并网逆变器新型控制策略的研究

摘要

I 摘要

随着“绿色环保”概念的提出，以解决电力紧张，环境污染等问题为目的的新能源利用方案得到了迅速的推广，这使得研究可再生能源回馈电网技术具有了十分重要的现实意义。如何可靠地、高质量地向电网输送功率是一个重要的问题，因此在可再生能源并网发电系统中起电能变换作用的逆变器成为了研究的一个热点。

本文以全桥逆变器为对象，详细论述了基于双电流环控制的逆变器并网系统的工作原理，推导了控制方程。内环通过控制LCL滤波中的电容电流，外环控制滤波后的网侧电流。大功率并网逆变器的开关频率相对较低，相对于传统的L 型或LC 型滤波器，并网逆变器采用LCL 型输出滤波器具有输出电流谐波小，滤波器体积小的优点，在此基础上本系统设计了LCL滤波器。本文分析比较了单相逆变器并网采用单闭环和双闭环两种控制策略下的并网电流，并对突加扰动情况下系统动态变化进行了分析。

在完成并网控制系统理论分析的基础上，本文设计并制作了基于TMS320LF2407DSP的数字化控制硬件实验系统，包括DSP 外围电路、模拟量采样及调理电路、隔离驱动电路、保护电路和辅助电源等,最后通过MATLAB仿真软件进行验证理论的可行性,实现功率因数为1的并网要求。

关键词 并网逆变器；LCL滤波器；双电流环控制；DSP

II Abstract

With the concept of”Green and Environmental Protection”was

proposed．All kinds of new energy exploitation program are in the rapid

promotion，which is in order to solve the power shortage，pollution and other

issues．It makes exploring renewable energy feedback the grid technology has a

中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集

并网逆变器控制技术研究

董鹏毕天妹薛安成杨奇逊

华北电力大学四方研究所北京市

摘要二逆变器是分布式发电系统中一个重要组成部分研究逆变器的控制策略有着重要的意义本文分析了

并网逆变器的工作原理并系统地分析了并网逆变器控制过程以及其加入控制调节器的作用采用极点配置法设计了系统

调节器的参数仿真和实验结果表明该逆变器具有良好的性能

关键词分布式发电胃逆变器并网控制极点配置电力系统

其主电路原理图如图所示

引言

图单相半桥型逆变电路

图中几表示直流母线电压凡为半导

体开关器件为输出滤波器的滤波电感为

滤波器的滤波电容为考虑滤波电感的等效串

联电阻死区效应开关管导通压降线路电阻等

逆变器中各种阻尼因素的综合等效电阻为负载

叽为电网电压

在逆变器电路的控制模型中参考正弦波和三

角波进行比较得到触发脉冲去控制各个功率开关

器件对于单相逆变器这样二阶系统选择电容电

压和电感电流作为状态变量可得状态空间表达

式如下

﹁且,一厂

“飞,厄一

十﹁口“勺一、一能源与环境问题己成为制约社会发展的关键

因素分布式发电系统因具有可持续发展减少温

室气体排放提高电能质量和系统稳定性在电网

断电时起不间断电源作用等优点而引起广泛关注已成为研究的一个热点而逆变器正是其中的一

个重要组成部分将这些能源变换为能利用的各类

稳压的交直流电是电能研究的重点

脉宽调制式逆变器是常见的一种逆变

器逆变器主要有两种工作模式独立运行和并网

运行当独立运行时要求电压质量能够满足负荷

要求当并网运行时要求减小逆变器对电网的污

染提高输出功率因数减小进网电流的失真度

如何设计合理的控制策略及控制参数是保障逆变

器正常工作的关键问题之一目前应用较多的有电

压电流双环控制滞环控制无差拍控制重复控制等但是普遍缺乏对控制过程的系统分析另

外目前对于控制器的参数常常是通过经验设计

然后反复调试或者是基于频率特性反复凑试没

有建立起控制性能和控制器参数的量化关系如果

参数设计的不好将不能达到控制器的控制效果

光伏并网逆变器控制策略与研究

摘要】：能源危机和环境问题是世界各国普遍关注的话题，开发和利用可再生能源在各国能源战略中的地位越来越高。随着科学技术的发展，光伏发电已经成为一种解决未来能源短缺及环境污染的主要方式。本文介绍了光伏并网逆变器的拓扑结构，分析了逆变器的控制策略及电流控制技术。

【关键词】：光伏并网逆变器，控制策略，电流控制

引言

鉴于光伏发电具有间歇性和波动性的特点，随着光伏发电的应用愈来愈广泛、光伏发电并网规模愈来愈大，对电网的稳定运行也带来了愈来愈多的挑战。并网逆变器是光伏阵列与电网进行电能交互的关键部分，负责将光伏板输出的直流电逆变为符合相关并网要求的交流电并入电网，与电力系统实现安全高效、稳定灵活的互联。

本文基于二极管钳位型三电平光伏逆变器，分析了光伏并网逆变器的控制策略及电流控制技术。

1、光伏并网逆变器的拓扑结构

逆变器是光伏并网发电系统的核心部分，决定着整个并网系统的工作性能。根据光伏阵列输出功率的转换级数可将光伏并网逆变器分为单级式及两级式。单级式光伏并网逆变器是指将光伏阵列的输出直接通过光伏并网逆变器完成功率直一交的转换，并且由并网逆变器本身实现光伏阵列的最大功率跟踪（Maximum

Power Point Tracking， MPPT），但单级式对光伏阵列输出电压大小要求较高。并网逆变器只有满足一定的启动电压才能正常工作，一般通过多块太阳能电池板串联以满足光伏并网逆变器启动工作的直流母线电压要求。两级式是在光伏逆变器前增加了一个DC/DC升压环节，用于解决单级式光伏阵列输出电压大小不满足并网逆变器直流母线电压幅值要求的问题。且一般是采用Boost升压电路，其最关键的是可以在完成升压的同时通过阻抗匹配的原理实现MPPT功能。

光伏并网主要由光伏阵列、Boost升压模块、三电平光伏并网逆变器、系统控制器、锁相环和滤波环节组成。系统工作原理：太阳能经过光伏阵列转换为直流电压，Boost升压模块将直流电压调节到逆变器直流母线电压幅值要求，从而使逆变器输出的电流满足与电网电压同频同相的要求，即将有功电流注入电网。为了降低系统输出的谐波含量，采用电感滤除IGBT自身快速开通关断带来的高频谐波。在一定的光照强度和周围环境温度下，光伏阵列只有一个工作电压点能实现最大功率输出，因此需要采用一定控制策略实现最大功率跟踪控制。

10

《电气开关》(2021. No. 3)

文章编号：

1004 -289X(

2021 )

03 -0010 -05

双

Boost逆变器新型单电流环并网控制

李楠，刘斌

(广西大学电气工程学院，广西壮族自治区南宁530004)

摘要：

双Boost逆变器能够实现单级升降压逆变，并且凭借其结构简单、功率器件少、升压能力强等优点成

为替代全桥逆变器的可靠选择。当其并网运行时，需要提高电能质量同时具备高性能动态响应及较高的逆

变器效率。但传统的控制策略难以保证上述要求，且控制结构复杂，控制器参数整定困难。为了简化控制结

构和控制器参数设计本文采用高频控制和工频控制结合的方法实现了半周期调制和单电流环并网控制。仿

真和实验表明所提方法具有提高并网电流质量、快速动态响应、提高系统效率等优点。

关键词：

单级升压逆变；动态响应；单电流环控制；半周期调制

中图分类号:

TM464 文献标识码:

B

Novel Grid-current Loop Control of Double Boost Inverter

L1 Nan, L!U Bin

(College of Electrical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004 , China)

Abstract:

The double boost inverter composed of two identical dc-dc boost converters can realize single-stage pow­

er conversion，which is a reliable alternative to full-bridge inverter due to its simple structure，less power devices and

buck-boost ability. When the double boost inverter achieves grid-connected operation, it not only needs to improve