一種單相兩級式光伏并網逆變器控制策略
單相兩級式光伏并網逆變器與單級式相比,雖然結構復雜,但前、后級可分開控制,控制方法較簡單。而且前級DC/DC變換器選用不同的拓撲結構可滿足不同的太陽能電池輸入電壓,應用起來比較靈活。對于單相兩級式光伏逆變器,除了要實現MPPT和并網逆變外,還必須將連接前后級的母線電容電壓控制在一定范圍內。電壓太低滿足不了并網逆變要求,電壓高則母線電容耐壓也高,體積大。若控制不當,母線電容將一直升高到高出電容耐壓,導致“母線電容崩潰”。
2 雙PI環控制
單相兩級式光伏并網逆變器通常前級采用MPPT控制,后級采用電流內環、母線電壓外環的雙環PI環控制,其典型控制簡圖如圖1所示。其中電流內環控制框圖如圖2所示。
并網電流ig與參考電流igref的誤差經調節后與高頻三角載波交截,得到驅動信號驅動逆變橋,實現電流跟蹤。GiPI(s)為PI環節傳遞函數;KPWM/(0.5sTs+1)為采用PWM控制的逆變橋傳遞函數,可等效為慣性環節,KPWM為PWM及主電路增益;1/(sTs+1)為采樣延時和PWM控制滯后的小慣性環節。
將采樣延時環節和PWM裝置延時環節合并,由于開關頻率較高,合并后s2的系數遠小于s的系數,可以將該項忽略,簡化為一階慣性環節:1/(1.5sTs+1)。
等效電壓外環控制框圖如圖3所示,Udc為直流母線電壓;GuPI(s)為PI環節的傳遞函數;1/(Cs)為濾波電容的傳遞函數;Gi(s)為電流內環的閉環傳遞函數。
根據以上電流環的設計,可得簡化等效閉環傳遞函數為:Gi(s)=1/(1+3sTs);同樣將采樣延時和電流環傳遞函數合并等效為:1/(1+4s Ts)。
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