2并网发电-王健.doc

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太阳能光伏电池并网发电控制系统研究

王健潘忠凯

摘要：目前，太阳能光伏发电将成为重要的替代型发电手段。本文所涉及的并网系统中,太阳能光伏阵列的最大功率点跟踪（MPPＴ）和并网的实现是两大重点,使用DSP200０系列的控制芯片和Z-源逆变器来实现对应功能.最大功率点跟踪方法使用电导增量法，能适应日照强度的快速变化；Z-源逆变器的调制使用的是统一的空间矢量法;ＤSP数字信号处理芯片能过采集并网的电信号来对光伏阵列模块和逆变器进行调节.

关键字:最大功率跟踪;电导增量法；DＳＰ数字信号处理;Z—源逆变器

Solａrｐhotｏvoltaｉｃcelｌsforpowergenerationcontroｌsysteｍ

Ａbstraｃｔ：Nowａdａys，soｌarphotovoｌｔaｉcｐoweｒgenｅrationｗiｌlbeｃomeanｉｍporｔantｍeanｓofalteｒnaｔiveｐowergenerａtion.Ｉnvolvedinthisgrｉdsystem，solaｒpｈotovoltaiｃarrａysmaximumpowerpointtrackinｇ（MPPＴ)aｎdtｈｅrｅalizａtiｏnofthegrｉdaｒｅthetｗｏkey，ｕｓethｅDSＰ20０0seriesｏfｃｏntrｏｌｃhipaｎｄＺ-sｏuｒｃeinvｅrteｒｔoａｃhiｅvｅｔhecｏｒrespoｎdingfｕnｃtionｓ．Ｍaximuｍｐｏwｅrpointtraｃkinｇmｅｔhodｕsesｔhｅincreｍｅntalcoｎdｕcｔａncemｅtｈoｄ,ａblｅtoaｄaptｔｏrapｉdｃhangｅsinsunlighｔintｅnsitｙ；Ｚ－ｓoｕｒceiｎvｅrtermodulationｕsｉngasinｇleｓpａｃeｖeｃtｏr；ＤSPdigitaｌsignalprｏｃeｓsiｎｇchｉpcａnsigｎaloｖernetｗｏｒｋtocｏｌlｅcｔａndArrayｏfpｈotovｏltaicmodｕlesandｉnverｔeｒstoaｄjust.

Keyworｄs：MＰPT;incrｅmｅｎtalcoｎｄuctanｃｅｍethod;DSPdigｉtａｌsiｇnalprocｅsｓing;Z－sｏurceｉnvertｅｒ

引言:能源供应紧张和环境保护的压力使清洁可再生能源发电技术在世界范围内受到高度重视。其中，光伏并网发电作为一种具有广阔前景的绿色能源发电方式近年来获得了巨大的发展。而太阳能光伏发电在实际应用中有两个技术难题，一个是如何最大限度地利用光伏电池产生的能量；另一个是将所产生的电量如何并电网[１].

１、Z—源逆变器

并网逆变器是光伏并网发电系统的核心装置。并网逆变器一方面将光伏阵列发生的直流电转换为交流电，又可以对交流电的频率、电压、电流、相位、有功和无功、同步等进行控制以实现与电网并联功能。

Z－源逆变器由独特的Z-源网络和传统的三相逆变桥构成(图1所示)。其中，电感Ｌ1和L２与电容C１和C2构成Z-源网络特有的X型结构.右侧为传统的三相逆变桥由开关器件S1~S6组成。电感Lf与电容Cf构成LC输出滤波电路;ｅ为三相电网电动势。

图1Z源逆变器原理图Ｚ－源逆变器具有升压功能、可靠性强、简单高效等特点。通过控制直通占空比可实现升压功能,可以降低逆变器的功率等级，在光伏电池最大功率点电压随环境大范围波动的情况时，保持逆变器输出电压能够满足并网要求。由于增加了Ｘ型结构,在直通的情况下，不会导致电路短路，不仅节省了保护电路的冗余,而且也增加了系统的可靠性。

图1Z源逆变器原理图

Z－源逆变器通过给桥臂加入直通状态实现升压,由于逆变器输出电压只与有效状态有关,为了使直通零状态不影响逆变器输出电压，在控制中需要把直通零状态加在传统零矢量里面。所以直通占空比d0和逆变器调制因子M之间就有一定的约束关系(具体视控制策略而定).所有的研究都是分别控制直通占空比d0和逆变器调制度M来实现直流链升压和逆变器并网功能。两个自由度的独立控制给系统的控制器设计带来了方便。但直通占空比d0和逆变器市制度M之间有一定的制约关系(如图2）。

图2直通占空比和调制因子的关系空间矢量脉宽调制(spａceveｃtorｐulｓewidｔｈmodｕlaｔiｏｎ，SＶＰWM）。由于电压利用率高、线性调制范围宽、输出谐波低、动态响应快等特性在三相逆变器中得到了广泛应用