逆變器的并網(wǎng)運(yùn)行控制策略綜述

逆變器的并網(wǎng)運(yùn)行控制綜述葛玲摘要：本文在閱讀已有資料的基礎(chǔ)上，對光伏逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的控制策略進(jìn)行了總結(jié)。主要包括逆變器電壓和電流模式兩種控制，和先進(jìn)的數(shù)字控Abstract:Inthispaper,basedonreadingtheexforgrid-runcontrolstrategyissummarized.Mainlyincludeinvertervoltageandcurrent-modetwokindsofcontrol,andadvaneeddigitalcont0引言大類。離網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)：未與公共電網(wǎng)相聯(lián)接，又稱為獨(dú)立主要應(yīng)用于遠(yuǎn)離公共電網(wǎng)的無電地區(qū)和一些特殊場所，如為公共電網(wǎng)難以覆蓋的邊遠(yuǎn)農(nóng)村、海島、通信中繼站、邊防哨所等場合提供電源。并網(wǎng)運(yùn)與市電并聯(lián)運(yùn)行的輸出控制可分為電壓控制和電流控制。市電系統(tǒng)可視為個電壓源與電壓源并聯(lián)運(yùn)行的系統(tǒng)，這種情況下要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，就必須采用鎖相控制技術(shù)使輸出與市電同步，在穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上通過調(diào)整跟蹤市電電壓，同時設(shè)定輸出電流的大小，即可達(dá)到并聯(lián)運(yùn)行的目的。1采用經(jīng)典控制理論的控制策略因1)電壓均值反饋控制它是給定一個電壓均值，反饋采用輸出電壓的均值，兩者相減得到一個誤差，對誤差進(jìn)行PT調(diào)節(jié)，去控制輸出，它是一個恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是輸出可以達(dá)到無凈差，缺點(diǎn)是快速性不好。2)電壓單閉壞瞬時值反饋控制電壓單閉環(huán)瞬時值反饋控制采用的電壓瞬時值給定，輸出電壓瞬時值反饋，對誤差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，去控制輸出，它是一個隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于積分環(huán)節(jié)存在相位滯后，系統(tǒng)不可能達(dá)到無凈差，所以這種控制方法的穩(wěn)態(tài)誤差比較大，但快速性比較好。3)電壓單閉環(huán)瞬時值和電壓均值相結(jié)合的控制A.lgVosVref圖1電壓型并網(wǎng)的輸出電流控制原理圖采樣并網(wǎng)電流Ig作為反饋，與設(shè)定值比較后作為電壓基準(zhǔn)Vref的調(diào)節(jié)參考；同時電流的過零用丁改變Vref的相位來調(diào)節(jié)輸出電壓的相位，使輸出電流和市電相位180。反相，以此來調(diào)節(jié)輸出功率。2電流型并網(wǎng)的輸出電流控制1)電流瞬時值滯環(huán)比較方式(3)圖2為采用滯環(huán)比較器的瞬時值滯環(huán)比較方式原理圖。并網(wǎng)電流由與參考電流Iref,兩者的偏差作為滯環(huán)比較器的輸入，產(chǎn)生電路中開關(guān)通斷的PWM信號，從而控制并網(wǎng)電流大小。十lrefPWM信號圖2電流瞬時值滯環(huán)比較方式原理圖這種控制方案的特點(diǎn)：1.實(shí)時控制，電流響應(yīng)快；2.控制方法簡單；3.若滯環(huán)的寬度固定，電流跟蹤的誤差范圍是固定的，但開關(guān)器件的開關(guān)頻率是變化的，這將導(dǎo)致電流頻譜較寬，增加了濾波器設(shè)計的難度，可能會引起2)電流瞬時值反饋和三角波比較方式(4)圖3為采用電流嶙時值反饋和三角波比較的方式，它將正弦參考電流Iref和瞬時值電流Ig比較后經(jīng)過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)再與三角波進(jìn)行比較，從而輸出PWM信號。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)多采用比例或比例積分調(diào)節(jié)。PWM信號PWM信號滯環(huán)比較與三角波比較Iref圖3屯流瞬時值反饋和三角波比較方式原理3)SPWM電流跟蹤方式(3)該控制方法原理如圖4所示。將指令電流Iref與并網(wǎng)電流Ig的實(shí)時值進(jìn)行比較，兩者的偏差經(jīng)P調(diào)節(jié)與三角波進(jìn)行比較，以輸出PWM信PWMPWM信號P與三角波比較滯環(huán)比較圖4SPWM電流控制佟這種電流控制方法的特點(diǎn)：1.跟隨誤差較大；2.軟件實(shí)現(xiàn)相對復(fù)雜；3.輸出電壓中主要含有與三角波相同頻率的諧波；4.開關(guān)器件的開關(guān)頻率固定地等于三角載波的頻率；5.電流響應(yīng)相對于瞬時值比較方式較慢。4)定時比較控制岡原理：利用一個定時控制的比較器，每個時鐘周期對電流誤差判斷一次，發(fā)出相應(yīng)的PWM信號需要至少一個時鐘周期才會變化一次，器件的開關(guān)頻率最高不會超過時鐘頻率的一半。定時比較控制的特點(diǎn)：1.PWM開關(guān)頻率固定，減少功率開關(guān)器件的損耗，增加使用壽命。2.電流跟隨誤差是不固定的，在參考電流變化較快的地方，跟蹤效果不好，載波較低時，電流毛刺較大。3數(shù)字控制技術(shù)介紹1.PID控制叫PTD控制發(fā)展相對成熟，其設(shè)計簡單、參數(shù)易于整定，因此在實(shí)際的工程實(shí)踐中得到廣泛的應(yīng)用。在數(shù)字控制中采用PID控制口J以避免I中I現(xiàn)在模擬控制中使用PID時出現(xiàn)的模擬控制電流系統(tǒng)龐大、可靠性低、調(diào)試復(fù)雜等缺點(diǎn)。目前在數(shù)字PID控制中采用了結(jié)合其他補(bǔ)償措施，如增加電壓、電流的控制引入，使得逆變器的數(shù)字PID控制效4總結(jié)果得到良好的改善。2.無差拍控制叫是一種根據(jù)逆變器系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出反饋信號來計算下一個采樣周期的脈沖寬度的控制方法。無差拍控制需要借助微處理器來實(shí)現(xiàn)PWM的輸出。無差拍控制的暫態(tài)響應(yīng)快；輸出波形在開關(guān)頻率不高的情況下同樣能保持良好的波形；輸出電壓的相位不受負(fù)載的影響；但系統(tǒng)的魯棒性不強(qiáng)，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)有波動時，容易導(dǎo)致輸出性能惡化，系統(tǒng)3.模糊控制叫目前將模糊控制技術(shù)應(yīng)用在逆變器的控制上的研究也越來越多，因為模糊控制器不需要受控對象有精確的數(shù)學(xué)模型，控制的時候有較強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)性，因此采用模糊控制能有效的對復(fù)雜的電力電子表的數(shù)據(jù)，因此在實(shí)際的控制中，可以通過選取高的采樣率來提高控制的精度。但是通常需要將模糊控制與其他控制方式相結(jié)合，用于補(bǔ)償逆變器帶非線性負(fù)載時，導(dǎo)致輸出電壓跌落的現(xiàn)象。4.滑?？刂平性谀孀兤鞯目刂浦幸笙到y(tǒng)在閉環(huán)工作時，不易受到參數(shù)變化和外界干擾的影響，根據(jù)這個要求在逆變器的控制中引入滑?？刂啤?shí)際的工作中發(fā)現(xiàn)，采用模糊控制逆變器的輸出波形有較好的暫態(tài)響應(yīng)，4)重復(fù)控制何：重復(fù)控制是根據(jù)內(nèi)模原理，對指令和擾動信號均設(shè)了一個內(nèi)模，因此可以達(dá)到輸出無凈差，缺點(diǎn)是動態(tài)響應(yīng)比較慢，且需耍比較大本文詳··結(jié)了并網(wǎng)逆變器的控制策略，主要包括電壓控制和電流控制。隨著控制芯片性能的日益增強(qiáng)，新的控制方式如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、狀態(tài)反饋控制、重復(fù)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、無差拍控制、模糊控制等逐漸進(jìn)合肥工業(yè)大學(xué)2005.中國電機(jī)