三相光伏并网逆变器及其控制
三相并网光伏发电系统的运行控制策略
三相并网光伏发电系统的运行控制策略随着能源需求的不息增长和传统能源的逐渐枯竭，新能源的开发和利用成为当今社会进步的一个重要方向。
光伏发电作为新能源的代表之一，具有清洁、可再生和分布式等优势，逐渐成为全球能源领域的热点。
然而，与传统的火电厂相比，光伏发电面临着一些奇特的挑战，如电压波动、频率波动、功率波动等。
为了解决这些问题并确保光伏发电系统的安全可靠运行，运行控制策略成为了关键的探究方向。
2.三相并网光伏发电系统的基本原理三相并网光伏发电系统由光伏阵列、逆变器、母线接触器、变压器和电网组成。
光伏阵列将太阳能转化为直流电，逆变器将直流电转化为沟通电，并通过母线接触器将发电系统与电网相连。
变压器用于调整电压等级，确保电能的安全传输。
3.运行控制策略的目标的目标是实现光伏发电系统与电网之间的高效能量传输并确保稳定运行。
主要包括以下几个方面：（1）最大化发电效率：通过光伏阵列的精确定位、追踪设备和优化组件配置，最大化发电效率，提高光伏发电系统的经济效益。
（2）功率控制：依据电网的负荷需求和电压稳定性要求，通过调整逆变器的输出功率，保证光伏发电系统与电网之间的功率平衡，并防止电网失稳。
（3）电压控制：通过电压调整器或电压响应器，控制逆变器输出的电压，使其能够适应电网的电压变化，防止电网电压波动对系统的影响。
（4）频率控制：依据电网的频率要求，通过控制逆变器的输出频率，保持与电网同步，并防止频率波动对电网的影响。
4.运行控制策略的方法为了实现上述目标，三相并网光伏发电系统接受了多种运行控制策略：（1）最大功率点跟踪（MPPT）：通过连续监测光照强度和光伏阵列输出功率，确定光伏阵列的最大功率点，从而提高发电效率。
（2）电压调制控制：通过调整逆变器的输出电压，使其能够适应电网的电压变化，保持电网电压的稳定。
（3）频率控制：通过控制逆变器的输出频率，使其与电网同步，保持电网频率的稳定。
（4）功率平衡控制：依据电网的负荷需求和电压稳定性要求，调整逆变器的输出功率，保证光伏发电系统与电网之间的功率平衡。
三相光伏并网逆变器拓扑结构及其控制方案PPT课件
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0
5 10 15 25 30 35
U/V
环境参数不变时
.
光照变化时变化时
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三相并网光伏逆变器基本拓扑及其控制方案
输入控制 输出控制
采用电压源型控制
若以电流源方式控
制逆变器，需要在
直流侧串联大电感。
.
导致系统响应变慢。
采用电流源型控制
输出电压被电网电 压钳位住，控制复
杂精度低。
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中点钳位式逆变器拓扑结构及其控制方案
移相PWM
.
11
H桥级联式逆变器拓扑结构及其控制方案
.
另一种H桥级联式三相光伏并网逆变器
12
H桥级联式逆变器拓扑结构及其控制方案
阶梯波控制的SPWM
.
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H桥级联式逆变器拓扑结构及其控制方案
混合H桥级联式三相光伏并网逆变器
.
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直流母线式逆变器拓扑结构及其控制方案
L1
VD1
C1
C2
V7
PV
L1
100 75
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温度升高
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温度对U-P曲线的影响
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三相并网光伏逆变器基本拓扑及其控制方案
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三相并网光伏逆变器基本拓扑及其控制方案
P/W P/W
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三相光伏并网逆变器的控制技术探究 程林
三相光伏并网逆变器的控制技术探究程林摘要：太阳能作为清洁能源的代表之一，近年来逐步得到重视和大量开发。
三相光伏并网逆变器是实现太阳能转换为电能的核心部件，直接关系到转换效率的好坏。
本文通过介绍光伏逆变器的发展现状与研究分析其控制技术的指标，希望能为相关企业提高光伏逆变器的装换效率提高有所帮助。
关键词：光伏逆变器；控制指标1引言光伏发电作为近些年来新型清洁能源的“新秀”，越来越受人们的青睐。
与传统能源相比，其“原材料”-太阳能可以说取之不尽用之不竭。
依靠科技手段使之能够持续高效的提供能源。
光伏逆变器控制技术直接关系到光伏发电并网能否稳定可靠运行。
因此，提高光伏逆变器的控制技术，对于光伏发电的大量开发、稳定并网具有十分重要的作用，同时，随着大量的光伏电并网，对电能的质量也能够进一步把控与提高。
2光伏逆变器并网技术的发展现状目前，我国不少企业已经研究光伏逆变器多年，具有一定的规模与竞争力，但是在质量、规模上与国外起步较早的企业还有一定的差距。
其主要体现在转换效率、结构工艺、智能化程度、稳定性等方面，大功率并网逆变器的技术还需进一步提高。
从技术角度来讲，小功率逆变器在未来的市场中具有更好的前景，高频化、高效、高可靠性、智能化程度正式未来逆变器的发展方向。
3光伏并网逆变系统及其控制指标光伏并网逆变系统的控制指标主要包括：并网电流谐波、额定输出容量、逆变器效率、功率因素、可靠性五个方面。
并网电流谐波：若逆变器输出电流包含过多谐波，不但会抑制系统工作效率，且会影响电能质量；额定输出容量：俗称功率等级。
目前光伏逆变器的通用容量一般在几百W到1000kW以上，能够用于不同的应用标准；逆变器效率：当前大功率的基本效率一般在90%以上，更高功率的效率在大于95%，小功率逆变器的效率也应不小于85%；功率因数：不同的输出功率对应不同的功率因素。
在光伏逆变器的输出有功高于额定功率的一半时，功率因数应在0.98以上，而当输出有功在额定功率的20%-50%时，功率因素应在0.95以上；可靠性：在应用时，为有效克服各类异常问题，光伏逆变器应具有完善的自动保护功能，通常有：直流过压保护、逆变器过载保护、交流短路保护、电网电压过欠频。
三相光伏并网逆变器控制策略
01 引言
03 结论
目录
02 正文
引言
随着全球能源危机的加剧和环境问题的日益突出，可再生能源的开发与利用逐 渐成为人们的焦点。太阳能作为一种清洁、无限可用的能源，具有巨大的发展 潜力。三相光伏并网逆变器作为太阳能并网系统的重要部件，其控制策略对于 提高整个系统的性能和稳定性具有举足轻重的作用。本次演示将围绕三相光伏 并网逆变器的控制策略进行阐述，以期为相关领域的研究与实践提供有益的参 考。
4、实现方法
在实现三相光伏并网逆变器的控制策略时，需要结合实际应用场景和具体设备 进行选择和调整。首先，需要选择合适的控制环路和开关器件调制方法。其次， 需要根据系统的特点和需求，对控制策略进行优化和改进。此外，还需要进行 仿真和实验验证，以确保控制策略的有效性和器为例，采用间接电流控制策略的系统稳态运 行性能较直接电流控制策略更为优越。但在动态性能方面，预测电流控制策略 表现更为出色。因此，在实际应用中，可以根据具体需求和场景，结合多种控 制策略的优势，设计出一种混合控制策略，以实现三相光伏并网逆变器的最佳 性能。
3、控制策略
3.1直接电流控制
直接电流控制是一种常见的三相光伏并网逆变器控制策略。该策略通过直接控 制并网电流的幅值和相位，来实现逆变器的并网运行。这种控制策略具有实现 简单、易于数字化的优点。然而，由于其控制系统较为复杂，且易受电网电压 波动的影响，因此需要引入电流反馈和电压前馈等环节以提升系统性能。
结论
三相光伏并网逆变器的控制策略是提高整个并网系统性能的关键。本次演示对 三相光伏并网逆变器的控制策略进行了详细的分析和比较，介绍了直接电流控 制、间接电流控制和预测电流控制等多种策略的原理、优缺点及实现方法。通 过实际案例的分析，表明不同的控制策略在不同的场景下可能会表现出不同的 优势。因此，在实际应用中，需要根据具体的需求和条件选择和设计合适的控 制策略。
三相光伏并网逆变器的控制算法
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文 章编 号 ：０ ４— ８ Ｘ（０ ２ ０ ０ ５ ｏ １０ ２ ９ ２ １ ） ３— ０ ９一 ３
三 相 光伏 并 网逆 变 器 的 控 制 算 法
郭迎辉 封淑亭 ，
（ ． 定供 电公 司 ， １保 河北 保 定
摘
０ １５ ；． 家庄供 电公 司 ， ７ ０ １２ 石 河北 石 家庄 ０ ０ ５ ） ５ ０ １
ｇ一ｏ （ ｉｉｉ ５ ｓｑ ） ；一ｅ ｔｄ ）＋ Ｌ
一
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３ 基 于 电 网 电压 定 向的 矢 量 控 制
电压 定 向控制 策 略具 有 开关 频率 固定 利 于 网侧滤
由式 （ ） 见 ， ｄ ｑ轴 电流 分别 进行 Ｐ 调节 ， ５可 对 、 Ｉ 分 别 加上 电网 电网 的 ｄ ｑ轴 分 别 ， 分 别 加 上 交 叉 耦 合 、 并
福 岛核泄 漏事 故发 生 后 ， 仅 １本 国 民对 核 电站 失 去 不 ３
制策 略进 行 了深入 研究 。
２ 三相光伏逆变器拓扑结构及 ｄ ｑ模型
为讨论 方便 ， 文 讨论 的光 伏 并 网逆 变器 控 制 策 本 略不 涉及 有关 Ｍ Ｐ Ｐ Ｔ的 控制 ， 只研 究 其 中并 网逆 变 而 器 的变 流控 制策 略 。 图 １中 ， 、 、 为 逆 变器 交 流 侧 输 出 电压 ； ｉ
要 ： 析 了三相 光 伏 并 网逆 变器 的电路拓 扑 结 构、 学模 型和控 制 结构 。控 制 结构采 用 同步旋 转 坐标 系下的 分 数 基 于 Ｐ 控制， Ｉ 采用 电压外环和电流 内环双闭环控制 ， 实现有功功率与无功功率解耦控制， 能够灵活方便地实现单
三相并网光伏发电系统的运行控制策略
三相并网光伏发电系统的运行控制策略随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生能源，正得到越来越广泛的应用。
光伏发电系统在场地选择、光伏组件选型、电站设计等方面都有其特殊要求，而光伏发电系统的运行控制策略在提高系统效率、稳定系统运行方面起到关键作用。
一、光伏系统的场地选择与光伏组件选型场地的选择和光伏组件选型是光伏系统运行控制的重要环节。
光伏电站应选在无高大建筑物、无大树阴影等因素影响的场地以保证充足的阳光照射时长和强度。
同时，光伏组件的选型也应根据阳光照射条件、温度、湿度等因素进行合理选择，以提高发电效率和系统的可靠性。
二、光伏电站设计与电流控制光伏电站设计主要包括方阵布局和组串方式的选择。
方阵布局要考虑光照条件和场地限制，以尽量减少组件间的阴影效应。
组串方式的选择关系到电站的性能和可靠性，串串式布置可以提高系统的开路电压和工作点电压稳定性，降低因光照、温度变化而带来的功率损失。
此外，光伏系统的电流控制也是运行控制的重要环节。
通过电流控制，可以实现功率最大输出或调节电池电荷状态，提高系统效率和稳定性。
三、逆变器控制策略逆变器是光伏发电系统中的核心部件，其控制策略直接影响到系统的功率输出和效率。
常见的逆变器控制策略有电压控制、功率控制和频率控制等。
电压控制策略通过控制逆变器的输出电压来实现系统功率的稳定。
功率控制策略则主要通过控制逆变器的工作点来实现系统功率的最大化。
而频率控制策略则通过控制逆变器输出的交流频率来调整光伏输出功率。
四、智能监测与故障检测光伏系统运行过程中，智能监测和故障检测是必不可少的环节。
智能监测可以通过采集数据并实时分析，了解系统的工作状态，识别异常情况，提前预警并采取相应措施。
故障检测则可以通过监测系统温度、电流、电压等参数，判断是否存在故障，并及时采取修复措施，保证系统的稳定运行和延长系统的使用寿命。
综上所述，在提高系统效率、稳定系统运行方面起到关键作用。
三相光伏并网逆变器电流控制器优化设计中文
三相光伏并网逆变器电流控制器优化设计中文随着太阳能光伏发电技术的发展和应用，三相光伏并网逆变器作为电能的转换装置，被广泛应用于光伏发电系统中。
光伏并网逆变器的核心任务是将太阳能光电转换系统中输出的直流电能转换为交流电能，并将其与电网进行同步并网。
而在光伏并网逆变器的运行过程中，电流控制是其中至关重要的一环。
电流控制器的性能优化能够提高逆变器的工作效率、改善逆变器的可靠性和稳定性，进而提高整个光伏发电系统的发电效率。
首先，光伏并网逆变器的电流控制器需要具备高精度的电流检测和控制能力。
在光伏发电系统中，电流的检测精度直接影响到逆变器的输出功率和效率。
因此，电流控制器需要采用高精度的电流传感器来实时检测光伏电池组的输出电流，并通过算法对其进行控制。
同时，电流控制器还需要具备良好的逆变和滞环控制能力，以保证逆变器的输出电流能够稳定控制在预设范围内。
其次，光伏并网逆变器的电流控制器需要具备快速的动态响应能力。
由于光伏发电系统中太阳能的辐射强度和太阳光的角度会随着时间和天气的变化而变化，因此电流控制器需要能够迅速调整逆变器的输出电流，以适应不同环境条件下的光伏发电系统的运行需求。
同时，电流控制器还需要具备良好的动态响应能力，能够在光伏电池组发生故障或变化时，迅速调整逆变器的输出电流，以保证光伏发电系统的安全稳定运行。
最后，光伏并网逆变器的电流控制器还需要具备良好的抗干扰能力。
由于光伏发电系统常常会受到电网的谐波污染和电力电子设备的电磁干扰，因此电流控制器需要能够在这些干扰环境下正常运行，不受干扰影响。
此外，电流控制器还需要具备过流保护和短路保护等功能，以保护光伏发电系统的安全运行。
为了实现光伏并网逆变器电流控制器的优化设计，可以采用现代控制理论和方法进行研究和设计。
例如，可以采用模糊控制、神经网络控制、自适应控制等方法，以提高电流控制器的控制性能和适应性。
同时，可以利用功率电子器件和传感器等新技术，提高电流控制器的检测和控制精度。
三相光伏并网逆变器控制策略_刘波
2.2
系统模型 为提高直流利用率，减少开关次数 [9] ，采用了
SVPWM 调制，三相逆变器电路模型如图 1 所示。
图1 Fig.1
三相逆变器模型
Model of the three phase inverter
图中， Lf 为逆变侧电感， L g 为网侧电感， C 为滤波 分别 电容， Rf 、 Rg 、 Rc 分别为各自的 ESR， ik 和 ik 为三相逆变电流和并网电流。可知系统在三相静止 坐标系下的电路方程如下：
（ 2）
66
电 工 技 术 学 报
2012 年 8 月
递函数，是受控对象
2 U dc Lg Cs ( Rg Rc )Cs 1 Gix _ d x ( s) Z (s) 3
（ 4）
Gix _ u xN ( s ) 是逆变电流对电网电压的传递函数，
（ a ） d 轴大信号平均模型
是扰动项
65
减小了体积的同时对电流高频分量具有更好的滤波效 果 ，但是 LCL 三阶系统的引入，增加了二阶谐振零 极点，其谐振极点的零阻抗特性带来的可能的振荡 ， 对系统电流环控制提出了更大的挑战。 在传统三相逆变控制中， PI 控制器由于无法实 现交流信号的无静差跟踪，稳态电流存在较大的误 差，而引入电网电压前馈的 PI 控制增强了系统的动 态性， 但是由于其积分功能对交流信号天然的缺陷， 依旧不能有效的减小稳态误差 [3] 。 为减小稳态静差， dq 旋转坐标下的 PI 控制对三 相逆变系统具有天然的优势，其将交流转换为直流 后发挥了积分控制的作用，可以实现无静差控制。 与此同时，比例谐振（ PR）控制也开始广泛应用， PR控制虽然在谐振频率上具有无穷大增益，从理论 上可以实现基波电流的无静差控制 [4] ，但实际应用 中由于电网频率存在波动，以及模拟或数字离散化 实现时存在精度限制，一旦基波频率和 PR谐振频率 不一致，该处 PR的增益会非常小，将使控制失效 [5]。 因此文献 [6]改进采用了准谐振 PR控制， 该方法增加 了可调的选频宽度，但在谐振频率点上增益有限， 因此无法从理论上实现基波跟踪的无静差。 为此，本文提出了一种基于dq旋转坐标系下的PI 级联准谐振PR控制器设计方案，与传统方法相比该方 法在旋转坐标下通过 PI 实现了基波的稳态无静差控 制 ，通过PR实现了对特定谐波的充分抑制，此外在旋 转坐标下引入了电网电压前馈，增加了系统对电网的 抗扰能力，实现了并网起动电流无冲击。同时三相系 统在dq下的控制，可以实现有功无功的自主调控。 本文首先分析了光伏并网逆变系统的结构和模 型，在此基础上分析讨论了控制方法，给出了控制 器的实现步骤，最后通过仿真及在一台实际 100kW 光伏阵列并网逆变系统中对比实验，表明了控制算 法的有效性。
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三相光伏并网逆变器研发与智造专业：控制理论与控制工程在职研究生：张秀云（上海红申电气有限公司工程师）指导教师：刘一鸣（教授级高工）摘要光伏并网发电过程是将直流电变为交流电并将能量输送给电网，逆变器是太阳能电池和大电网连接的核心设备，它的稳定性和可靠性决定了输送电能的质量，为了提高发电质量，需要对系统的硬件和软件做深入的分析。
本文对这两个方面都做出了比较详细的数学推导，并进行了理论仿真，然后在此基础上搭建了硬件平台，对这些算法进行了初步的验证，给出了相应的实验结果。
首先，本文对光伏阵列的结构进行了分析，并搭建了阵列的仿真模型，从仿真模型的P—U曲线可以看出阵列存在最大输出功率，并在此基础之上就最大功率跟踪问题做出了深入思考，在传统的算法基础之上提出了一种算法，仿真表明该算法比传统算法具有更好地跟踪效果。
接着，本文对逆变器的拓扑结构做出了说明，并选择了单级式的拓扑结构作为本文研究对象。
对于L型和LCL型的滤波器结构而言，其数学模型是不同的，并网电流的控制算法也要做相应的改变。
对于电压型逆变器，本文采用直接电流控制，分别对滞环控制和三角波比较控制做出了分析。
特别地，对于LCL型滤波器在同步坐标系下因其复杂的解耦，本文引入了PR控制，搭建了matlab仿真对上述算法进行了仿真和对比分析。
最后，本文就L，LCL滤波器还有采样电路进行了理论计算，搭建了实验平台，用TMS320F2812做核心控制器对理论算法进行了初步的验证，给出了实验波形。
关键词：光伏并网发电最大功率点跟踪直接电流控制PR控制红申电气Three-phased Photovoltaic Grid-connected Inverter And ControlSpeciality: Control Theory and Control EngineeringName: Zhang Xiu yunSupervisor: Professor Wang XiaoleiAbstractThe photovoltaic power generation process is making the direct current to the alternating current and transmissing to the grid, the inverter is the core equipment of the connection between solar cells and grid, its stability and reliability determine the quality of the electrical energy transmission.In order to improve the quality of power generation, a in-depth analysis on hardware and software of the system have done. This paper have made a more detailed mathematical derivation and theoretical simulation on these two aspects, have also made a preliminary validation of these algorithms and given the corresponding experimental results on a hardware platform.First, this paper analyzes the structure of the photovoltaic array, then builds a simulation model of the PV array. The exist of maximum output power of the P-U curve can be seen from the simulation model, a deep thinking of the maximum power point tracking also have done on this basis, and proposes a new algorithm simulation shows that has a better tracking results compared with the traditional algorithm.Then, this paper describes the topology of the inverter, and selects single-stage topology as a research object. For L-and LCL-filter structure, the mathematical model is different, and the net current control algorithms also need to do the appropriate change. In this paper,direct current control is used on voltage source inverter, and respectively analysises hysteresis control and the triangle wave comparing control. In particular, because decoupling of the LCL type filter in the synchronous coordinate system is complicated, this paper introduces PR control, sets up a matlab simulation to simulate and give comparative analysis of the above algorithm.Finally, this paper gives theoretical calculations of the L-and LCL-filter and sampling circuit, builds an experimental platform using TMS320F2812 as core controller to do a preliminary validation of the theoretical algorithm, and gives the experimentalwaveforms.Key words：Grid-connected Photovoltaic Power；Maximum Power Point Tracking；Direct current control；PR control目录1.绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2太阳能发展的最新动态 (1)1.3简述太阳能电池的分类 (1)1.4我国太阳能资源 (2)1.5太阳能光伏发电系统的其他应用 (2)1.6本文的所做的工作 (3)2.光伏阵列的电气特性 (4)2.1太阳能电池的基本原理 (4)2.2光伏阵列的建模和特性分析 (4)2.2.1 光伏阵列的数学模型 (4)2.2.2不同光照强度下光伏阵列的的I—U及P-U特性特征曲线 (6)2.2.3不同温度下光伏阵列的I—U及P-U特性特征曲线 (7)2.3最大功率点控制策略及仿真 (8)2.3.1固定电压法（C&T） (8)2.3.2扰动观测法（perturb&observe algorilhms, P&O） (8)2.3.3电导增量法（Incremental Conductance） (8)2.3.4 牛顿插值算法（Newton method） (9)2.4本章小结 (14)3.三相单级式光伏并网逆变器的控制策略 (15)3.1光伏并网逆变器电力质量技术要求 (15)3.2光伏并网逆变器拓扑结构 (15)3.2.1 并网逆变器拓扑结构分类 (15)3.2.2 本系统的拓扑结构以及分析 (16)3.3三相单级式光伏并网逆变器的工作原理 (19)3.3.1 三相半桥L型滤波器数学模型 (19)3.3.2三相半桥LCL型滤波器数学模型 (22)3.3.3 并网电流控制技术 (24)3.3.4并网逆变器算法的仿真及其分析 (25)3.4本章小结 (36)4.光伏并网逆变器主电路的搭建 (37)4.1霍尔传感器的使用 (37)4.2光伏并网逆变器采集部分的设计 (38)4.2.1 电压采样和电流采样调理 (38)4.2.2 用于捕获口的过零检测电路 (43)4.3IGBT驱动及保护电路的实现 (44)4.3.1 驱动电路 (44)4.3.2 过流、过压、过温及短路保护 (44)4.4本章小结 (46)5.基于DSP2812并网逆变器的实现 (47)5.1开环SPWM波的DSP实现 (47)5.2开环SVPWM波的DSP实现 (49)5.3定时滞环PWM波的DSP实现 (51)5.4DSP的AD采集的实现 (51)5.5关于锁相功能的思考与实现 (52)5.6数字PI控制器、PR控制器 (53)5.6.1数字PI控制器的DSP实现 (53)5.6.2数字PR控制器的DSP实现 (55)5.7实验结果 (56)5.8本章总结 (57)6.总结与展望 (58)6.1总结 (58)6.2展望 (58)参考文献 (59)附录：研究生阶段发表论文 ·············································错误!未定义书签。
致谢·········································································错误!未定义书签。