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光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略摘要：随着现代经济的快速发展和社会的进步，能源需求量日益增加，但传统化石能源的储量却在逐渐枯竭，因此分布式能源的研究与应用具有广阔的前景。
光伏发电作为最典型的分布式能源，得到了广泛关注，近年来发展迅速。
随着人们对供电可靠性、灵活性、能源利用率等要求的不断提高，微网等新型供电方案希望光伏发电系统不再是在电网发生故障时退出运行，而是同时具有独立发电模式和并网发电模式的能力。
如何保证逆变器孤岛运行模式与并网运行模式的无缝切换是提高负载供电可靠性、充分利用可再生能源的关键技术。
关键词：光伏发电；系统；运行模式；无缝切换现代社会经济高速发展，在新能源的发展建设过程中，光伏发展是非常重要的成果，因此受到社会大众的广泛关注，近年来更是得到广泛的普及应用。
但随着社会经济水平的提高，人们对电力能源的安全性、灵活性、能源利用率等方面都提出了更高的要求，这对光伏发电系统提出了严峻的挑战。
在新经济形势下，传统单一的光伏发电系统已无法满足社会经济以及人们日常生活对供电服务提出的新要求，因此要求独立发电模式和并网发电模式能够进行无缝切换，当并网光伏发电系统出现故障时，独立光伏发电系统仍能够正常运行，从而保证电网系统正常供电，不会对社会经济发展建设以及人们的日常生活造成影响，有效保证电网系统供电服务的安全、稳定、灵活运行，提利能源利用率，达到节能减排，实现社会经济的可持续发展。
一、光伏发电系统无缝切换慨述1、逆变器控制策略。
目前的逆变器大多为单功能逆变器，只能在孤岛模式和并网模式两种模式之一运行，为了顺利并网及对重要负载的不间断供电，双模式间的无缝切换就显得尤为重要。
逆变器作为分布式电源和电网的接口，其性能直接影响着并网系统的特性。
目前,并网逆变器主要有两种：并网电流控制型逆变器和并网电压控制型逆变器。
其中,并网电流控制型以逆变器输出电流作为控制对象，通过控制入网电流与电网电压同相来实现并网，对系统电能质量影响较小。
摘要太阳能具有储量大、易获得、无污染等优点，在光伏发电系统中具有广阔的应用前景。
传统光伏发电系统中通常采用具有降压特性的电压型逆变器，需要增加额外的升压环节才能实现并网目标，导致拓扑结构复杂、成本高并且功率损耗增加。
而电流型逆变器本身具有升压特性，不需要额外的升压环节即可实现系统最大功率跟踪和并网目标。
关键词：电流型逆变器；光伏并网AbstractSolar energy, which is abundant, easier to obtain and non-pollution etc, has a broad application prospect in photovoltaic power generation system. In traditional photovoltaic grid-connected power generation system, voltage source inverter which needs extra voltage-boost link to achieve grid-connected criterion, is more used, not only increasing the power dissipation but also making the circiut structure more complex. However, the current source inverters feature voltage-rise itself, which can both realize the maximum power point tracking and grid-connected criterion.Keywords: Current source inverter; Photovoltaic grid-connected第1章绪论1.1 课题研究背景与意义能源是社会发展的重要物质保障。
LCL滤波三电平并网逆变器有源阻尼控制关键字：LCL滤波三电平逆变器1 引言随着能源枯竭和环境污染问题的曰益严峻，各国对绿色能源的渴求越来越紧迫，使得光伏并网系统得到了空前发展。
并网逆变器作为连接电池板与电网的核心设备，不仅要完成直流到交流的电能转换，而且要满足各电网公司对并网电能质量提出的要求，其中对电流谐波分量及总谐波畸变率的规定相对严苛。
然而，并网逆变器通常采用高频PWM的电流源控制，会导致并网电流中含有高次谐波。
由于LCL滤波器较L滤波器对高频谐波有更好的衰减特性，因此在光伏并网系统中得到广泛应用。
2 原理与设计2．1 LCL滤波三电平并网逆变器图1为基于LCL滤波的二极管箝位型三电平并网逆变器拓扑结构。
由于在桥臂相电压中含有3个电平，故可输出比传统两电平拓扑更平滑的线电压波形，从而在相同滤波电感量下可得到谐波含量更小的并网电流。
在三电平并网逆变器拓扑中，逆变桥通过LCL滤波器连接到电网，使高频谐波分量衰减更快，进一步改善并网电流质量。
2．2 LCL滤波器有源阻尼控制根据理论分析，可得网侧电流与逆变器桥臂电压函数关系的波特图见图2。
LCL滤波器参数：Ls=1．5 mH，Lt=2 mH，C=25μF；L滤波器参数：L=3．5 mH。
可见，LCL滤波器较L滤波器有更好的高频衰减特性，但却存在谐振问题，会使谐振点附近谐波含量增加，严重时将造成系统不稳定。
为了抑制LCL滤波器的谐振，在工程中通常给电容支路上串联或并联一定值的电阻，利用电阻的阻尼作用来稳定系统。
这种方法简单可靠，不用改变算法，但由于阻尼电阻损耗的存在，会使系统效率有所下降。
另一种方法是通过算法来抑制谐振的有源阻尼控制，如在控制闭环中采用虚拟电阻、超前滞后环节、双带通滤波器、电容支路电压高频分量、遗传算法、虚拟阻尼功率等方法亦可达到抑制效果，并且不会引起系统额外的损耗。
由于虚拟电阻有源阻尼控制法物理意义明确，易于实现，因此得到了一些应用。
CPS SCA系列光伏并网逆变器CPS SCA630/500KTL-H/CN安装使用手册上海正泰电源系统有限公司目录开始前请仔细阅读本用户手册 (1)第一章安全说明 (3)第二章总体介绍 (7)2.1 并网光伏系统 (7)2.2 系列型号说明 (7)2.3 逆变器电路结构 (8)2.4 逆变器选配功能 (8)2.5 外观说明 (9)第三章安装 (10)3.1 基本要求 (10)3.2 供货范围 (10)3.3 安装工具清单 (11)3.4 机械安装 (11)3.4.1 外形尺寸 (11)3.4.2 逆变器安装要求 (12)3.4.3 逆变器安装现场搬运 (15)3.5 电气连接 (18)3.5.1 电气连接前准备 (18)3.5.2 直流连接 (20)3.5.3 交流连接 (23)3.5.4 接地连接 (26)3.5.5 通讯连接 (27)3.5.6 外接辅助电源和干接点连接 (28)第四章运行操作 (29)4.1 上电前开机检查 (29)4.2 开机流程 (29)4.3 开机与停机 (30)4.4 工作模式 (33)4.5 并网发电 (34)4.6 故障停机 (34)4.7 故障分析与排除 (34)4.8 滤网更换 (38)第五章人机界面 (39)5.1 触摸屏显示简介 (39)5.2 状态指示 (39)5.3 界面及菜单功能 (40)5.3.1 首页 (40)5.3.2 运行信息 (41)5.3.3 当前故障 (43)5.3.4 历史记录 (44)5.3.5 逆变器参数 (45)5.3.6 系统参数 (50)5.3.7 版本信息 (52)5.3.8 电力调度 (52)第六章技术数据 (54)第七章质量保证 (56)7.1 质保期 (56)7.2 责任豁免 (56)7.3 质量条款（保修条款） (56)第八章回收报废 (57)附录Ⅰ：有毒有害物质或元素名称及其含量表 (58)附录Ⅱ：机器选型说明 (59)开始前请仔细阅读本用户手册尊敬的用户，感谢您选购使用上海正泰电源系统有限公司研发生产的CPS SCA系列光伏并网逆变器CPS SCA630/500KTL-H/CN（本手册中以下简称为“逆变器”）产品。
并网逆变器实验箱实验指导书目录一、并网逆变器系统框图................. 错误！未定义书签。
二、 UCC2806DW低功率双输出电流型PWM控制器 (4)三、桥式整流 (9)四、单相全桥逆变电路 (13)五、 PIC16F716简介 ..................... 错误！未定义书签。
六、交流电压采样....................... 错误！未定义书签。
七、“孤岛效应”实验 (22)附录原理图 (23)一、并网逆变器系统框图1、并网逆变器LED灯状态说明1）红色LEDa 孤岛保护b低压或过压保护2）绿色LEDa闪烁，调整功率输出b常亮，正常工作状态二、UCC2806DW 低功率双输出电流型PWM控制器1、引脚的排列、名称、功能和用法UCC2806DW 的引脚排列采用标准双列直插式或贴片16引脚和方形20引脚。
引脚1（CURLIM）：调整初级限流值，并决定当过电流后器件是闭锁还是重新运行端。
产生关闭信号时，引脚CURLIM通过190mA的电流源接地。
如果该引脚电压保持在350mV 以上，器件将进入闭锁状态；如要重新启动，需要再次接通电源。
如果该引脚电位降至350mV 以下，则器件会重新启动。
电压门限值由Vref和“地”之间的电阻分压器设定。
限流可调电压门限值由下式计算：限流可调闭锁型电压：限流可调非闭锁型电压：式中R1—引脚Vref与引脚CURLIM之间的电阻。
R2—引脚CURLIM与接地点之间的电阻。
引脚2（Vref）：5.1V+1%基准电压输出端。
最大输出电流为5mA。
为了正常工作，Vref也必须通过旁路电容接地，旁路电容的容量应不小于0.1uF。
使用中，该引脚输出的电压也可作为用户的给定信号或保护门槛的设定电源。
引脚3（CS-）、引脚4（CS+）：集成在内部的故障保护比较器同相及反向输入端。
该两端可分别用来作过电流、过电压等故障保护的比较器门槛（CS+）及实际测量值的输入端（CS-）。
多电平并网逆变器H桥功率跟踪及功率匹配控制刘晓飞;王斌;陈赟【摘要】The H⁃bridge cascaded multilevel inverter can realize thesingle⁃stage grid⁃connection of photovoltaic(PV)cell. However,as this system has only once energy conversion in each H⁃bridge module,besides the conventional inverter control and grid⁃connected control,the maximum power point tracking(MPPT)of PV cell connected with eachH⁃bridge module and H⁃bridge power matching should also be considered. The control method of adding a MPPT controller into each H⁃bridge module is proposed to make the PV cells connected with each H⁃bridge module work at the maximum power point respectively,which can improve the MPPT accuracy and stability of each H⁃bridge module effectively in the condition of imbalance illumination. According to the voltage error of each H⁃bridge module in the maximum power tracking process,the amplitudeof SPWM modu⁃lating wave of each H⁃bridge module is controlled proportionally to match the maximum output power of PV cells with eachH⁃bridge transmission power. The system was tested on Matlab/Simulink simulation platform. The system feasibility and reliability were verified by taking 7⁃level cascaded H⁃bridge PV grid⁃connected inverter as an instance.%H桥级联多电平逆变器可实现光伏电池单级式并网，但是由于该系统只在各H桥单元存在一次能量变换，除了要考虑常规逆变器控制及并网控制外，还需要同时考虑到各H桥单元所接光伏电池最大功率点跟踪（MPPT）及H桥传输功率匹配的问题。
东北电力技术２０２１年弱电网下光伏并网逆变器电能质量控制策略研究周识远（国网甘肃省电力公司，甘肃㊀兰州㊀７３００７０）摘要：针对弱电网下存在较大的电网等值阻抗导致电力系统中谐波以及电压波动影响整个电力系统电能质量的问题，提出一种基于瞬时无功功率理论的光伏并网逆变器电能质量控制策略㊂该控制策略采用ＰＩ双闭环控制实现直流侧母线电压稳定，并增加电压幅值反馈控制以稳定ＰＣＣ点电压㊂最后，基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平台搭建弱电网下光伏并网发电系统，并对其进行仿真㊂仿真结果表明，该控制策略能够有效抑制电网谐波问题，降低电网阻抗对电网电能质量的影响，从而实现整个电力系统安全稳定运行㊂关键词：光伏并网逆变器；控制策略；电网等值阻抗；谐波［中图分类号］ＴＭ４６４㊀［文献标志码］Ａ㊀［文章编号］１００４－７９１３（２０２１）０５－０００６－０４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙｏｆＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＧｒｉｄ⁃ＣｏｎｎｅｃｔｅｄＩｎｖｅｒｔｅｒｓＵｎｄｅｒＷｅａｋＧｒｉｄＡｃｃｅｓｓＺＨＯＵＳｈｉｙｕａｎ（ＳｔａｔｅＧｒｉｄＧａｎｓｕＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌａｎｚｈｏｕ，Ｇａｎｓｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｈａｒｍｏｎｉｃａｎｄｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｌａｒｇｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｏｆｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｗｅａｋｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋ，ａｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ⁃ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｔｈｅｏｒｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｓｏｌｖｅ．ＴｈｅＤＣｓｉｄｅｖｏｌｔａｇｅｉｓｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｂｙＰＩｄｏｕｂｌｅｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｔｈｅｖｏｌｔａｇｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｆｅｅｄ⁃ｂａｃｋｃｏｎｔｒｏｌｉｓａｄｄｅｄｔｏｓｔａｂｉｌｉｚｅＰＣＣｐｏｉｎｔｖｏｌｔａｇｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ⁃ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｂｕｉｌｔｂｙＭａｔ⁃ｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｕｐｐｒｅｓｓｈａｒｍｏｎｉｃｓａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎ⁃ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｎｅｔｗｏｒｋｉｍｐｅｄａｎｃｅｏｎｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈａｃｈｉｅｖｅｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ⁃ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ；ｎｅｔｗｏｒｋｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｍｐｅｄａｎｃｅ；ｈａｒｍｏｎｉｃｗａｖｅ㊀㊀太阳能作为一种清洁可再生能源，以无污染㊁储存量丰富㊁分散等优点在新能源领域占据重要角色㊂目前太阳能的利用以光伏发电形式最为广泛［１］㊂但对我国而言，受土地㊁光照资源的限制，大规模光伏电站主要建设在沙漠或半沙漠偏远地区，此时长距离的输电线路将导致线路阻抗增大，而且用户负载通常以离网或与外网以弱联系的形式连接，电网结构薄弱，系统供电能力较差［２－３］㊂逆变器作为并网光伏发电系统中最为关键环节之一，伴随远距离电网末端光伏逆变器并网数量增多㊁单机容量增大，其控制变得越来越复杂，电网安全稳定运行无法保证，若不能有效解决逆变器安全稳定运行问题，将对电网电能质量产生严重影响，甚至导致整个电力系统崩溃［４］㊂此外，弱电网环境下，负荷侧的切入与切除以及光伏发电系统输出功率波动都将导致主网电压的波动，从而使得并网点电压波形畸变甚至越限，输入谐波增大，系统电能质量变差，供电可靠性降低㊂传统逆变器的设计都将电网视为理想电压源，但在弱电网下传统电网模型将无法适用㊂此时基于戴维南定理，将网侧等效为理想电压源串联等值阻抗，但较大的电网阻抗对于弱电网将产生不利影响，而且伴随电网阻抗的增加，尤其是其中感性成分的增加，系统串／并联谐振现象将越发明显，这将导致电力系统的安全稳定性能下降，从而进一步恶化电网的稳定运行［５］，弱电网下系统电能质量问题变得越来越突出㊂为实现电网的无功补偿和电流谐波抑制，国内外学者对其进行了大量研究㊂文献［６］提出一种基于高频注入的电网阻抗检测方法，并通过试验验证所提方法的正确性，该方法改善了电流基波对电网的影响，但高频信号对用户侧２０２１年周识远：弱电网下光伏并网逆变器电能质量控制策略研究所引入的Ｃｇ干扰不容忽视㊂文献［７］利用最小二乘法检测阻抗，该方法对电力系统的稳定性和网侧电能质量的影响较小，但其涉及计算量庞大，而且算法比较复杂㊂文献［８－９］对传统锁相技术进行改进，电网波形发生畸变时可及时检测电网电压相位，从而提高并网电能质量，该控制策略简单易行，但其只能减少特定谐波㊂文献［１０］针对弱电网下多逆变器并联运行时，电网阻抗参数对光伏逆变器稳定运行影响及系统谐波振荡放大的原因进行了详细分析，为本文提供了有益的参考㊂文献［１１］提出一种基于瞬时无功功率理论的光伏并网逆变器的控制策略，该控制策略实现了光伏发电系统的消谐和无功补偿功能，提高了配电网的电能质量，但其未考虑ＰＣＣ点电压稳定问题㊂针对上述问题，本文以弱电网为研究背景，分析了光伏发电系统接入电网后的谐波以及电压波动问题，基于瞬时无功功率理论以及ＰＣＣ点电压幅值控制方法，以提高光伏逆变器无功输出性能，从而实现ＰＣＣ点电压的稳定和谐波环流的抑制，并采用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行仿真验证㊂１㊀单相光伏并网逆变器为提高控制精度，采用光伏并网逆变器双级式结构，前级采用Ｂｏｏｓｔ升压电路，后级采用单相全桥逆变电路㊂考虑电网阻抗（阻感性），单相全桥逆变器在并网状态下的等效模型如图１所示，其中光伏并网逆变器由ＤＣ／ＤＣ升压斩波电路与ＤＣ／ＡＣ单相全桥逆变电路构成㊂逆变器输出电流经ＬＣＬ滤波电路后，通过并网继电器并入电网㊂图１㊀并网状态下单相全桥逆变器的等效模型由于弱电网下存在较大的电网阻抗使得光伏阵列输入谐波增大，ＰＣＣ点电压发生波动，其输出特性呈非线性㊂为提高光伏并网发电系统输电效率，Ｂｏｏｓｔ升压斩波电路输出侧电压一般不低于５００Ｖ［１２］㊂图１中，Ｂｏｏｓｔ升压电路将电压值较低且变化范围大的Ｕｐｖ转换为适合ＤＣ／ＡＣ变换的直流侧电压Ｕｄｃ，Ｃｄｃ是容量比较大的电容，从而稳定Ｕｄｃ㊂逆变电路将直流侧电压Ｕｄｃ变换为与电网电压幅值接近㊁频率相同的电压Ｕｉｎｖ，由于该电压在开关频率处具有高频谐波，因而直接并入电网会带来大量谐波，要通过ＬＣＬ滤波器滤波，使电流以较低的畸变率并入电网Ｕｇ㊂根据图１，建立弱电网下的单相光伏并网逆变器的动态方程如下：Ｌｓ１ｄＩｉｎｖｄｔ＝Ｕｉｎｖ－Ｕｃ（１）ＣｄＵｃｄｔ＝Ｉｉｎｖ－Ｉｇ（２）ＬｇｄＩｇｄｔ＝Ｕｃ－Ｕｇ－ＲｇＩｇ（３）写出上述动态方程对应的ｓ域表达式如下：ＵｇＵｉｎｖéëêêùûúú＝１ｓＣ－Ｒｇ－ｓＬｇ－１ｓＣｓＬ＋１ｓＣ－１ｓＣéëêêêêêùûúúúúúＩｉｎｖＩｇéëêêùûúú（４）式中：Ｕｇ为电网电压；Ｕｉｎｖ为逆变桥臂输出的正弦脉宽调制电压；Ｌｓ１为滤波电感；Ｃ为滤波电容；Ｌｇ和Ｒｇ分别为电网的等效电感和电阻；Ｉｇ为电网电流㊂２㊀弱电网下单相光伏并网逆变器控制光伏逆变器的并网控制包括升压电路控制和逆变电路控制，主要研究后级并网逆变器的控制㊂本文采用基于瞬时无功功率理论的ｉｐ－ｉｑ电流检测算法对电路中的瞬时电压和瞬时电流进行控制，进而实现对光伏并网逆变器谐波和无功补偿的检测㊂其中，直流侧稳压采取电压外环和无差拍的电流内环双闭环控制，ＰＣＣ点稳压采取电压幅值反馈控制［１３］㊂２ １㊀直流侧稳压控制图２所示为单相光伏并网逆变器控制框图㊂ＶＳＣ的控制策略为直流电压外环㊁交流电流内环控制，并在控制环中引入电网电压前馈㊂对光伏逆变器直流侧电压Ｕｄｃ进行调节可以减少直流侧电压的波动，保证并网逆变器更有效的控制［１４］㊂将直流侧电压实时值Ｕｄｃ与设定电压Ｕ∗ｄｃ比较，其误差通过ＰＩ控制，结果乘以与电网电压同步的正弦信号，作为逆变器输出电流指令信号Ｉ∗ｉｎｖ，㊀２０２１年图２㊀单相光伏并网逆变器控制框图实时检测逆变器输出电流Ｉｉｎｖ，与Ｉ∗ｉｎｖ比较，误差经ＰＩ控制，其结果与电网电压Ｕｇ的前馈信号求和，再由ＰＷＭ发生器变成驱动逆变器工作的开关信号㊂电流环采用无差拍控制技术，开关频率固定，动态响应快，能在下一个控制周期内消除目标误差，抑制谐波环流，实现稳态无静差效果㊂２ ２㊀ＰＣＣ点稳压控制ＰＣＣ点的稳压采取电压幅值反馈控制，即通过补偿无功功率来实现㊂其控制框图如图３所示㊂图３㊀ＰＣＣ点的稳压控制框图图３中，Ｕｍ为电路电压的幅值；Ｕ∗ｍ为电压幅值的给定值，两者的差值经ＰＩ控制得到调节信号ΔＩ∗ｍ㊂补偿电流由瞬时无功电流的直流分量减去ΔＩ∗ｍ及逆变器输送至网侧的实际电流Ｉｃ得到，通过ＰＷＭ控制电路将需补偿的电流注入电网，实现光伏逆变器直流侧与交流侧的能量交换，将ＰＣＣ点电压调节至稳定值，即：Ｉ∗Ｌｑ＝ＩＬｑ－ΔＩ∗ｍ（５）无功电流分量ΔＩ∗ｍ可表示为㊀㊀ΔＩ∗ｍ（ｋ）＝ΔＩ∗ｍ（ｋ－１）＋Ｋｐｑ（Ｕｔｅ（ｋ）－Ｕｔｅ（ｋ－１））＋Ｋｉｑʏ（Ｕｔｅ（ｋ）－Ｕｔｅ（ｋ－１））ｄｔ（６）Ｕｔｅ（ｋ）＝Ｕ∗ｍ（ｋ）－Ｕｍ（ｋ）（７）式中：Ｕｔｅ（ｋ）为Ｕ∗ｍ和Ｕｍ第ｋ次样本两者之差；Ｋｐｑ和Ｋｉｑ为ＰＩ调节器的比例和积分增益㊂３㊀仿真分析根据系统控制框图，在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平台上搭建仿真模型，并进行分析㊂系统控制参数见表１㊂表１㊀系统参数参数数值电网电压／Ｖ２２０系统频率／Ｈｚ５０开关频率／ｋＨｚ１０直流侧电压／Ｖ５００直流侧电容／μＦ３０００滤波电感Ｌ１／ｍＨ０ １１滤波电感Ｌ２／ｍＨ０ ０２２滤波电容／μＦ１３７ＰＷＭ控制参数Ｋｐ／Ｋｉ０ ５／０ １３ １㊀直流侧稳压分析针对电网阻抗不断变化的情形，采用ＰＩ控制进行仿真分析㊂阻抗值为０ １ｍＨ时，采用ＰＩ控制下的逆变器输出实际电流和参考电流的仿真波形如图４所示，其中，蓝色为并网电流，红色为参考电流㊂图５为阻抗值为０ １ｍＨ时，并网电压和并网电流的波形图，红色代表并网电压Ｕｉｎｖ，蓝色代表并网电流Ｉｉｎｖ㊂阻抗值为０ ２ｍＨ时，并网电压和电流的波形图如图６所示，由于阻抗值的变化，并网电压和并网电流发生变化，因此纵坐标取值范围与图５有所差别㊂图４㊀逆变器输出实际电流和参考电流波形图图５㊀阻抗值为０ １ｍＨ时并网电压和电流的波形图图６㊀阻抗值为０ ２ｍＨ时并网电压和电流的波形图２０２１年周识远：弱电网下光伏并网逆变器电能质量控制策略研究由图５㊁图６中可知，在电网阻抗增加时，并网电流始终能较好的跟随并网电压，功率因数较高，验证了所提控制策略的正确性和有效性㊂３ ２㊀无功补偿分析图７所示为ＰＣＣ点未加电压幅值反馈控制下的无功波形图，图８所示为ＰＣＣ点加入电压幅值反馈控制的无功补偿波形图，其中，蓝色曲线为有功功率，红色曲线为无功功率㊂图７㊀ＰＣＣ点未加电压幅值反馈控制下的无功波形图图８㊀ＰＣＣ点加入电压幅值反馈控制下的无功波形图由图７中可知，在没有加入无功补偿装置时系统的无功功率随着负荷的变化，波动变化比较大，系统功率因数为０ ８１㊂另外，由图８中可大致看出无功功率的平均有效值大致在０ ５ｓ，此时有功功率Ｐ＝１ ６ˑ１０６Ｗ，无功功率Ｑ＝０ ９ˑ１０６ｖａｒ，计算得此时的功率因数为０ ８７㊂因此，为了减小无功功率随着负荷变化而波动较大的现象，应该在线路中添加无功补偿来减小系统无功功率的变化，提高功率因数，从而稳定ＰＣＣ点电压㊂４㊀结束语本文提出一种基于瞬时无功理论的光伏并网逆变器电压控制策略，通过检测瞬时电压与瞬时电流，将电压外环与电流内环相结合，采用双闭环控制实现直流侧电压稳定，有效抑制了弱电网下接入较大电网阻抗而导致的谐波环流㊂此外，利用电压幅值反馈控制补偿ＰＣＣ点无功功率，使得ＰＣＣ点电压基本维持稳定㊂仿真结果表明：本文所采用控制策略可有效改善电网电能质量㊂参考文献：［１］㊀吴㊀薇，赵书健，段双明，等 光伏逆变器接入弱电网运行的稳定性问题分析［Ｊ］．东北电力大学学报，２０１８，３８（１）：８－１４．［２］㊀Ｄ．Ｐ．Ｋｏｔｈａｒｉ，Ｋ．Ｃ．Ｓｉｎｇａｌ，Ｒ．Ｒａｎｊａｎ．ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＳｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｍｅｒｇｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ［Ｍ］．ＳｅｎｃｏｎｄＥｄｉｔｉｏｎ，ＰＨＩＬｅａｒｎｉｎｇＰｒｉｖａｔｅＬｉｍｉｔｅｄ．２０１２：１９６－１９７．［３］㊀ＣｏｂｒｅｃｅｓＳ，ＢｕｅｎｏＥ，ＲｏｄｒｉｇｕｅｚＦＪ，ｅｔａｌ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｎｉｎｄｕｃｔｉｖｅ⁃ｒｅｓｉｓｔｉｖｅｗｅａｋｇｒｉｄｏｖｅｒＬａｎｄＬＣＬｆｉｌｔｅｒｃｕｒｒｅｎｔｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ［Ｃ］／／ＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．２００７：１－１０．［４］㊀赫亚庆，王维庆，王海云，等 光伏逆变器改进控制策略的稳定性研究［Ｊ］．电网与清洁能源，２０１８，３４（８）：６０－６６．［５］㊀ＣｈｅｎＸ，ＳｕｎＪ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒ⁃ｇｒｉｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｕｓｉｎｇａｈａｒｄｗａｒｅ⁃ｉｎ⁃ｔｈｅ⁃ｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍｔｅｓｔ⁃ｂｅｄ［Ｃ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＥＣＣＥ，Ｊｅｊｕ，Ｋｏｒｅａ：ＩＥＥＥ，２０１１：２１８０－２１８７．［６］㊀汤婷婷，张㊀兴，谢㊀东，等 基于高频注入阻抗检测的孤岛检测研究［Ｊ］．电力电子技术，２０１３，４７（３）：７０－７２．［７］㊀Ｃｏｂｒｅｃｅｓ，Ｓａｎｔｉａｇｏ．Ｂｕｅｎｏ，ＥｍｉｌｉｏＪ．Ｐｉｚａｒｒｏ，Ｄａｎｉｅｌ．Ｒｏ⁃ｄｒｉｇｕｅｚ，ＦｒａｎｃｉｓｃｏＪ．Ｈｕｅｒｔａ，Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ．Ｇｒｉｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，２００９，５８（９）：３１１２－３１２１．［８］㊀鲁㊀力，刘㊀芳，张㊀兴，等 弱电网条件下单相光伏并网逆变器的控制研究［Ｊ］．电力电子技术，２０１２，４６（５）：３６－３８．［９］㊀杨玉琳，刘桂花，王㊀卫 弱电网下基于锁频环的单相光伏并网逆变器同步技术研究［Ｃ］．２０１４台达电力电子新技术研讨会论文集，２０１４：１０１－１０６．［１０］㊀张站彬，翟红霞，徐华博，等 光伏电站多逆变器并网系统输出谐波研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１６，２８（１４）：１４２－１４６．［１１］㊀王正仕，陈辉明 具有无功和谐波补偿功能的并网逆变器设计［Ｊ］．电力系统自动化，２００７，３１（１３）：６７－７１．［１２］㊀夏向阳，唐㊀伟，冉成科，等 基于ＤＳＰ控制的单相光伏并网逆变器设计［Ｊ］．电力科学与技术学报，２０１１，２６（３）：１１４－１２１．［１３］㊀张贵涛，龚㊀芬，王丽晔，等 光伏并网逆变器电能质量控制策略［Ｊ］．电力科学与技术学报，２０１７，３２（２）：５０－５６．［１４］㊀杨朝晖 并联型有源滤波器自流侧电压控制［Ｄ］．济南：山东大学，２００８．作者简介：周识远（１９８４），男，硕士，高级工程师，从事新能源发电技术工作㊂（收稿日期㊀２０２０－１０－２０）。
并网逆变器双电流环控制算法的代码自动生成王跃龙;王武;蔡逢煌【摘要】采用LCL方式滤波的单相光伏并网逆变器，有利于抑制高频开关谐波电流进入电网，滤波效果明显优于单电感滤波方式。
但LCL滤波器是无阻尼的三阶系统，容易发生谐振现象。
文中采用有源阻尼方案，即在并网电流和电容电流双闭环的方法增加系统阻尼。
对电流双闭环控制方案进行系统建模和稳定性分析，并用Matlab/Simulink软件进行仿真验证，验证成功后搭建以TMS320F2808DSP为主芯片的代码模型，再进行IQ数据转换和采样电路后的仿真验证，然后利用RTW功能自动生成控制算法代码。
实验结果表明，该方案可有效地避免进网电流谐振和实现进网电流的高功率因素，大大缩短算法的开发周期。
%Adopting a LCL filter based single-phase photovoltaic grid-connected inverter has the characteristics of high frequency attenu-ation,and the filtering effect is better than single inductor. However,LCL filter is a three order system without damping and easy reso-nance. Based on the active damping scheme,that is,double-loop control strategy with grid current feedback and capacitor current feed-back is proposed for increasing the damping of system. System modeling and stability analysis is presented,and the system is carried on simulation with the Matlab/simulink software. After successfully doing it,code model should be set up with the DSP ofTMS320F2808. Meanwhile,it should convert the data,add the sampling circuit,and automatic generates code of the control algorithm based on RTW to verify it. The simulation and experiment results prove that theresonance of grid current is avoided,and high in-grid power factor is a-chieved and it shortens the developing time.【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】4页(P143-146)【关键词】LCL滤波器;并网逆变器;DSP;Matlab/Simulink;RTW【作者】王跃龙;王武;蔡逢煌【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院，福建福州 350108;福州大学电气工程与自动化学院，福建福州 350108;福州大学电气工程与自动化学院，福建福州 350108【正文语种】中文【中图分类】TP390 引言在计算机的应用中，传统的嵌入式系统设计和代码实现是相互独立的，导致开发周期长，成本高，已经无法满足快速高效的当今市场需求。
三相并网逆变器的双环控制策略研究1引言随着新能源发电在全世界范围内应用越来越广泛，并网发电技术也成为一个重要的研究方向[1-5]。
而新能源如太阳能电池、燃料电池以及小型风力发电都需要采用并网逆变器与电网相连接。
通常并网逆变器采用高频PWM调制下的电流源控制，从而导致进入电网的电流中含有大量高次谐波，一般会采用L滤波器进行滤除，但是目前一些研究文献[6-7]提到LCL滤波器具有比和L型滤波器更理想的高频滤波效果。
从而常被用于大功率、低开关频率的并网设备，同时基于LCL滤波器的控制技术也成为新的研究热点之一。
尽管LCL滤波器滤除高次谐波效果明显，但是LCL滤波器是一个谐振电路，其谐振峰对系统的稳定性以及并网电流波形质量有很大的影响，如何设计控制器使系统稳定运行是必需解决的问题。
在这种情况下基于电流双环的控制策略被提出来，同时文献[8][9]都提出了引入滤波电容电流内环的电流双环控制策略的可行性，并没有提出电流双环控制器的设计方案以及分析内外环的比例参数对系统的系统稳定性以及谐波阻抗的影响。
与逆变器控制为电压源采用电压电流双环控制策略的设计方法不同。
由于电流双环内外环控制器的带宽频带相差不大，所以不能按照电压源型逆变器的电压电流双环分开设计思路来确定控制器参数，此外电流双环控制策略应用于并网电流的波形控制，被控对象为工作在并网模式下采用LCL三阶滤波器的三相逆变器，其开环情况下系统的三个极点离虚轴很近，如何合理设计控制器参数使闭环控制系统具备一定的稳定裕度和快速动态响应速度需要进一步研究。
基于以上分析本文针对三相并网发电系统的运行特点以及LCL滤波器的工作特性，研究基于LCL 滤波器的电流双环控制的少自由度问题，并提出了基于高阶极点配置的实用新方法设计电流双环控制器参数，并配合劳思－赫尔维茨稳定判据验证控制系统稳定性，同时验证控制器参数和系统参数在一定范围内变化的情况下系统的鲁棒性，并最终将该设计方法得到的控制器参数应用于三相并网发电系统的实验平台，通过实验结果验证本文所提出的基于电流双环控制的三相并网逆变器具备一定的稳定裕度和快速动态响应速度。
第五章光伏并网逆变器的电路拓扑5.1 光伏并网逆变器的分类5.2 隔离型光伏并网逆变器5.3 非隔离型光伏并网逆变器5.4 多支路光伏并网逆变器5.5 微型光伏并网逆变器第五章光伏并网逆变器的电路拓扑光伏并网逆变器将太阳能电池输出的直流电转换成符合电网要求的交流电再输入电网，是光伏并网系统能量转换与控制的核心。
光伏并网逆变器的性能影响和决定整个光伏系统是否能够稳定、安全、可靠、高效地运行，同时也是影响整个系统使用寿命的主要因素。
本章将对光伏并网逆变器进行分类讨论。
5.1 光伏并网逆变器的分类根据光伏并网逆变器与电网的连接有无隔离变压器，可将光伏并网逆变器分为隔离型和非隔离型两大类，详细分类如图5-1所示。
图5-1 光伏并网逆变器分类5.1 光伏并网逆变器的分类5.1.1 隔离型光伏并网逆变器结构工频隔离型特点：主电路和控制电路相对简单，光伏阵列直流输入电压的匹配范围较大，可有效防止电网电流通过桥臂与人体在直流侧形成回路造成的人体伤害事故，保证系统不会向电网注入直流分量，有效的防止了配电变压器的饱和。
但体积大、质量重，增加了系统损耗及成本。
5.1 光伏并网逆变器的分类5.1.1 隔离型光伏并网逆变器结构高频隔离型特点：相比工频隔离型，具有较小的体积和质量，克服了工频隔离型的主要缺点。
图5-3 高频隔离型光伏并网逆变器结构a) DC/DC变换型 b) 周波变换型5.1 光伏并网逆变器的分类5.1.2 非隔离型光伏并网逆变器结构与隔离型相比，省去了笨重的隔离变压器，体统结构简单、质量变轻、成本降低并提高了效率，将成为今后主要的光伏并网逆变器结构。
包括单级非隔离型和多级非隔离型。
图5-4 非隔离型光伏并网逆变器结构5.1 光伏并网逆变器的分类5.1.2 非隔离型光伏并网逆变器结构非隔离型的光伏并网系统中，光伏阵列与电网电压直接连接。
大面积的光伏阵列与大地之间存在较大的分布电容，因此会产生光伏阵列对地的共模漏电流。
现今，许多国家都把风电作为一种清洁的可再生能源去鼓励发展。
在中国，风电市场更是取得了长足的进步。
此前，中国最初的风电发展规划是到2010年和 2020年，风电装机容量分别达到5GW和30GW。
而现在，这一目标已经调整为2010年装机容量达到10GW，并正在考虑将2020年的目标至少翻番，甚至达到90GW。
目前，越来越多的风电正在接入电网，但大量的风电接入电网会使电网面临一系列的挑战。
其中，电网故障导致风电场的解列就是面临的重要挑战之一。
很多风资源丰富的地区相对偏远，当地的电源少、负荷低，风电并网处的电网较弱。
当高比例的风电接入到弱电网，系统稳态运行和有扰动时，会影响系统和风电场运行的安全稳定性。
为了将此风险最小化，甚至加以避免，在风电场项目的最初阶段开展并网研究，对于保证风场的全部发电能够安全可靠地输送到电网是非常重要的。
风电并网：规范标准先行目前，针对风电比例增加带来的一系列负面问题，不同国家采取了不同的措施。
在美国，现在的并网标准要求对每个风电项目都包含风场特性指标；而欧洲的风电相对成熟，对风电的并网早已有了具体的标准和规范。
当然，通过可执行的并网标准，可以确定对风场的特性要求和保证风场的全部发电能够有效的传输到电网。
这些可执行的标准包含：风电场并网点电压和无功容量的范围；风电场的调节方式（最有效的方式是电压调节方式）；低电压穿越能力，以保证风电场的风机在系统扰动时不跳机；减出力和/或有功功率变化率的要求等。
我们认为，开展并网研究是正确并网的基础，它可以保证风电场在运行期间的全部风电能够有效输送到电网。
其中，除了对稳态和暂态运行方式的研究外，还必须分析风电场在电网扰动时保持在线的能力。
通过这一些系列的分析，我们可以研究风电场在不同的运行条件、控制方式和故障方式下，风电场对电网的影响；在不违反电网运行要求下，将全部功率输送到电网；同时可以识别风电对当地电网引起的潜在问题；也可识别可能引起风电场可靠运行的潜在问题等。
