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煤炭、石油等不可再生能源的大量消耗带来了资源枯竭、环境污染、温室效应等重大问题。开发和利用可再生能源具有十分重要的意义。太阳能是一种可再生清洁能源,光伏并网发电是太阳能利用的一种重要方式。
光伏电池的输出随外界环境不断变化,为了充分利用太阳光资源,在并网前必须进行最大功率点跟踪(MPPT)及逆变控制,由系统的两级变换器完成。前级DC/DC变换器用Boost变换器实现光伏电池的MPPT控制,后级DC/AC变换器采用全桥逆变器逆变后并入电网。
本文研究的主要内容为光伏发电的并网控制策略,对并网逆变器的逆变过程进行控制,使逆变器的输出电流与电网电压同频、同相。论文首先对几种常用的光伏并网控制方法进行了分析比较,对输出电流波形质量好、动态响应较快的电压、电流双环控制逆变器进行了深入研究,用双环控制实现了光伏系统的并网控制,仿真验证了不同外界环境下逆变器输出电流波形的质量及整个系统的响应速度。
以传统的双环控制策略实现三相光伏发电并网,逆变器交流侧电网的功率因数为1,逆变器仅向电网中输入有功功率,使无功功率为0,这一基本要求为出发点,得到了可以通过使q轴电流分量值为0来实现的分析结果。基于这一理念,本文在传统的双环控制并网的基础上,给出了一种改进的简化控制方法:去掉了外环电压控制环节,让有功电流分量直接跟踪表示三相电流通用相量的模值。为验证改进方法的有效性,在Matlab/Simulink环境下建立仿真模型,对改进的控制策略进行了仿真验证。通过与传统的双环控制策略相比,改进方法在实现并网控制目标的同时,有控制系统结构简单,控制代价小等优点。