电压的新型直通控制策略。该策略通过建立光伏准Z源并网系统的小信号模型,建立系统的传递函数,然后基于传递函数设计控制器,实现MPPT跟踪及并网运行。运用PSIM仿真软件对算法进行了仿真验证,仿真结果表明,设计的控制策略能很好地稳定直流母线电压,实现光伏电池板最大功率运行。     

Z源逆变器光伏并网系统模型及电路参数设计

建立了Z源逆变器光伏并网系统的小信号模型,定量分析了光伏模块输出电压动态性能与主电路各参数间的关系。光伏模块输出电压的最大功率点跟踪（MPPT）控制与系统采样平均周期关系密切,而采样平均周期又受主电路无源元件参数大小的影响。定量分析小信号模型建立了各部分之间的传递函数,这对选择MPPT控制采样平均周期和主电路参数优化设计起到了关键性指导作用。实验证明了理论分析的正确性和该模型的实用性。     

光伏并网Z源逆变器无差拍解耦控制策略

提出了基于Z源的光伏并网系统无差拍解耦控制方法,避免了传统比例—积分控制性能易受电网电压不平衡及系统非线性的影响。该控制策略将无差拍控制方法与解耦控制方法相结合,并采用双时采样方法,减小了运算及采样时间带来的控制延时,具有动态性能好、精度高、稳定性好的优点。采用改进的空间矢量方法实现了Z源逆变器的桥臂直通,进而实现升压,使系统按单位功率因数运行,并网电流谐波畸变率低。仿真及实验均验证了该控制策略的有效性和可行性。     

基于储能型准Z源光伏并网逆变器的改进型自适应粒子群最大功率点跟踪算法研究

在解决光伏电池阵列在局部阴影条件下的多峰寻优问题中,传统的粒子群(PSO)最大功率点跟踪(MPPT)算法存在稳定性差、振荡严重、跟踪速度慢等缺点.针对上述缺点,结合准Z源逆变器的优点并在准Z源阻抗网络电容上并联储能单元,提出了一种基于储能型准Z源光伏并网逆变器的改进型自适应粒子群最大功率点跟踪算法.该算法不再依赖迭代次数,而是直接采用个体最优功率和全局最优功率更新惯性权重和学习因子并引入电压窗口限制,有效地提高了跟踪速度和减小了功率振荡.仿真结果验证了该优化算法在储能型准Z源光伏并网逆变器应用中具有较好的多峰值光伏曲线全局最大功率点跟踪能力,提高了光伏阵列的发电效率,具有较好的可行性.     

三相光伏并网逆变器的研究

介绍了单级式三相光伏系统拓扑结构.基于光伏电池数学模型,利用Matlab建立了太阳能光伏阵列通用的仿真模型,并将此电池模型用在三相光伏并网逆变仿真系统中.系统具有最大功率点跟踪(MPPT)功能,能很好地实现光伏发电系统最佳工作点跟踪.最后通过仿真和实验分析表明该控制策略正确可行.     

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。     

Z源逆变器光伏并网系统模型及电路参数没计

建立了z源逆变器光伏并网系统的小信号模型,定量分析了光伏模块输出电压动态性能与主电路各参数间的关系.光伏模块输出电压的最大功率点跟踪(MPPT)控制与系统采样平均周期关系密切,而采样平均周期又受土电路无源元件参数大小的影响.定量分析小信号模型建立了各部分之间的传递函数,这对选择MPPT控制采样平均周期和主电路参数优化设计起到了关键性指导作用.实验证明了理论分析的正确性和该模型的实用性.     

基于LCL滤波器的光伏并网逆变器控制策略

在并网逆变器中引入LCL滤波器取代单个电感滤波器.并针对采用LCL滤波器对并网逆变器系统带来的不稳定性,分别对比了以并网电流作为反馈变量和逆变器侧电流作为反馈变量的电流内环控制方法,提出了基于桥臂输出电流闭环与电压外环的双环控制策略.由于以并网电流为反馈变量的控制系统为三阶系统,所提控制系统稳定性和鲁棒性较好.搭建了三...     

基于Z源逆变器的光伏发电系统研究

基于Z源逆变器的光伏并网系统,其工作特点及控制结构不同于传统的电压型逆变器,可以利用逆变器桥臂直通状态实现升压功能,从而满足光伏电池电压大范围变化场合下的并网要求.对控制系统进行了详细的设计和分析,研究了一种加入直通零矢量的Z源变流器串联双环控制方案,实现了最大功率点跟踪(MPPT)和并网控制.最后,以3 kW的Z源变换器装置进行实验.实验结果验证了该控制方案的正确性.     

发电系统中Z源逆变器调制方式研究

Z源逆变器因其独特的拓扑结构可实现直流侧升压,在发电系统中得到了广泛的关注与研究。Z源逆变器工作时具有特有的直通工作状态,因而对其调制方式提出了较高的要求。详细分析了Z源逆变器的工作原理,在此基础上对Z源逆变器常用的简单升压比调制(Simple Boost Control)、最大升压比调制(Maximum Boost Control)、最大恒升压比调制(Maximum Constant Boost Control)3种调制方法进行了研究。详细比较了3种方法的优劣,推导了不同调制方式下电压应力与调制比的关系,并阐述了不同调制方式的应用环境,最后在仿真实验中对上述结论进行了详细的验证。     

基于Z源逆变器的PMSG风电系统控制策略研究

提出一种基于Z源逆变器的新型永磁同步机风力发电系统结构。对Z源逆变器的基本工作原理作了理论分析,结合传统电压型整流器方程推导出其数学模型,并根据其模型设计了控制系统。结合风力机特性、整流器特性及Z源逆变器的工作特性给出了一种最大功率点跟踪方法。最后给出的实验结果证明了该系统的可行性及有效性。     

混合三电平单相光伏并网发电系统研究

将经典Boost变换器与混合三电平逆变电路相结合,形成一种能分别工作在单级式和两级式的非隔离型单相光伏并网发电系统,以适用于更宽的光伏阵列输入电压范围。深入研究了PWM升压模式和旁路二极管模式的控制策略,分析了混合三电平逆变电路的工作原理,并讨论了避免出现两电平的方法。以XE164FM单片机为控制核心,对额定峰值功率1 kW的样机进行了实验验证,结果表明该电路系统性能优良。     

基于级联逆变器的光伏并网发电系统控制策略

提出了基于混合控制的级联逆变器光伏并网发电系统的双级控制策略。通过控制电流瞬时值反馈滞环控制单元输入电压值为恒定,将输入电压控制和光伏系统并网电流控制解耦,简化了控制器设计。该双级控制策略可在进行最大功率点跟踪(MPPT)的同时保证并网电流质量。对该控制策略进行了分析,对瞬时值反馈单元双环控制器参数进行了设计。最后进行了实验,结果验证了所提出的控制方法的有效性。     

基于DSP的光伏并网逆变器的设计

介绍并网逆变器的设计方法,采用TMS320F2812作为控制器,通过改进型SPWM电流跟踪控制实现输出电流与电网电压同频同相,从而使电流跟踪误差显著减少。同时阐述了最大功率跟踪及孤岛检测的原理,给出了具体的解决方案。最后给出了基于TMS320F2812的软件设计,并进行了样机实验,结果表明并网电流波形良好,所设计的逆变装置具有良好的稳定性和可靠的控制策略。     

Z-源逆变器在光伏发电系统中的应用

Z-源逆变器由于采用独特的X型Z-源网络,可以利用逆变器桥臂直通状态实现升压功能,从而使单级Z-源逆变器具有与两级并网系统相类似的性能。该文论述基于Z-源逆变器的光伏并网系统在变换效率、可靠性以及成本方面的优势,提出了一种新的单级Z-源逆变器并网系统两级控制策略, 该控制策略实现了MPPT控制和逆变器并网控制,使Z-源光伏并网系统能够动态跟踪光伏电池最大功率点电压,输出电流与电网电压同相位,从而达到较高的功率因数。软件仿真和实验分析证明了该控制方法具有优良的动、静态特性,适合各种变化的天气情况。     

一种新型光伏并网逆变器控制策略

分析了导抗变换器的特性，详细推导了整个系统各点电压、电流，提出一种新颖的三角波-三角波调制方法，该控制策略克服了采用传统正弦波-三角波调制方法带来的并网电流谐波含量高、功率因数低的弊端。将导抗变换器和光伏并网逆变系统有机结合在一起，利用导抗变换器的电压源-电流源变换特性，将光伏电池阵列的直流电压变换为正弦包络线的高频电流，经过高频变压器隔离和电流等级变换，得到的高频电流再经过高频整流桥及工频逆变器逆变后并入电网，实现了电流源并网。相对传统的电流源型并网发电系统，采用该方法不仅省去了串联电感，而且用高频变压器取代了工频变压器，有利于实现装置小型化和降低成本。另外，利用电网电压过零信号控制工频逆变器，保证了并网电流和电网电压同步，进一步提高系统功率因数，实现正弦电流并网。通过实验证明了该控制策略的可行性，该方法非常适合分散式家用光伏并网发电系统。     

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.     

基于Simulink的单相光伏并网逆变器仿真研究

针对光伏电池输出电压范围宽的特点,提出了一种准两级主电路拓扑的单相光伏并网逆变器方案,并建立了基于Simulink的,包括光伏电池模型在内的光伏发电系统仿真模型。仿真结果表明,系统采用的改进变步长扰动观察法,可有效减小最大功率点跟踪时的振荡;无差拍控制保证并网输送的电能质量高;有源频率漂移法能快速、有效地实现孤岛保护。仿真验证了所采用的光伏系统方案的可靠性和先进性,为试验样机开发提供了很好的仿真基础。