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可调电能质量的光伏系统双层控制策略李清然;张建成【摘要】分布式光伏电源渗透率上升会影响电能质量.为了充分发挥分布式光伏电源调节配电网电能质量的潜力,设计了分布式光伏发电系统双层控制策略.该控制策略包含中心控制层和本地控制层,其中,中心控制层实时检测电网和分布式电源的运行状态,决定功率调整方案;本地控制层采用了超级电容器和逆变器相互配合的新方案,并在超级电容器的双环控制结构中设计了功率前馈环节,提高了响应速度.仿真表明,设计方案能够使分布式光伏电源参与电网调频、调压、调度及灵活方便地调整自身储能元件能量状态,并有效保证直流母线电压稳定.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2015(033)011【总页数】6页(P1608-1613)【关键词】逆变器;超级电容器;双层控制;功率前馈;电能质量【作者】李清然;张建成【作者单位】华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,河北保定071003;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM46近年来分布式光伏的装机容量迅速上升，分布式光伏电源对配电网电能质量的影响日益增大。
高光伏渗透率的配电网轻载时容易发生潮流逆流，导致配电网过电压[1]，过云等引起的光伏出力剧烈波动可能导致电压骤降、闪变甚至系统稳定问题[2]，[3]。
面对上述光伏接入引起的电压问题，传统调压方式如有载调压变压器、电容器等由于响应速度问题将失效，分布式光伏系统自身的有功无功调节能力成为可能的解决方案[4]，[5]。
为保证电网的安全稳定和电能质量，增强分布式电源对电网的友好性，德国更新了分布式发电低压并网标准VDE-AR-N4015，明确提出了分布式电源有功管理、无功管理、电压支撑等方面的要求。
作为分布式发电、智能配电网的支撑技术，分布式储能技术在系统调压、调频、平滑分布式电源出力波动、增强分布式电源可调度性等方面具有广阔的应用前景[6]。
逆变器滑模控制策略研究逆变器滑模控制策略研究概述逆变器在电力电子技术中起到了至关重要的作用，它能将直流电转换为交流电，并被广泛应用于各种领域，如电力系统、风能、太阳能等。
然而，逆变器存在着输出电压波动、能量损耗大等问题，为了解决这些问题，研究者们提出了许多控制策略，其中滑模控制策略成为了一种常用的方法。
本文将重点研究逆变器滑模控制策略，探讨其原理、优点和应用。
滑模控制策略原理滑模控制策略基于滑模面的概念，通过引入滑模面来实现对逆变器的控制。
滑模面是一个超平面，能够将系统的状态点分为两个不同的区域。
在滑模控制中，目标就是使系统状态的轨迹获得滑模面，并沿着滑模面滑动到期望状态点。
通过控制滑模面的设计，可以使逆变器输出电压稳定，并有效减小电压波动。
滑模控制策略的优点滑模控制策略具有以下几个优点：1. 鲁棒性强：滑模控制策略对于模型参数的不确定性和外界干扰具有较强的鲁棒性，能够保证系统的稳定性和可靠性。
2. 快速响应：滑模控制策略能够快速响应系统的变化，当系统发生扰动时能够迅速调整控制信号，保持逆变器输出的稳定性。
3. 误差收敛快：滑模控制策略能够将系统状态快速从初始状态收敛到期望状态，使输出电压达到指定值。
4. 简单实现：滑模控制策略算法相对简单，易于工程实现，能够满足实际应用的需求。
滑模控制策略的应用滑模控制策略在逆变器中的应用十分广泛。
以下是几个典型的应用案例：1. 电力系统中的滑模控制：滑模控制策略可以应用于电力系统中的逆变器控制，通过控制逆变器输出电压的稳定性，能够改善电力系统的安全性和稳定性。
2. 太阳能逆变器中的滑模控制：太阳能逆变器的输出电压受到太阳辐射、温度等因素的影响，通过采用滑模控制策略，可以实现对太阳能逆变器输出电压的精确控制，提高太阳能发电的效率。
3. 风能逆变器中的滑模控制：由于风资源具有不稳定性，风能逆变器的输出电压常常存在波动。
滑模控制策略能够快速响应风速变化，实现对风能逆变器输出电压的稳定控制，提高风能发电的可靠性。
基于滑模控制的光伏并网逆变器的研究基于滑模控制的光伏并网逆变器的研究摘要：随着可再生能源的快速发展，光伏逆变器作为将太阳能转化为电能的核心设备，在并网系统中的功率控制和电能质量的控制变得越来越重要。
本文主要研究基于滑模控制的光伏并网逆变器，并通过仿真实验验证了该控制方法的有效性和鲁棒性。
研究结果表明，基于滑模控制的光伏并网逆变器具有良好的性能和高鲁棒性，有望在光伏发电系统中得到广泛应用。
第一章引言1.1 研究背景太阳能是一种可再生能源，具有环保、价廉等优点。
随着人们对环境问题的关注和对可再生能源的推广，光伏发电技术逐渐得到了广泛应用和发展。
而光伏逆变器作为将太阳能转化为电能的关键设备，在并网系统中发挥着重要的作用。
光伏逆变器的性能直接影响到光伏发电的效率、功率因数和电能质量等指标，因此对光伏逆变器的控制方法进行研究具有重要意义。
1.2 研究目的本文旨在研究基于滑模控制的光伏并网逆变器，在保证电能质量的前提下，提高光伏发电的效率和功率因数。
通过仿真实验验证该控制方法的有效性和鲁棒性，为光伏发电系统的设计与改进提供理论依据。
第二章光伏并网逆变器的工作原理2.1 光伏发电系统的基本结构光伏发电系统主要由光伏阵列和光伏逆变器两部分组成。
光伏阵列将太阳能转化为直流电能，而光伏逆变器则将直流电能转化为交流电能。
2.2 光伏逆变器的工作原理光伏逆变器的核心是电路拓扑结构和控制方法。
光伏逆变器一般采用全桥逆变拓扑结构，通过控制拓扑结构中的开关器件，将直流电能转化为交流电能，并将交流电能输出到电网中。
第三章基于滑模控制的光伏并网逆变器的设计3.1 滑模控制原理滑模控制是一种基于离散滑模面进行控制的方法。
通过引入滑模面，将非线性系统的控制问题转化为在滑模面上进行线性控制的问题，从而实现对系统的稳定控制。
3.2 基于滑模控制的光伏并网逆变器设计设计一个基于滑模控制的光伏并网逆变器，首先需要建立光伏逆变器的数学模型，然后根据滑模控制的原理，设计控制器的结构和参数，并进行仿真实验验证。
图1 过调制区域划分肖明清,王学奇.国内外战场抢修研究的现状和发展系统仿真学报,2006,25(9):14-17.张兴业.战役装备保障学[M]．北京：国防大学出版,2002．翟源景．野战维修保障基本事件分析与决策逻辑模型指挥技术学院学报，2001,12(2):31-34.某型雷达智能故障诊断系统研究[D]．国防科学技术大学硕士论文,2002.董原生,侯宏雄.浅析美军装备战场抢修新技术提高维修保障能力,2005.张阿玲,井江等.自动填装设备电液比例控制系统设计航天发射技术,2015,2:15-18.中国设备工程 2023.07 （上）图2 ) (m σ函数图2中的m （σ）曲线显示，在暂升振幅σ=1.17的情况下，调制比约为m ≈0.91，这时就已经达到了线性调制区的临界点了，也就是说，暂升振幅σ>1.17就会发生过调制。
在当电网系统发生过调的情况下，如果不进行控制算法的处理的话，这时会使系统的可控裕度下降，从而导致逆变器的脱网。
为说明提升直流电压对过调制的抑制作用，将变量调制比m 和变量暂升幅度和变量直流电压V DC 的立体曲线图结合（3）来描绘，如在图3中所示。
图3 m、σ与V DC 的三维曲面在图3中，线性调制区域的临界表面m (σ)=0.91。
在直流电压V DC 较高时，调制率m 减小，在一定的电压下，m （σ，V DC ）表面在m （σ）=0.91的曲线下，整个系统在线性调制区内。
高电压穿越过程中的过调制抑制从图3的分析可以看出，当高电压穿越过程中，当穿越期间出现过调制的情况，则可以通过提升直流电压这种方法来抑制，使电网系统能够在线性调制区内并网运行。
设：正常并网运行时的直流电压为V 1，此时按照骤升幅度折算得出的直流电压为V α，当直流开路电压。
把直流电压抬升函数定义为ΔVf 。
图4 高电压穿越控制流程图试验和结论基于上述理论分析，搭建了一个高电压穿越试验平5。
该平台具有标称功率36kW、标称电流分压电抗器、45A、0.16mH的分压电抗器。
