光伏并网逆变器控制的设计

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光伏并网逆变器PID控制算法

G v ( s ) = k1 p + Gi ( s ) = k 2 p k1i 964.53 = 0.5974 + s s
图 3(a) 表明电流调节器使得电流内环的相角裕度接近 800，稳定性较高；图 3(b)表明电流内环带宽较宽，响应速度非常快；图 4(a) 显示电压外环相角裕度超过 600，幅值裕度非常大；图 4(b)表明双环控制系统基波闭环增益接近 1，系统稳态性能非常好；图 5 表明负载扰动在各个频段都有较大衰减，系统具有很强的负载扰动抑制能力。
此文章可以做光伏逆变器控制算法的参考，欢迎大家相互交流和学习。邮箱 766755171@
Abstract：The voltage and current dual loop control system is divided into inductor current feedback and capacitor current feedback. Both of them are analysed and ompared in the paper. Depending on the difference of controller for the current loop, the dual loop control is classified into two methods: current loop using P controller with voltage loop using PI controller and both current loop and voltage loop using PI controller. Controller parameters are designed based on pole assignment technique. Simulink and experiment results demonstrated that both of two schemes could achieve good dynamic and static performance.

基于自抗扰控制的单相光伏并网逆变控制器设计

第22卷第2期北华大学学报(自然科学版)Vol.22No.22021年3月JOURNAL OF BEIHUA UNIVERSITY(Natural Science)Mar.2021文章编号:1009-4822(2021)02-0267-08DOI :10.11713/j.issn.1009-4822.2021.02.026基于自抗扰控制的单相光伏并网逆变控制器设计许晋飞1,刘德君2,薛若楠1(1.北华大学电气与信息工程学院,吉林吉林㊀132021;2.北华大学工程训练中心,吉林吉林㊀132021)摘要:传统的双环PI 控制无法满足LCL 并网逆变器电流谐波,输出电压扰动大;线性自抗扰技术可以通过线性扩张状态观测器和线性控制律对总扰动进行实时估计和补偿,大大提高并网逆变控制器的性能.为提高系统输出对电网电压扰动的抑制能力和系统的起动性能,引入电网电压前馈控制策略,提出基于自抗扰控制的电网电压前馈控制策略,采用MATLAB 软件进行仿真.仿真结果表明,基于线性自抗扰控制下的单相光伏并网控制系统可实现对入网电流的无静差跟踪,提高了系统抑制电网电压扰动的能力,入网电流的总谐波失真小.关键词:LCL 滤波器;并网逆变器;双电流环结构;线性自抗扰控制;电网电压前馈控制中图分类号:TM464文献标志码:A收稿日期:2020-11-16基金项目:吉林省教育厅科学技术研究项目(2015148).作者简介:许晋飞(1996 ),男,硕士研究生,主要从事电力系统自动控制及非线性控制理论研究,E-mail:2295757721@;通信作者:刘德君(1971 ),男,博士,教授,主要从事电力传动及非线性控制理论研究,E-mail:dejunliu@.Controller Design of Single Phase PV Grid-connected Inverter Based on Active Disturbance Rejection ControlXU Jinfei 1,LIU Dejun 2,XUE Ruonan 1(1.College of Electrical and Information Engineering ,Beihua University ,Jilin 132021,China ;2.Engineering Training Center of Beihua University ,Jilin 132021,China )Abstract :The traditional double loop PI control can not satisfy the large current harmonic and output voltage disturbance of LCL grid connected inverter,linear active disturbance rejection technology can estimate and compensate the total disturbance in real time through linear extended state observer and linear control law,which greatly improves the performance of grid connected inverse variable controller.In addition,in order to improve the ability of the system output to suppress the grid voltage disturbance and the starting performance of the system,the grid voltage feedforward control strategy is introduced.Therefore,this paper proposes the grid voltage feedforward control strategy based on active disturbance rejection control.MATLAB software is used to simulate and verify that the single-phase photovoltaic grid connected control system based on linear active disturbance rejection control can realize no steady-state error tracking of the incoming current,which improves the ability of the system to suppress the grid voltage disturbance,the total harmonic distortion of the incoming current is small.Key words :LCL filter;grid-connected inverter;double loop controller;linear active disturbance rejection controller(LADRC);grid voltage feedforward control近年来,作为清洁能源的太阳能受到了国内㊁外学者的普遍关注.并网逆变器是单相光伏并网发电系统的主要元件之一,能够将光伏阵列产生的直流电逆变转换为交流电,从而实现光伏并网发电系统准同步并网或同步并网[1],而其控制技术的优劣直接影响到系统入网电流的电能质量,因此,研究逆变器的并网控制技术具有重要的现实意义.针对光伏发电系统存在的并网功率波动大㊁谐波含量高㊁系统稳定性差等问题,学者们开展了深入研究,提出了双电流环控制结构[2]㊁线性自抗扰控制的有源阻尼方法[3]㊁基于准PR 控制器的陷波滤波器控制策略[4]㊁电网电压比例前馈控制策略[5]等控制方法.本研究在分析LCL 单相光伏并网逆变控制系统原理的基础上,将系统的电流外环引入线性自抗扰控制器,并将其与电网电压前馈控制相结合,设计一个以三阶线性自抗扰控制器为基础的控制系统,实现对入网电流的快速无静差跟踪,对扰动的抑制能力更强;根据并网逆变系统元件参数,对LCL 滤波器参数的设计进行详细分析,并通过MATLAB 仿真对控制系统抑制电网电压波动的性能进行验证.1㊀系统结构及数学模型LCL 型单相光伏并网逆变器控制系统结构见图1.其中:VT 1~VT 4为绝缘栅双极型晶体管;L 1㊁L 2㊁C 分别为LCL 型逆变器的逆变侧电感㊁网侧电感和交流侧滤波电容;U dc ㊁u 分别为直流输入电压和逆变器的输出电压;i 1㊁i 2㊁i c 为逆变器侧电感电流㊁并网侧电感电流和电容电流;U PCC 为网侧测量公共耦合点电压,用于锁相环和电网电压前馈控制.图1LCL 型单相光伏并网逆变器控制系统结构Fig.1Structure of LCL single phase PV grid-connected inverter control system 由图1LCL 逆变系统的拓扑结构可推导出逆变器输出电压u 到并网侧电感电流i 2的传递函数:G (s )=I 2(s )U (s )=1L 1L 2Cs 3+L 1+L 2()s .(1)由式(1)可知,由LCL 滤波器组成的系统为三阶系统,其发生谐振时的频率为f =12πL 1+L 1L 1L 2C.由于引入无源阻尼电阻会使系统产生很大的损耗,因此,本文设计的控制系统采用双闭环控制结构:内环采用电容电流反馈的有源阻尼控制,不仅可以有效降低LCL 滤波器的谐振尖峰,而且不产生附加损耗;外环采用线性自抗扰进行控制.双闭环控制系统数学模型见图2.图2电流双闭环控制结构Fig.2Control structure of current double closed loop㊀㊀由图2可推导出外环控制器由输出i ∗c 到入网电流i 2的系统开环传递函数:G A =G c 2G INV G 1G 2G 31+G 1G 2+G 2G 3+G c 2G INV G 1,(2)其中:G 1=1/(sL 1),G 2=1/(sC ),G 3=1/(sL 2),逆变桥近似为G INV =k PWM =380,内环通常采用比例控制器,能够提高系统的动态性能,设G c2=k c .则式(2)可以化简为G A (s )=k c k PWM L 1L 2Cs 3+k c k PWM L 2Cs 2+(L 1+L 2)s .862北华大学学报(自然科学版)第22卷2㊀LCL 滤波器参数选取为了抑制逆变器等非线性负载工作时产生的谐波,降低入网电流的总谐波失真(total harmonic disto-rtion,THD),需要在逆变器的终端添加一个三阶LCL 滤波器.由于滤波器参数的选择会直接影响到系统的稳定性,因此,研究系统中LCL 滤波器的参数具有重要意义.本文设计系统中的元件参数见表1.表1㊀系统元件参数Tab.1㊀System component parameters 参量数值电网电压U g /V 220电网频率f g /Hz 50开关频率f s /kHz 20直流侧电压U dc /V 400系统容量P n /(kV㊃A)3逆变侧电感参数L 1的大小与纹波电流和系统功耗有关.一般情况下,规定电流纹波为额定电流的10%~20%,本文按照20%的电流纹波进行电感值计算.L 1ȡU dc 7f s I n ˑ20%.式中:I n 为相电流的额定值.滤波电容C 的大小与系统容量㊁谐振频率有关.如果滤波电容C 较大,则流过其他器件的电流将较大,从而增加系统损耗,降低整个系统效率;如果滤波电容C 较小,则LCL 系统要实现相同的滤波效果,电感值会较大.C ɤ5%ˑP n 6πfU 2g.网侧电感L 2由LCL 滤波器系统整体性能决定.文献[6]已经证明了逆变侧电感L 1决定输出电流纹波的大小;网侧电感L 2和滤波电容C 对高频电流起到分流作用,滤波电容给高频分量提供了一个低阻通道.为了保障系统具有良好的分流效果,需要满足X c <X L 2ˑ20%.综上所述,系统使用的LCL 滤波器参数分别为L 1=3.3mH,L 2=2mH,C =5μF .3㊀系统控制器设计3.1㊀线性自抗扰控制器设计LADRC 是一种不依赖于被控对象模型的新型控制技术,将外部扰动和内部动态参数变化的总扰动视为一个状态,利用线性扩张状态观测器对其进行实时观测和补偿,结合特殊的线性控制律实现良好控制,具有超调小㊁响应速度快㊁控制精度高㊁抗干扰能力强等特点[7].由于高阶线性自抗扰跟踪速度更快,抑制扰动的能力更强,且适用于扰动较大的低频系统[8],因此,本文以三阶线性自抗扰为例进行设计.LADRC 控制器结构见图3.图3LADRC 控制器结构Fig.3Structure of LADRC controller由图3可见,自抗扰控制器基本结构是由线性扩张状态观测器(LESO)㊁线性误差反馈控制率(LSEF)㊁补偿扰动3种功能组合而成[9-10].以三阶系统为例,其被控系统可以描述为y‴=f (y ,yᶄ,yᵡ,ω,t )=-a 2yᵡ-a 1yᶄ-a 0y +ω+bu ,(3)式中:u ㊁y 分别为对象输入与输出;ω为对象扰动;a 1㊁a 2㊁a 3为系数,其值未知;b 为正的输入增益,其值未962第2期许晋飞,等:基于自抗扰控制的单相光伏并网逆变控制器设计知,但是有标称值b 0>0.式(3)可以改写成y‴=-a 2yᵡ-a 1yᶄ-a 0y +ω+(b -b 0)+b 0u =f +b 0u .(4)线性扩张状态观测器LESO 和线性误差反馈控制率LSEF 的表达式见式(5)与式(6).LESO Zᶄ1=Z 2+β1(y -Z 1),Zᶄ2=Z 3+β2(y -Z 1),Zᶄ3=Z 4+β3(y -Z 1)+b 0u ,Zᶄ4=β4(y -Z 1),ìîí(5)式中:β1㊁β2㊁β3㊁β4为张状态观测器参数;Z 1为对系统输出y 的估计值;Z 2为对系统输出y 的一次微分估计值;Z 3为对系统输出y 的二次微分估计值;Z 4对系统总扰动f 的估计值.LSEF u 0=k 1(r -Z 1)-k 2Z 2-k 3Z 3,u =u 0-Z 4b 0,ìîí(6)式中:k 1㊁k 2㊁k 3分别为线性控制组合的控制参数.3.2㊀电网电压前馈控制在外环控制器为线性自抗扰的基础上,为提高系统的抗干扰能力,确保并网电流满足并网标准,需要抑制电网电压波动对系统输出的影响.目前,抑制电网电压波动的方法主要分为两大类:一类是通过增大基波或者谐波频率处的环路增益来提高系统的稳定性;另一类是采用电网电压前馈控制策略.本研究采用电网电压前馈控制策略,不仅可以抑制入网电流中的多种谐波含量,而且控制器结构相对简单,不影响光伏发电系统中入网电流环路增益,可以有效减少并网电流的稳态误差[11-12].系统电网电压前馈控制策略见图4.图4系统电网电压前馈控制策略Fig.4Control strategy of system grid voltage feedforward结合线性误差反馈控制律(式6),可以将系统简化为图5所示的等效模型.图5系统等效模型Fig.5System equivalent model㊀㊀通过系统等效模型可将系统简化为图6所示的等效模型.其中,G x 1和G x 2的传递函数如下:072北华大学学报(自然科学版)第22卷图6电网电压前馈控制等效模型Fig.6Equivalent model of grid voltage feedforward control G x 1=k PWM G 1G 2G c 1G c 21+G 1G 2+G 1G c 2k PWM ,G x 2=G 3+G 1G 2G 3+G 1G 3G c 2k PWM 1+G 1G 2+G 2G 3+G 1G c 2k PWM.根据图6可得到并网电流的表达式i 2=G x 1G x 21+G x 1G x 2H i ∗2-G x 21+G x 1G x 2H u g .(7)由式(7)可以看出,电网电压u g 的基波分量会造成入网电流i 2与其参考信号之间存在稳态误差,若谐波分量过多则会造成入网电流发生畸变.因此,需要在电网电压u g 和i 2之间引入一条传递函数为G f 的支路,这样就可以完全消除u g 对i 2的影响.G f =1k PWM+CH i s +L 1C k PWM s 2,(8)式中:H i 为一次微分项的参数.由式(8)可见,单相LCL 并网逆变器的电网电压前馈函数由比例项㊁一次微分项和二次微分项3项组成[11].由于所设计的系统中电网电压主要含有低次谐波,电网电压比例前馈足以消除电网电压对并网电流的影响,因此,可将前馈函数简化为G f =1k PWM.4㊀仿真试验为了检验所提出的基于线性自抗扰控制的电网电压前馈控制策略的性能,根据图4的系统结构搭建仿真模型,并与传统的双环PI 控制器进行对比.系统元件参数见表1,其中,逆变器采用单极性倍频SPWM 调制.表2㊀LADRC 控制器参数Tab.2㊀Parameters of LADRC controller LESO 参数LSEF 参数b 0=1010β1=7ˑ105k 1=5ˑ1010β2=4ˑ109k 2=4ˑ106β3=1.9ˑ1013k 3=1800β4=4ˑ1016若系统为传统的比例-积分双环控制,由文献[13]可知,其内㊁外环控制器电流内环比例控制器参数k c =0.15;电流外环PI 控制器参数k p =0.75,T i =0.418.若系统为LADRC-PI 双环控制,则其电流内环比例控制器k c =0.15;外环LADRC 控制器参数见表2.传统比例-积分双环控制与LADRC-PI 双环控制入网电流的对比波形(无前馈)见图7,入网电流谐波分析(无前馈)见图8,入网电流幅值和畸变率(无前馈)对比见表3.图7入网电流波形对比(无前馈)Fig.7Comparison of incoming current waveform (without feedforward )172第2期许晋飞,等:基于自抗扰控制的单相光伏并网逆变控制器设计图8入网电流谐波分析(无前馈)Fig.8Harmonic analysis of incoming current (without feedforward )表3㊀入网电流参数对比(无前馈)Tab.3㊀Comparison of network current parameters(without feedforward )控制器幅值/ATHD /%PI-PI 6.3890.75LADRC-PI 6.4800.19图9电网电压u g 波形Fig.9u g waveform of power grid voltage㊀㊀仿真结果表明:与传统的比例-积分双环控制策略相比,LADRC-PI 双环控制策略解决了传统PI 控制器在对电流信号跟踪时难以实现无静差控制的问题.LADRC-PI 双环控制的系统入网电流畸变率明显减小,电流曲线光滑无毛刺,谐波含量大大减少,可以实现对入网电流信号的无静差跟踪,并且具有动态性能好㊁抗扰动能力强的特点,入网电流的电能质量得到了明显改善.在与LADRC-PI(无前馈)控制器具有相同控制器参数的基础上,引入电网电压前馈控制策略.为了检验该控制策略对系统电网电压扰动的抑制作用,电网电压u g 在0.04秒时加入5sin(ωt )的基波电压扰动,在0.1秒时加入10sin(ωt )的基波电压扰动.电网电压u g 的波形见图9,LADRC-PI 双环控制(无前馈)与LADRC-PI 双环控制(有前馈)入网电流的波形对比(有前馈)见图10,入网电流谐波分析见图11㊁图12,入网电流幅值和电流畸变率(有前馈)对比见表4.图10入网电流波形对比(有前馈)Fig.10Comparison of current waveforms of network access (with feedforward )表4㊀入网电流参数对比(有前馈)Tab.4㊀Comparison of network current parameters (with feedforward )控制器扰动幅值/A THD /%LADRC-PI LADRC-PI +前馈5sin(ωt ) 6.4846.4810.770.30LADRC-PI LADRC-PI +前馈10sin(ωt ) 6.5046.491 3.481.94272北华大学学报(自然科学版)第22卷图11扰动为5sin (ωt )时入网电流谐波分析Fig.11Harmonic analysis of incoming current when the disturbance is 5sin (ωt)图12扰动为10sin (ωt )时入网电流谐波分析Fig.12Harmonic analysis of incoming current when the disturbance is 10sin (ωt)图13电容电流波形Fig.13Waveform of capacitance current ㊀㊀由图10~12和表4可见,当系统的电压扰动为5sin(ωt )时,有前馈和无前馈的系统波形都满足入网需要,但有前馈的控制系统电流畸变率仅为0.30%,入网电流的电能质量更好;当系统的电压扰动较大(10sin (ωt ))时,无前馈的控制系统已经难以实现无静差跟踪,围绕参考电流上㊁下波动,而有前馈的控制系统可以更好地抑制电网电压波动,跟踪过程中没有稳态误差.系统为LADRC-PI 双环控制(有前馈)时的电容电流波形见图13,电流波形的相位误差见图14.由图14可见,基于线性自抗扰控制的电网电压前馈控制策略系统可以实现并网电流与电网电压的同频同相,符合国家电能质量的并网标准.图14线性自抗扰控制下电流波形的相位差Fig.14Phase difference of current waveform under linear active disturbance rejection control372第2期许晋飞,等:基于自抗扰控制的单相光伏并网逆变控制器设计472北华大学学报(自然科学版)第22卷5㊀小㊀㊀结针对单相光伏并网逆变系统,本文提出了一种基于线性自抗扰控制的电网电压前馈控制策略,通过仿真验证了该控制策略的正确性和可靠性.仿真结果表明,该策略不仅能够实现对入网电流的无静差跟踪,而且还能够有效改善入网电流的畸变率,提高系统的抗扰动能力.另外,该控制策略不需要准确的数学模型,极大地提高了并网电能质量和并网系统的可靠性,体现了该控制算法作用于光伏并网系统的优越性.但本文仅对单相光伏并网发电系统进行了设计,并未研究更深层次的三相光伏并网发电系统,今后将在这方面进行深入研究.参考文献:[1]张兴,曹仁贤.太阳能光伏并网发电及其逆变控制[M].北京:机械工业出版社,2010.[2]易桂平,黄慧春,胡仁杰.基于LCL输出滤波器的双环控制并网逆变器研究[J].太阳能学报,2016,37(1):40-46.[3]吕勤,王金跃,周竹菁.LCL滤波并网逆变器的自抗扰控制[J].电力电子技术,2020,54(1):5-9.[4]李彦哲,保婷婷.三相LCL光伏并网逆变器的新型入网控制策略[J].控制工程,2018,25(8):1511-1515.[5]XIE Shaojun,XU Jinming,TANG Ting.Improved control strategy with grid-voltage feedforward for LCL-filter-based inverter connected to weak grid[J].IET Power Electronics,2014,7(10):2660-2671.[6]仇志凌.基于LCL滤波器的三相三线并网变流器若干关键技术研究[D].杭州:浙江大学,2009.[7]韩京清.自抗扰控制技术:估计补偿不确定因素的控制技术[M].北京:国防工业出版社,2008:207-211.[8]张茜丹,尹达一.自抗扰控制器在高阶系统中仿真实现[J].航天控制,2018,36(1):3-7,13.[9]韩京清.自抗扰控制技术[J].前沿科学,2007(1):24-31.[10]高志强.自抗扰控制思想探究[J].控制理论与应用,2013,30(12):1498-1510.[11]阮新波,王学华,潘冬华.LCL型并网逆变器的控制技术[M].北京:科学出版社,2015.[12]于文倩,同向前,燕聪,等.提高弱电网下LCL型并网逆变器稳定性的改进电网电压前馈策略[J].电气工程学报,2019,14(2):79-85.[13]王亮,王志新,陆斌锋,等.基于LCL滤波器的单相光伏并网逆变控制器设计[J].电网与清洁能源,2014,30(12):114-118.ʌ责任编辑:郭㊀伟ɔ。

太阳能光伏系统的并网逆变器设计与控制研究

太阳能光伏系统的并网逆变器设计与控制研究近年来，随着环境保护意识的增强和可再生能源的发展，太阳能光伏系统作为一种清洁、可持续的能源供应方式得到了广泛的推广和应用。

而在光伏系统中，逆变器的设计与控制是其中关键的一环。

在太阳能光伏系统中，光伏电池将太阳辐射转化为直流电能，而光伏逆变器则负责将直流电转化为交流电，以满足家庭或工业用电的需求。

逆变器具有将直流电转为交流电的功能，同时还能实现电网注入和电网同步等功能。

在太阳能光伏系统中，逆变器的设计与控制是非常重要的，它直接关系到光伏系统的效率、功率因素和电网安全等方面。

首先，逆变器的设计要考虑到太阳能光伏系统的工作环境和特性。

由于光伏电池发电受到太阳辐射的影响，因此逆变器的设计要充分考虑到太阳能的辐射强度和角度等因素，以获得尽可能高的发电效率。

其次，逆变器的设计还要考虑到系统的安全性和可靠性。

在光伏系统中，逆变器需要将直流电转化为交流电并注入电网，因此逆变器的设计要符合国家相关标准和规定，确保系统的安全运行。

同时，逆变器还要具备过压、欠压和过流等保护功能，以保护系统的设备和电网的安全。

与逆变器的设计相比，逆变器的控制则更为复杂。

逆变器的控制主要包括功率控制、电流控制和频率控制等方面。

功率控制是指逆变器在不同负载条件下能够输出相应的功率，并实现最大功率点追踪，以提高系统的发电效率。

电流控制是指逆变器能够根据电网的需求实时调整输出电流，以满足电网的要求。

而频率控制则是指逆变器能够实现与电网同步运行，确保输出电流的频率与电网相匹配。

为了实现逆变器的控制，常常采用数字信号处理器（DSP）和微控制器（MCU）等集成电路设备，通过对光伏系统的监测和控制，实现对逆变器的精确控制。

同时，还可以利用复杂传感器和智能算法等技术手段，提高逆变器的控制精度和稳定性。

总之，太阳能光伏系统的并网逆变器设计与控制是太阳能光伏系统中至关重要的一环。

在逆变器的设计方面，要考虑到光伏电池的工作环境和特性，实现高效率的发电。

光伏并网逆变器控制策略与研究

光伏并网逆变器控制策略与研究摘要】：能源危机和环境问题是世界各国普遍关注的话题，开发和利用可再生能源在各国能源战略中的地位越来越高。

随着科学技术的发展，光伏发电已经成为一种解决未来能源短缺及环境污染的主要方式。

本文介绍了光伏并网逆变器的拓扑结构，分析了逆变器的控制策略及电流控制技术。

【关键词】：光伏并网逆变器，控制策略，电流控制引言鉴于光伏发电具有间歇性和波动性的特点，随着光伏发电的应用愈来愈广泛、光伏发电并网规模愈来愈大，对电网的稳定运行也带来了愈来愈多的挑战。

并网逆变器是光伏阵列与电网进行电能交互的关键部分，负责将光伏板输出的直流电逆变为符合相关并网要求的交流电并入电网，与电力系统实现安全高效、稳定灵活的互联。

本文基于二极管钳位型三电平光伏逆变器，分析了光伏并网逆变器的控制策略及电流控制技术。

1、光伏并网逆变器的拓扑结构逆变器是光伏并网发电系统的核心部分，决定着整个并网系统的工作性能。

根据光伏阵列输出功率的转换级数可将光伏并网逆变器分为单级式及两级式。

单级式光伏并网逆变器是指将光伏阵列的输出直接通过光伏并网逆变器完成功率直一交的转换，并且由并网逆变器本身实现光伏阵列的最大功率跟踪（Maximum Power Point Tracking， MPPT），但单级式对光伏阵列输出电压大小要求较高。

并网逆变器只有满足一定的启动电压才能正常工作，一般通过多块太阳能电池板串联以满足光伏并网逆变器启动工作的直流母线电压要求。

两级式是在光伏逆变器前增加了一个DC/DC升压环节，用于解决单级式光伏阵列输出电压大小不满足并网逆变器直流母线电压幅值要求的问题。

且一般是采用Boost升压电路，其最关键的是可以在完成升压的同时通过阻抗匹配的原理实现MPPT功能。

光伏并网主要由光伏阵列、Boost升压模块、三电平光伏并网逆变器、系统控制器、锁相环和滤波环节组成。

系统工作原理：太阳能经过光伏阵列转换为直流电压，Boost升压模块将直流电压调节到逆变器直流母线电压幅值要求，从而使逆变器输出的电流满足与电网电压同频同相的要求，即将有功电流注入电网。

光伏并网逆变器控制设计

研究与设计
光伏并网逆变器控制设计
张为堂，王俊，周泽华（合肥学院机器视觉与智能控制技术重点实验室，安徽合肥２３０６０１）
摘要：基于Ｃ８０５１Ｆ００５单片机设计并实现光伏并网逆变器控制系统。系统由两块ＩＲ２１１０驱动４个ＩＲ５４０构成的Ｈ桥
逆变电路，直流电源经过ＬＣ滤波后实现逆变。详细介绍了主电路、保护电路、滤波电路、采样保护电路以及变压器的设
驱动电路采用两块ＩＲ２１１０驱动４个ＩＧＢＴ管ＩＲＦ５４０，因
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２０１３．１Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１
研究与设计
图２逆变主电路图为ＩＲ２１１０具有高、低压双通道输出，门电压在１０～２０Ｖ之间，悬浮通道用于驱动ＭＯＳ管时，它的高压端电压上限可以达到６００Ｖ，可见用于驱动是足够的，其电路结构如图３所示。
பைடு நூலகம்
计；给出了具体的软件流程图；经过测试系统压差百分数最大值是０．０１３４２２％，最大频偏百分数为０．３４３％，阻性负载下
最大相差０．９１，系统的效率达到了８３．００％，完全达到或者超出了系统的设计要求。
关键词：光伏；逆变器控制；Ｈ桥逆变电路
中图分类号：ＴＭ９１４．４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－０８７Ｘ（２０１３）０１－００７１－０３
１设计要求
光伏发电在现代社会发展的过程中扮演着越来越重要的作用，研究光伏发电装置的设计有着比较重要的现实意义。现有一光伏逆变器设计要求如下：（１）具有最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）功能：ＲＳ和ＲＬ在给定范围内变化时，使Ｕｄ＝１／２Ｕｓ，相对偏差的绝对值不大于１％。（２）具有频率跟踪功能：当ｆＲＥＦ在给定范围内变化时，使ｕＦ的频率ｆＦ＝ｆＲＥＦ，相对偏差绝对值不大于１％。（３）当ＲＳ＝ＲＬ＝３０ Ω 时，ＤＣ－ＡＣ变换器的效率 h ≥６０％。（４）当ＲＳ＝ＲＬ＝３０ Ω 时，输出电压ｕｏ的失真度ＴＨＤ≤５％。（５）具有输入欠压保护功能，动作电压Ｕｄ（ｔｈ）＝（２５±０．５）Ｖ。（６）具有输出过流保护功能，动作电流Ｉｏ（ｔｈ）＝（１．５±０．２）Ａ。

光伏发电并网逆变器设计及其控制实现

光伏发电并网逆变器设计及其控制实现光伏发电并网逆变器是一种将光伏电池组发出的直流电能转换为交流电能并与电网连接的装置。

它在光伏发电系统中起着重要的作用，能够将光伏电池组产生的直流电能转化为交流电能供电网使用，从而实现将太阳能转化为电能的目的。

本文将对光伏发电并网逆变器的设计原理及其控制实现进行详细介绍。

光伏发电并网逆变器的设计原理是将光伏电池组发出的直流电能经过逆变器的转换，变为符合电网要求的交流电能。

其主要功能包括功率调节、电网电压频率跟踪以及电网短路保护等。

在设计过程中，需要考虑逆变器的效率、可靠性以及控制精度等因素。

光伏发电并网逆变器的组成主要包括直流侧和交流侧两个部分。

直流侧主要由光伏电池组、直流输入滤波电路和直流侧逆变器构成。

交流侧主要由交流输出滤波电路、逆变桥和输出变压器构成。

在设计中，需要对每个部分进行设计和参数选择，以保证逆变器的正常运行。

光伏发电并网逆变器的控制实现主要包括两个方面：MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制和电网逆变控制。

MPPT控制是为了保证光伏电池组能够始终工作在最大功率点上，通过调整光伏电池组的工作电压和电流，以获得最大功率输出。

电网逆变控制是为了保证逆变器能够将直流电能转换为符合电网要求的交流电能，包括电压和频率的跟踪控制。

在MPPT控制方面，一般采用模拟控制和数字控制相结合的方式。

模拟控制主要通过比较光伏电池组输出电压和电流与最大功率点的关系，通过调整控制信号来实现。

数字控制是采用数字信号处理器（DSP）等处理器实现的，能够实时采集光伏电池组的输出电压和电流，并进行计算和调整。

在电网逆变控制方面，主要包括电网电压跟踪和频率控制两个方面。

电网电压跟踪是通过测量电网电压和逆变器输出电压的差值，并通过调整逆变器的控制信号来实现电网电压的稳定。

频率控制是通过测量电网频率和逆变器输出频率的差值，并通过调整逆变器的控制信号来实现电网频率的跟踪。

分布式光伏发电系统的并网型逆变器设计与控制

分布式光伏发电系统的并网型逆变器设计与控制摘要：随着可再生能源的快速发展，分布式光伏发电系统成为了一个受到广泛关注的领域。

在分布式光伏发电系统中，逆变器的设计与控制是关键的环节之一。

本文将介绍分布式光伏发电系统的基本原理，然后重点讨论并网型逆变器的设计与控制方法。

同时，将探讨当前存在的一些问题，并提出可能的解决方案。

1. 引言分布式光伏发电系统是一种将太阳能转化为电能的系统。

该系统将太阳能电池板转化的直流电能通过逆变器转化为交流电能，并输入到电网中。

逆变器是实现这一转换的核心设备之一。

并网型逆变器允许光伏发电系统与电网之间的双向电能流动。

当光伏发电系统产生的电能超过负载需求时，多余的电能将被输送到电网中，从而实现电能的共享与利用。

然而，为了确保安全稳定地将电能输送到电网中，逆变器的设计与控制变得尤为重要。

2. 分布式光伏发电系统的基本原理分布式光伏发电系统主要由太阳能电池板、逆变器、电网和负载组成。

太阳能电池板将太阳能转化为直流电能，逆变器将直流电能转化为交流电能，然后输入到电网中，最后供给负载使用。

光伏发电系统的工作过程如下：1) 太阳能电池板将太阳光转化为直流电能。

2) 逆变器将直流电能转化为交流电能。

3) 交流电能通过变压器升压之后，输入到电网中。

4) 电网将电能供给给负载使用。

3. 并网型逆变器的设计由于并网型逆变器需要将直流电能转化为交流电能并输入到电网中，因此其设计需要满足以下要求：1) 高效性：逆变器的转换效率应尽可能高，以最大程度地减少能源损耗。

2) 可靠性：逆变器需要具备稳定、可靠的运行能力，以确保电能的安全输送。

3) 控制性能：逆变器需要具备灵活、精确的控制能力，以应对电能输出的要求。

4. 并网型逆变器的控制并网型逆变器的控制包括全局控制和局部控制两个方面。

全局控制主要是通过监测电网的运行状态和负载需求来控制逆变器的电能输出，以实现对电网功率的调节。

局部控制主要是通过反馈控制回路来调整逆变器的输出特性，以保持稳定的输出电压和频率。

光伏并网逆变器控制策略的研究

光伏并网逆变器控制策略的研究1. 引言1.1 研究背景由于光伏发电系统的不稳定性和间歇性，逆变器的控制策略对系统整体性能具有至关重要的影响。

目前，虽然已经有一些传统的控制策略应用于光伏并网逆变器，但仍然存在诸多问题和局限性，如功率波动大、电压失调等。

对光伏并网逆变器控制策略的研究具有重要意义，可以提高系统的运行稳定性和效率，同时也有助于推动清洁能源的发展和应用。

本研究旨在通过对光伏并网逆变器控制策略进行深入探讨和优化设计，以实现系统的高效运行和提高发电效率。

结合实验验证和结果分析，为未来光伏并网逆变器的研究和应用提供参考和指导。

1.2 研究意义光伏并网逆变器是光伏发电系统中的核心设备，其控制策略的优劣直接影响着光伏发电系统的发电效率和运行稳定性。

研究光伏并网逆变器控制策略的意义非常重大。

合理的控制策略可以提高光伏发电系统的发电效率，最大限度地利用光伏板转换太阳能的能力。

通过优化逆变器控制策略，可以降低系统的损耗，提高系统的转换效率，从而提高光伏发电系统的整体发电量。

良好的控制策略可以提高光伏发电系统的稳定性和可靠性。

通过合理的控制策略设计，可以有效地降低系统在运行过程中出现的故障概率，保证系统的长期稳定运行，延长设备的使用寿命，降低系统维护成本。

研究光伏并网逆变器控制策略不仅有利于提高光伏发电系统的发电效率和运行稳定性，还对推动光伏发电技术的发展和应用具有重要的意义。

通过不断深入研究和优化控制策略，可以进一步完善光伏发电系统的性能，促进清洁能源的广泛应用。

1.3 研究现状光伏并网逆变器控制策略的研究现状在不断发展和完善。

目前，随着光伏发电系统规模的不断扩大和技术的不断进步，光伏并网逆变器控制策略也日趋多样化和复杂化。

传统的PI控制、PID控制等控制策略已经在实际应用中得到了广泛的应用，但在一些特定条件下存在着性能不佳，动态响应速度慢等问题。

研究人员开始着眼于改进和优化控制策略，以提高光伏并网逆变器的性能和效率。

太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图

太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图随着生态环境的日益恶化，人们逐渐认识到必须走可持续发展的道路，太阳能必须完成从补充能源向替代能源的过渡。

光伏并网是太阳能利用的发展趋势，光伏发电系统将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。

在光伏并网系统中,并网逆变器是核心部分.目前并网型系统的研究主要集中于DC—DC和DC-AC两级能量变换的结构。

DC—DC 变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点；DC—AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。

其中DC—AC是系统的关键设计.太阳能光伏并网系统结构图如图1所示.本系统采用两级式设计，前级为升压斩波器，后级为全桥式逆变器.前级用于最大功率追踪，后级实现对并网电流的控制。

控制都是由DSP芯片TMS320F2812协调完成。

图1 光伏并网系统结构图逆变器的设计太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分，其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变成单相交流电,并送入电网。

同时实现对中间电压的稳定，便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪。

并且具有完善的并网保护功能，保证系统能够安全可靠地运行。

图2是并网逆变器的原理图。

图2 逆变器原理框图控制系统以TI公司的TMS320F2812为核心，可以实现反馈信号的处理和A/D转换、DC/DC变换器和PWM逆变器控制脉冲的产生、系统运行状态的监视和控制、故障保护和存储、485通讯等功能。

实际电路中的中间电压VDC、网压、并网电流和太阳能电池的电压电流信号采样后送至F2812控制板。

控制板主要包括：CPU及其外围电路，信号检测及调理电路，驱动电路及保护电路.其中信号检测及调理单元主要完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功能，以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。

光伏发电并网逆变器毕业论文(学术参考)

本文根据光伏发电阵列和逆变器结构特点，提出了依赖于DC-DC与DC-AC两级并网逆变器结构。由于DC-DC和DC-AC电路的相互具有独立的特性，分别分析了DC-DC和DC-AC，其中，重点分析的是DC-AC的工作原理。本文的重点是对并网逆变控制器进行设计，包括有逆变器的驱动电路设计、逆变器驱动电路的软件编程以及并网过程中直流侧欠电压、直流侧过电压、交流侧电流等硬件电路的设计。此外，该设计对主电路元件的参数的选择、系统的最大功率跟踪方法进行了详细的分析。
1.4
对光伏并网发电系统的研究与探索是非常有意义的，不仅在技术上可以更上一个台阶，在工程上取得经验，而且另外还能确定它在经济方面是可行的。光伏发电要是想进军到建筑市场和电力市场，那就必须发展并网光伏发电，光伏发电应用的规模只有达到了电力的规模，才能对能源的紧张和环境污染的抑制起到理想的作用。要想研究光伏并网发电系统，其重点应该落在并网发电的经济政策研究和具有商业化前景的实用技术和工业部件上。
发明了非晶硅太阳能电池
美国建成了7MW太阳能发电站
日本建成了1MW太能发电站
制定再生新能源发电与公共电力网并网法规（德国）
制定逆潮流供电与公共网并网法规（日本）
住宅用太阳光发电系统技术规程（日本）
RPS法（新能源法案）（日本）
1.3
目前我国的经济发展正处在繁荣时期，但是能源问题却是很严峻，在大多数城市中，由于现在的工厂燃烧大量的化石能源，环境恶化的趋势十分明显。由世界卫生组织（WHO）
表1-1光伏发电的历史
2000年公布，在世界上污染最严重的十个城市之中，中国占了八个，而且北京位居第七位。因此发展光伏并网发电会有助于提早解决这一问题。我国相关部门开始重视起来，国家科技部首先规划出有步骤的推进有关的科技创新研究、示范和产业化进程。在“八五”与“九五”期间，“光伏屋顶并网发电系统”已经被“国家科技公关计划”所列入，若干光伏屋顶并网发电系统示范工程分别建成在深圳和北京。现在我国仍然需要进口光伏并网发电的关键技术和设备，然而，为了面对巨大的国内需求，实现具有自我知识产权的高科技的发展相当关键，这是一个亟待解决的问题。具体的目的在光伏并网发电系统中表现在：（1）为了实现提高转换电能的质量，将太阳能光电转换组件阵列输出的直流电变化成为220V，频率为50Hz的单相正弦波，使电流与电压要有比较小的畸变率；（2）可以使系统变得更安全，如输入接反保护、输出短路保护、输出过载保护、直流过压保护、欠压保护、交流过压、“孤岛”保护。

光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法

相关研究综述
太阳能光伏并网发电系统是将太阳能转化为电能并直接接入电网的系统。近年来，针对该系统的研究主要集中在提高效率、扩大规模、降低成本以及改善并网控制策略等方面。已有的研究成果包括对光伏电池模型的改进、并网逆变器的设计以及系统优化配置等。实验研究方面，研究者们通过构建不同规模的实验系统对各种控制策略和优化方法进行了验证和比较。
逆变器的基本原理
逆变器是一种将直流电转换为交流电的装置，其在光伏并网发电系统中起着重要的作用。当太阳能电池板产生直流电时，逆变器将其转换为交流电，以便与电网连接并进行电力交换。逆变器的主要组成部分包括整流器、逆变桥和滤波器，其工作原理是基于半导体开关器件的开关动作来实现电流的逆变。
逆变器的设计方法
光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法
目录
01 引言
03 逆变器的设计方法
02 逆变器的基本原理 04 逆变器的控制方法
目录
05 逆变器的应用场景
07 参考内容
06 结论
引言
随着全球能源危机的加剧和环境问题的日益突出，光伏并网发电系统作为一种清洁、可再生的能源形式，越来越受到人们的。逆变器作为光伏并网发电系统的核心部件之一，其设计与控制方法对整个系统的性能和稳定性具有至关重要的影响。本次演示将详细介绍逆变器的设计与控制方法在光伏并网发电系统中的应用。
3、采用滤波技术：滤波技术是解决电磁兼容问题的重要手段之一。通过在系统中加入滤波器，可以有效地滤除电网中的谐波和电磁噪声，提高系统的电磁兼容性。
三、方法与技术
本次演示采用仿真和实验相结合的方法对光伏并网发电系统的电磁兼容性进行研究。首先，利用仿真软件对不同因素引起的电磁干扰进行模拟分析，探讨其传播途径和危害程度。同时，通过实验测试不同措施对提高系统电磁兼容性的效果，为优化系统设计提供依据。

太阳能光伏并网发电及其逆变控制

第3章光伏并网系统的体系结构3.1 集中式结构3.2 交流模块式结构3.3 串型结构3.4 多支路结构3.5 主从结构3.6 直流模块式结构3.7 小结参考文献第4章光伏并网逆变器的电路拓扑4.1 光伏并网逆变器的分类4.1.1 隔离型光伏并网逆变器结构4.1.2 非隔离型并网逆变器结构4.2 隔离型光伏并网逆变器4.2.1 工频隔离型光伏并网逆变器4.2.2 高频隔离型光伏并网逆变器4.3 非隔离型光伏并网逆变器4.3.1 单级非隔离型光伏并网逆变器4.3.2 多级非隔离型光伏并网逆变器4.3.3 非隔离型光伏并网逆变器问题研究4.4.多支路光伏并网逆变器4.4.1 隔离型多支路光伏并网逆变器4.4.2 非隔离型多支路光伏并网逆变器4.4.3 非隔离级联型光伏并网逆变器参考文献第5章光伏并网逆变器控制策略5.1 光伏并网逆变器控制策略概述5.2 基于电流闭环的矢量控制策略5.2.1 同步坐标系下并网逆变器的数学模型5.2.2 基于电网电压定向的矢量控制(VOC)5.2.3 基于虚拟磁链定向的矢量控制(VFOC)5.3 直接功率控制(DPC)5.3.1 瞬时功率的计算5.3.2 基于电压定向的直接功率控制(V-DPC)5.3.3 基于虚拟磁链定向的直接功率控制(VF-DPC) 5.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器控制5.4.1 概述5.4.2 无源阻尼法5.4.3 有源阻尼法5.4.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器滤波器设计5.5 单相并网逆变器的控制5.5.1 静止坐标系中单相并网逆变器的控制5.5.2 同步旋转坐标系中单相并网逆变器的控制参考文献第6章光伏发电的最大功率点跟踪(MPPT)技术6.1 概述6.2 基于输出特性曲线的开环MPPT方法6.2.1 定电压跟踪法6.2.2 短路电流比例系数法6.2.3 插值计算法6.3 扰动观测法6.3.1 扰动观测法的基本原理6.3.2 扰动观测法的振荡与误判问题6.3.3 扰动观测法的改进6.4 电导增量法(INC)6.4.1 电导增量法的基本原理6.4.2 电导增量法的振荡与误判问题6.4.3 电导增量法的改进6.5 智能MPPT方法6.5.1 基于模糊理论的MPPT控制6.5.2 基于人工神经网络的MPPT控制6.5.3 基于智能方法的MPPT复合控制6.6 两类基本拓扑结构的MPPT控制6.6.1 两级式并网光伏逆变器的MPPT控制6.6.2 单级式并网光伏逆变器的MPPT控制6.7 MPPT的其他问题6.7.1 局部最大功率点问题6.7.2 MPPT的能量损耗6.7.3 最大功率点跟踪的效率与测试参考文献第7章并网光伏发电系统的孤岛效应及反孤岛策略7.1 孤岛效应的基本问题7.1.1 孤岛效应的发生与检测7.1.2 孤岛效应发生的可能性与危险性7.1.3 并网逆变器发生孤岛效应时的理论分析7.1.4 孤岛效应的检测标准与研究状况7.1.5 并网光伏系统的反孤岛测试7.2 基于并网逆变器的被动式反孤岛策略7.2.1 过／欠电压、过／欠频率反孤岛策略7.2.2 基于相位跳变的反孤岛策略7.2.3 基于电压谐波检测的反孤岛策略7.3 基于并网逆变器的主动式反孤岛策略7.3.1 频移法7.3.2 基于功率扰动的反孤岛策略7.3.3 阻抗测量方案7.4 不可检测区域(NDZ)与反孤岛策略的有效性评估7.4.1 基于△P*△Q坐标系孤岛检测的有效性评估7.4.2 基于L×C坐标系孤岛检测的有效性评估7.4.3 基于负载特征参数Q×fn坐标系的有效性评估7.4.4 基于负载特征参数QxCmon坐标系的有效性评估7.4.5 多逆变器并联运行时的孤岛检测分析参考文献。

基于PI控制的三相光伏并网逆变器电流控制器设计

基于PI控制的三相光伏并网逆变器电流控制器设计一、本文概述随着全球对可再生能源的需求不断增长，光伏技术作为清洁、可持续的能源形式之一，已在全球范围内得到广泛应用。

三相光伏并网逆变器作为光伏系统的核心设备，其性能直接影响到光伏系统的发电效率和电能质量。

电流控制器作为三相光伏并网逆变器的重要组成部分，对于实现光伏系统的高效、稳定运行具有关键作用。

因此，研究并设计高效的三相光伏并网逆变器电流控制器具有重要意义。

本文旨在探讨基于PI控制的三相光伏并网逆变器电流控制器的设计。

PI控制作为一种常用的线性控制方法，具有结构简单、稳定性好、调节速度快等优点，在电力电子领域得到了广泛应用。

本文将首先介绍三相光伏并网逆变器的基本原理和结构，然后详细阐述基于PI控制的电流控制器设计过程，包括控制策略的选择、控制器的参数设计以及稳定性分析等。

通过实验验证所设计的电流控制器的有效性，并对其性能进行评估。

通过本文的研究，旨在提供一种基于PI控制的三相光伏并网逆变器电流控制器的设计方法，为光伏系统的优化和升级提供理论支持和技术指导。

本文的研究成果也有助于推动光伏技术的进一步发展，为实现全球能源结构的绿色转型做出贡献。

二、光伏并网逆变器基本原理光伏并网逆变器是太阳能光伏发电系统中的关键设备，其作用是将光伏电池板产生的直流电能转换为交流电能，并与公共电网同步连接，实现电能的并网供电。

光伏并网逆变器的基本原理可以分为以下几个步骤。

光伏电池板的工作原理：光伏电池板利用光电效应，将太阳光能直接转换为直流电能。

当太阳光照射到光伏电池板表面时，光子与电池板中的半导体材料相互作用，导致电子从原子中逸出，形成光生电流。

直流-直流（DC-DC）变换器：由于光伏电池板输出的直流电压随着光照条件和温度的变化而变化，因此需要通过DC-DC变换器将其转换为稳定的直流电压。

常见的DC-DC变换器有升压型（Boost）、降压型（Buck）和升降压型（Buck-Boost）等。

新型光伏并网逆变器的建模与控制方法

新型光伏并网逆变器的建模与控制方法姚乐乐;刘晓悦【摘要】将由对称Z源逆变器和三相对称LCL滤波器组成的光伏并网逆变器作为研究对象,对Z源网络和一相LCL滤波器建立数学模型.将模型参数看作系统参数,模型输入信号的变化看作扰动,根据模型的固有缺陷,结合前期成果,重点研究两种情况的系统改进策略:①系统参数未变化且扰动可测;②系统参数变化或扰动不可测.针对第1种情况,改进时主要采取加入"模拟模块"和"开关切换"的策略;针对第2种情况,改进策略是对系统加入稳定性鲁棒控制器.通过仿真实验验证,结果表明Z源网络和一相LCL滤波器的数学模型正确,在此基础上针对第1种情况采取的改进策略比改进前暂态性能得到提高,稳态性能与原系统一致;针对第2种情况采取的改进策略比改进前稳定性得到提高.%The photovoltaic grid inverter consisting of a symmetric Z source inverter and a three-phase symmetric LCL filter is taken as the study object of this paper,and a mathematical model of the Z source network and LCL one-phase filter is established.The model parameters and the change of input signal are regarded as system parameters and distur?bance,respectively.In light of the model's inherent defects and combined with previous results,the following two sys?tem improvement strategies are studied,i.e.,system parameters without change but with measurable disturbance(Case 1),and system parameters with change or unpredictable disturbance(Case 2).In Case 1,the addition of simulation module and switching are adopted as the improvement strategy.In Case 2,the addition of the stability of robust control?ler is adopted as the improvement strategy.Simulation experiments prove thatthe mathematical model of Z source net?work and one-phase LCL filter is correct,based on which the transient performance is promoted under the improvement strategy in Case 1,together with the steady-state performance that agrees with the original system;moreover,the stable performance under the improvement strategy in Case 2 is also enhanced.【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2018(030)005【总页数】13页(P98-110)【关键词】Z源网络;LCL 滤波器;数学模型;模拟模块;稳定性鲁棒控制器【作者】姚乐乐;刘晓悦【作者单位】天津大学电气自动化与信息工程学院,天津 300072;华北理工大学电气工程学院,唐山 063009【正文语种】中文【中图分类】TM464面对传统能源的日益枯竭和环境问题的日益加重，在电力行业中，采用新能源发电已经成为了一个新的方向。

光伏并网逆变器的设计

半导体器件应用网/news/201535.html 光伏并网逆变器的设计【大比特导读】基于光伏并网逆变器的基本原理和控制策略，设计了并网型逆变器的结构，其采用了内置高频变压器的前后两级结构，即前级DC/DC高频升压，后级DC/AC工频逆变。

该设计模式具有电路简单、性能稳定、转换效率高等优点。

基于光伏并网逆变器的基本原理和控制策略，设计了并网型逆变器的结构，其采用了内置高频变压器的前后两级结构，即前级DC/DC高频升压，后级DC/AC工频逆变。

该设计模式具有电路简单、性能稳定、转换效率高等优点。

在能源日益紧张的今天，光伏发电技术越来越受到重视。

太阳能电池和风力发电机产生的直流电需要经过逆变器逆变并达到规定要求才能并网，因此逆变器的设计关乎到光伏系统是否合理、高效、经济的运行。

1光伏逆变器的原理结构光伏并网逆变器的结构如图1所示，主要由前级DC/DC变换器和后级DC/AC逆变器构成。

其基本原理是通过高频变换技术将低压直流电变成高压直流电，然后通过工频逆变电路得到220V交流电。

这种结构具有电路简单、逆变电源空载损耗很小、输出功率大、逆变效率高、稳定性好、失真度小等优点。

图1光伏逆变器结构图逆变器主电路如图2所示。

DC/DC模块的控制使用SG3525芯片。

SG3525是双端输出式SPWM脉宽调制芯片，产生占空比可变的PWM波形用于驱动晶闸管的门极来控制晶闸管通断，从而达到控制输出波形的目的。

作为并网逆变器的关键模块，DC/AC模块具有更高的控制要求，本设计采用TI公司的TMS320F240作为主控芯片，用于采集电网同步信号、交流输入电压信号、调节IGBT门极驱动电路脉冲频率，通过基于DSP芯片的软件锁相环控制技术，完成对并网电流的频率、相位控制，使输出电压满足与电网电压的同频、同相关系。

滤波采用二阶带通滤波器，是有源滤波器的一种，用于传输有用频段的信号，抑制或衰减无用频段的信号。

其可以有效地滤除逆变后产生的高频干扰波形，使逆变后的电压波形达到并网的要求。

基于FPGA的光伏并网逆变器的设计

基于FPGA 的光伏并网逆变器的设计夏向阳，唐卫波（长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙，410077）摘要:光伏并网发电系统是光伏发电的发展趋势，文章介绍了光伏并网逆变器的基本原理，设计了一套单相新型的光伏并网逆变器，逆变器控制部分由FPGA 实现最大功率跟踪和输出电流跟踪控制，实现了逆变输出电流与电网同步，且高功率因数运行。

实验结果表明，采用FPGA 实现并网发电系统中逆变控制的可行性和优越性。

关键字：光伏发电；并网逆变器；FPGA0 引言随着经济和社会的发展,能源消耗越来越大,环境污染和电力需求的迅速增长使得人们越来越重视可再生能源的发展。

光伏发电具有不需燃料、环境友好、无转动部件、维护简单、功率可大可小等突出优点，其应用范围十分广阔，遍及各行各业并受到普遍欢迎[1]。

并网逆变器作为光伏并网发电系统的关键设备之一，其性能对提高光伏发电效率，降低成本具有重要的意义。

本文基于FPGA 的集成度高、编程方便、速度快、控制精度高、开发费用低等优点,应用FPGA 实现光伏并网逆变器的控制。

1 光伏并网逆变系统组成光伏并网逆变系统如图1所示，该光伏发电并网系统主要由光伏阵列、DC/DC 转换器、DC/AC 工频逆变器、隔离变压器、控制系统等组成。

其中，功率主电路采用DC/DC ，DC/AC 两级结构。

DC/DC 变换环节调整光伏阵列的工作点，使其跟踪最大功率点；DC/AC 逆变环节主要使输出的正弦电流与电网电压同频同相，使之能够达到并网运行的要求。

他们的控制都是由FPGA芯片协调完成。

图1 并网逆变系统结构2并网逆变器控制电路设计采用Altera 公司的新一代低成本FPGA(EP2C8Q208C8N)作为控制芯片，利用QUARTUS Ⅱ5.0开发工具，应用了模块化的设计思想，结合语言编程与原理图输入的方式将所有的数字电路集中在FPGA 中，实现的功能模块修改方便，不影响其他模块，且可重复使用。