光伏逆变器系统的谐波抑制和无功补偿的研究.docx

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1、光伏逆变器系统的谐波抑制和无功补偿的研究本文所提出的系统要同时实现光伏并网发电和无功及谐波电流补偿。此系统把光伏发电系统的逆变直流侧当成是APF直流电压侧。这样我们可以把光伏并网系统看成一有源滤波器来使用，无功补偿和谐波问题可以就地解决，节省设备的投资本钱。这种光伏并网控制系统采用两个闭环控制，即电压外环和电流内环控制。电压外环控制作用是控制逆变器输入的直流电压，使其稳定在一个适宜值；电流内环控制作用是以补偿电流指令进展电流控制，使补偿电流跟踪指令信号变化。3.2.1PWM控制方式由于并联型有源滤波系统产生补偿电流应实时跟随指令电流信号变化，因此电流控制使用跟踪型PWM控制方式。电流跟踪控制方

2、法把期望输出电流作为指令信号i*c，把实际电流ic作为反应信号，通过两者瞬时值比拟决定功率开关管的通断。目前跟踪型PWM控制方法主要有两种，三角波比拟PWM电流控制和滞环比拟PWM电流控制。1滞环比拟PWM电流控制方式的原理图如图5所示:图5滞环比拟控制方式的原理图在该方式把补偿电流的指令信号i*c与实际的补偿电流信号进展ic比拟。两者偏向作为滞环比拟器的输入，以滞环比拟器产生的控制主电路开关器件通断PWM信号，该PWM信号经驱动电路控制开关器件的通断，控制补偿电流ic的变化。当T1器件导通时，ic减小，而当T4器件导通时，ic将增大。用H表示滞环比拟器环宽，当i*c-ic根据上述原理及分析，

3、此控制方式有下面的特点: (1)硬件电路特别简单； (2)属于实时控制方式，电流响应很快； (3)不需要载波，输出电压中不含特定频率的谐波分量； (4)属于闭环控制方式，这是跟踪型PWM控制方式的共同特点； (5)假设滞环的宽度固定，那么电流跟随误差范围是固定的，但是电力半导体器件的开关频率是变化的。在滞环比拟PWM电流的控制方式中，滞环宽度H通常是固定的，由此导致主电路电力半导体器件开关频率是变化的。当在ic值小的时候，固定的环宽可使补偿电流的相对跟随误差过大；另一方面在ic值大的时候，固定环宽又可能使器件的开关频率过高，甚至可能超出器件允许最高工作频率而导致器件损坏。2三角波控制不直接将指

4、令信号ic与三角波比拟，通过闭环来进展控制。图6闭环三角波控制示意图图6中可看出，补偿电流指令i*c和实际补偿电流ic进展比拟，求偏向电流，通过A放大器得到调制波um，um和高频三角波比拟，产生PWM波，作为功率开关器件控制信号，获得所需补偿电流。A放大器往往采用比例放大器或者比例积分放大器，比例系数或者比例、积分系数将直接影响电流跟踪特性。这组成的一个控制系统基于把i*c-ic控制为最小来进展设计。这种控制方式缺点是响应速度慢，对信号快速变化的系统，不适用11，15。3.3.2.系统控制方法实现光伏并网系统按谐波检测和指令合成算法得到指令电流向电网注入电流，我们对系统的补偿量有较快的响应速度

5、。根据上述两种PWM控制方式的分析和比拟，结合本文光伏并网系统特点，我们采用滞环比拟方法，较三角波方式相比，此方式对补偿量响应速度相对较快。常规方法是引入电流负反应，知道各环节传递函数后，其在系统中互相关系，就可以得到电流闭环的动态构造图如图7所示。图7电流闭环动态构造图图中，电网电压E(s)为扰动信号，I(s)为输入信号，I(s)为输出信号，U2(s)脉宽调制器的控制电压，E1(s)为偏向信号，1U(s)逆变桥的输出电压。G1(s)为逆变桥传递函数，k1为电流反应系数，2G(s)为系统主电路传递函数。3.3.3预测控制算法xi表示采样时间；wi为xi时刻相应的采样值；w4为当前采样值图8预测

6、公式推倒示意图本文利用滞环比拟控制方法，对其施行定时控制以克制该方法的开关频率不定的缺点。在实际系统中，硬件采样电路中滤波延时和指令电流计算的延时对指令电流的准确性造成影响。为克制这个工程问题必须对采样值进展预测处理16。本文使用的预测方法如图8所示,根据经历对采样值进展T/2的预测效果较好T为采样周期。由泰勒展开公式可得：3-7采样点间隔1.5,T很小,由线性公式近似代替可得：3-83-93-10令(3-7)式中t=T/2,把式(3-8)式(3-10)代入式(3-7),可得:3-11将式(3-11)用DSP编程实现,就可对采样值进展预测,进而较准确地对谐波和无功电流进展补偿。4.小结在有源电力滤波器的根本工作原理根底上，根据光伏并网系统的特点，提出将谐波和无功补偿和并网发电统一控制的思想，对控制思想进展了具体的分析。将三相谐波和无功电流检测方法应用于单相光伏系统，最后提出了系统补偿控制策略。为克制硬件电路对指令电流准确性影响，引入了预测控制算法。