单级式光伏并网逆变系统设计研究

作者:曹雷 ;张敏 刊名:电气应用 上传者:杨锦霞

【摘要】智能电网和微电网理论的提出。为光伏并网发电技术提供了更为广阔的发展空间。在对光伏并网逆变技术研究的基础上,对单级式光伏并网系统进行了设计研究。首先对光伏并网逆变系统的结构进行了分析,确定了系统的主电路拓扑、滤波电路结构和工频变压器的联结方式。然后提出了一种可以实现电流零稳态误差的PR控制策略,并对PR控制器进行了分析和设计。最后对单级式光伏并网逆变系统建立了数学模型,并通过Matlab仿真对上述研究和设计进行了验证。

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Engineering Design I方案设计 级式光伏并网逆变系统设计研究 智能电网和微电网理论的提出。为光伏并网发电技术提 了更为广阔的发展空间。在对光伏并网逆变技术研究的基 上,对单级式光伏并网系统进行了设计研究。首先对光 并网逆变系统的结构进行了分析,确定了系统的主电路拓 滤波电路结构和工频变压器的联结方式。然后提出了一 可以实现电流零稳态误差的PR控制策略,并对PR控制器 行了分析和设计。最后对单级式光伏并网逆变系统建立 数学模型。并通过Matlab仿真对上述研究和设计进行了 证 。 雷 张 敏/广西电网有限责任公司桂林供电局 雷/工程师 橱/Keywords E伏发电系统 · 并网逆变器 · LCL滤波器· I频变压器· PR控制 · 0 引言 随着全球工业化进程的逐步展开, 世界各国对能源的需 求急剧膨胀 ,全球 将再一次面临能源危机⋯。人类要解决能 源问题,只能依靠科技进步,大规模地 开发利用新能源。在众多新能源中,太 阳能具有独特的优势,全球的能源专家 们一致认定 J:太阳能将成为21世纪最 重要的能源之一。随着智能 电网和微电 网理论的提出,为光伏并网发 电技术提 供 了更为广阔的发展空间 ,因此对光伏 并 网逆变技术进行研究具有十分重要的 意义。 本文在对光伏并网逆变技术研究的 基础上,对单级式光伏并网系统进行了 设计研究 。首先对光伏并网逆变系统的 结构进行 了分析,确定 了系统的主电路 拓扑、滤波电路结构和工频变压器的联 接方式。然后提出了一种可以实现电流 零稳态误差的PR控制策略,并对PR控制 器进行了分析和设计 。最后对单级式光 伏并网逆变系统建立了数学模型,并通 过Matlab仿真对上述研究和设计进行了 验证。 1 单级式光伏并网逆变系统设计 太阳能在电力系统的应用可简单划 分为并网发电型光伏系统与独立发电型 光伏系统。光伏并网发电系统的结构如 图l所示 。主要包括PV太阳电池光伏阵 列、cd直流稳压电容、逆变器、三l撼波电 抗器、c旅 波电容、隔离变压器T、交流 电网和控制器。太阳能光伏电池所输出 的直流电能 ,利用DC/AC全桥逆变 器转 换为交流电能 ,经滤波后通过隔离变压 器并入电网-j J。 图1 单级式光伏并网逆变系统结构示意图 这种单级式 系统结构没有前级DC/ DC环节 ,直接通 过逆变器经工频 变压 器隔离升压并网,具有结构紧凑 、效率 高、良好的抗雷击和消除尖波的性能。 1.1光伏并网逆变器 逆变器的控制模式一般可分为四种 类型,分别为电压源电压控制型、电压 源电流控制型、电流源 电压控制型和电 流源电流控制型。如图2所示,以电流 源为输入的逆变器直流侧要串联一个大 电感提供较稳定的直流输入 ,但这一大 电感往往会导致 系统的动态响应差 。因 此,文中采用电压源输入的逆变器,如 图3所示。 201 8年1月上 ·电力电网 · 与胡 l 83 方案设计 l Engineering Design 图2 电流型逆变器 图3 电压型逆变器 逆 变器 与交流 电网并 联运行 的输 }H控 制 nr 分为电压控制和电流控制。交流电网可视为 ·个 定值的交流 电压源 ,若采用电压控制 ,则实际上 就是一个电压源与电压源并联的系统。这种情况 下要保证系统的稳定运行 ,就必须采用锁相技术 以实现与交流 电网同步 ,但是锁相回路的响应较 慢 、逆变器输 j̈

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