基于級聯逆變器的光伏并網發電系統控制策略

將逆變器設計為典型的Ⅱ型系統：取TLPF=T2=10ms，λ=0．435，Udc(N+1)=160V，kif=0．2，CN+1=5600μF，則有Kd≈0.42，Kpv≈3.2，PI調節器的比例系數為0．16。將設計出的參數代入式(3)，可得電壓外環的頻率響應及階躍響應如圖6所示。由圖6a可見，系統可等效為一截止頻率為18．8 Hz(閉環帶寬)的低通濾波器，能很好地抑制母線電壓諧波分量，保證了穩態輸入電流質量。由圖6b的母線電壓單位階躍響應可知，電壓調節時間約為80ms。

4 實驗結果

設計了基于3個2H橋單元構成的級聯逆變器的單相10 kWp光伏并網發電系統。前兩個2H橋單元為梯形波控制，在標準光照和環境溫度下，逆變單元輸入直流母線電壓分別為80 V，160 V，第3個2H橋單元為三態DPM電流滯環跟蹤控制，輸入直流電壓為160 V。并網電流濾波電感L=2．5 mH。圖7為基于級聯逆變器的光伏并網系統電流閉環控制實驗結果。由圖可見，并網電流與電網電壓同相位。在光照強度發生變化時，并網電流幅值指令發生變化。圖7a，b分別為電流幅值指令為40 A和60 A時實驗波形，相應并網功率分別為6．22 kW，9．33 kW。即隨著光照強度增強，并網電流和功率增加，實現了對光伏輸出功率點跟蹤。

5 結論

這里提出了通過控制級聯逆變器輸入直流母線電壓值為恒定，來實現輸入電壓控制(功率控制環)和光伏系統并網電流控制(電能質量控制環)的解耦的控制方法，通過仿真及實驗進行了驗證，其結果與理論分析一致。系統實現了對光伏輸出的最大功率點跟蹤，驗證了所提控制方法的有效性。