《单相光伏并网逆变器瞬时电流检测与补偿控制》.pdf

第 31卷 第 1O期 电 力 系 统 自 动 化 Vo1．31 No．10 50 2007年 5月 25 日 AutomationofElectricPowerSystems May25，2007 单相光伏并网逆变器瞬时电流检测与补偿控制 张 强，刘建政，李国杰 (清华大学 电机系电力系统 国家重点实验室，北京市 1OOO84) 摘要：为拓展单相光伏并网无功补偿功能，实现单相并网系统无功和谐波电流的精确检测和补偿 ， 提 出一种改进的新型瞬时无功与谐 波电流检测及补偿 方法。该方法 以瞬时无功理论为基础，推 导 出单相并网逆变器瞬时无功控制规律，可以简便 、快速地分离所需电流分量；并结合无差拍理论，给 出基于无差拍控制的单相并网逆变器的脉宽调制(PWM)算法，可以对瞬时谐波及无功电流进行补 偿 。将该控制策略应用于单相光伏并网系统，使光伏并网系统除提供有功功率外，同时兼备无功与 谐波补偿功能，增强 了光伏并网功能。 关键词 ：并网逆变器；谐波抑制；无功补偿 ；无差拍控制 ；光伏并网 中图分类号 ：TM464；TM615 0 引言 法_8]。然而现有 的单相检测方法仍基于三相 的基 础，或是构造出假想的三相电路 ，因此计算量大 ，控 随着太阳能等新能源不断开发，新型发电机并 制复杂。本文给出一种改进的直接单相变换方法 ， 网方式不断提出，为满足小型用户需求 ，屋顶式太 阳 可 以方便地检测 出瞬时有功 、无功及谐波分量 ，下面 能系统等分布式发电系统受到越来越多的重视n]。 给出详细的推导过程。 同时，目前 电网的谐波污染 日益严重，由单相 电路 中 如图1所示，假设交流侧负载为非线性负载，则 的非线性负载引起 的谐波危害 占很大 比例 (如 电力 电网电流会产生无功及谐波分量。 机车等)L2]。因此单相电网无功和谐波电流的治理 成为 目前重要的研究课题 。单相并网电路需要实时 补偿无功和高次谐波时，其关键 问题是如何实时检 测出需要补偿的无功和高次谐波，以及如何对并 网 电流进行控制，较好地跟踪补偿电流。目前，国内外 图 1 并网逆变器结构示意图 Fig．1 Diagram ofrg id-connectedinverter 对单相电路谐波检测 已有一些研究L3]，主要有直接 滤波、快速傅里叶变换(FFT)等方法，但还没有一种 设电网瞬时电流为 i(￡)，则恒有 ： 公认成熟 的方法 。本文基于以上 问题 ，提 出一种新 i。(￡)：：：ip(￡)+ i(￡)十 ih(￡) (1) 型的基于瞬时无功功率理论 的单相并网逆变器无功 式中：i(￡)为基波有功分量；i(￡)为基波无功分量 ； 与谐波检测及补偿方法 ，不但能解决单相 电路的瞬 ih()为除基频外 的所有高次谐波分量 。 时无功电流和谐波 电流 的检测 ，同时使单相光伏并 再假设电网电压为 U。(￡)一U COS t，为检 出各 网系统 同时兼备无功与谐波补偿功能 。 分量电流 ，式 (1)用傅里叶基数可表示为： 1 基于瞬时无功功率理论的单相 电路无功 (￡)一Ipcos“+Iqsin“+∑I(r~ot十 ) 与谐波电流检测