太阳能光伏发电并网的控制系统

1、太阳能光伏发电并网的控制系统摘要:随着社会的发展，我们对能源需求越来越大，太阳能作为一种新型能源，它有很大的开发价值，因此，怎样能够很好的利用太阳能已经成为我们必须研究的一个课题。太阳能发电到现在已经能够很好的解决，本文主要是介绍太阳能光伏发电的并网的控制系统。在文章的前言部分，主要介绍太阳能光伏发电的发展历史。在正文着重介绍了太阳能光伏发电并网的控制对象、控制要求、和控制方法及其原理。关键词:太阳能；光伏发电；并网；逆变；锁相环。前言1. 太阳能光伏发电并网的控制对象太阳能光伏发电并网的主要控制对象就是将太阳能光伏发电所产生的直流电逆变成交流电的逆变电路。逆变电路有两种：一种是有源逆变（将直

2、流电变成和电网同频率的交流电反送到电网中） 另一种是无源逆变（将直流电变成为某一频率或可变频率的交流电直接供负载使用）.实现有源逆变有两个条件：直流侧要有直流电源，其方向要使晶闸管承受正向电压，直流的输出电压大小有控制角决定（外部条件）。变流器工作在90°区域，能保证晶闸管的大部分时间在电源的负半周导通，变流器的输出电压Ud0（内部条件）。自然，我们要用到的是有源逆变技术。逆变电路又根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。下面我来简单介绍一下逆变电路的基本工作原理：以图1的单相桥式逆变电路为例说明其最基本的工作原理。

3、图中、闭合，、断开时，负载电压为正；当开关、断开，、闭合是，为负。这样就把直流变成交流电，改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。这就是逆变电路最基本的工作原理。在实际的电路中我们一般用电力电子器件来代替开关。图1 单相桥式逆变电路负载2. 太阳能光伏发电并网的控制要求脉宽调制（PWM）。控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次斜波谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变

4、输出频率。在采样控制理论中有一个重要的结论，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其效果基本相同。冲量既指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同。是指该环节的输出响应波形基本相同。如把各输出波形用傅里叶变换分析，则它们的低频段特性非常接近，仅在高频段略有差异。根据上面理论我们就可以用不同宽度的矩形波来代替正弦波，通过对矩形波的控制来模拟输出不同频率的正弦波。例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于|N，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽

5、的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是PWM波形。可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。在PWM波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交直交变频器中，整流电路采用不可控的二极管电路即可，PWM逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。根据上述原理，在给出了正弦波频率，幅值和半个周期内的脉冲数后，PWM波形各脉冲的宽度和间

6、隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形。2.2 无差拍控制 Gokhale在1987年根据卡尔曼等人提出的无差拍控制理论应用于逆变控制上，逆变电路无差拍控制才引起广泛重视。该控制是多变量反馈控制，它是在控制对象离散数学模型基础上，经过精确计算控制量而在下一个周期内修正输出误差。无差拍控制是一种数字化PWM控制方法，它具有动态性能好、控制过程无过冲的特点。由于其具有非常快的暂态响应，因此非常适用于受外部环境影响的光伏发电系统逆变器的控制，无差拍控制的基本思想是根据含有滤波器的逆变系统的状态方程和输出的反馈信号推算出下一个采样周期逆变器的开关时刻，4逆变器下一个周期开关器件的脉宽控制量F（t+1）是根据逆变器当前时刻的状态量和下一个采样时刻逆变器输出的参考电流计算出来。由于上分析得出：如果想得到t+1时刻的脉冲控制量F（t+1），就必须得到时刻t时逆变器输出状态和下一时刻逆变器参考号息2.3锁相环 结论通过这次毕业设计实习调研，使我以前学过知识得到了很大的复习和应用，譬如，我的电力电子技术科目和过程控制技术在文中就