• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    單相光伏并網(wǎng)逆變器控制策略研究與設(shè)計(jì)

    2012-09-25 01:51:12陸磊磊羅耀華
    通信電源技術(shù) 2012年1期
    關(guān)鍵詞:單相預(yù)估載波

    陸磊磊,羅耀華

    (哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院,黑龍江 哈爾濱150001)

    0 引 言

    光伏發(fā)電以其低碳、環(huán)保以及可以就地使用的特點(diǎn),獲得了較快發(fā)展,在分布式發(fā)電中擁有較高的應(yīng)用價(jià)值。但是隨著光伏并網(wǎng)設(shè)備的不斷增多,并網(wǎng)電流諧波帶來的電網(wǎng)污染也越來越引起關(guān)注。本文提出了基于電流瞬時(shí)值控制和PID控制相結(jié)合的控制方法,可使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能和較高的跟蹤精度。為使太陽能電池工作在最大功率輸出點(diǎn)上,并且有較快的跟蹤性,設(shè)計(jì)了一套優(yōu)化MPPT算法。論文所設(shè)計(jì)的單相光伏并網(wǎng)逆變器樣機(jī)采用ST M32F103型芯片作為控制核心來實(shí)現(xiàn)算法。使用三菱公司PM75RLA120型IPM作為功率器件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該逆變器具有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。

    1 主電路研究

    單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為如圖1所示的單級(jí)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中A為光伏電池陣列,B為基于ST M32的控制系統(tǒng),C為IPM功率開關(guān)器件,D為EMI輸出濾波器和單相工頻變壓器。

    通過控制器向光伏并網(wǎng)逆變器的左右兩個(gè)橋臂輸入單極性的PWM波形,光伏逆變器輸出與電網(wǎng)電壓同頻同相的正弦波,經(jīng)電抗器L濾除掉載波高頻分量后輸出高質(zhì)量的正弦波饋入電網(wǎng)。

    論文采用電流瞬時(shí)值控制方案,通過最大功率點(diǎn)跟蹤MPPT(Maxi mum Power Point Tracking)控制得到并網(wǎng)電流幅值基準(zhǔn),再通過軟件鎖相技術(shù)得到電網(wǎng)電壓的相位,計(jì)算出電流瞬時(shí)值給定iref,通過PI控制和電壓前饋控制,得到PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)全橋逆變器的四個(gè)開關(guān)管?;谠摽刂品桨傅墓夥⒕W(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流波形質(zhì)量好、功率因數(shù)高、諧波含量較低。

    圖1 光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)框圖

    光伏逆變器并網(wǎng)后,逆變器輸出電壓Uo被電網(wǎng)電壓箝制在有效值220 V,可視其為電流源。此時(shí)改變占空比D將會(huì)改變并網(wǎng)電流Is。通過最大功率點(diǎn)跟蹤獲得給定電流基準(zhǔn)Iref,與電網(wǎng)電壓信號(hào)相乘后得到實(shí)時(shí)的給定電流iref,通過PI調(diào)節(jié)和電網(wǎng)電壓前饋調(diào)節(jié)后得到PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)IPM。

    2 并網(wǎng)電流的控制

    系統(tǒng)采用了固定開關(guān)頻率的電流瞬時(shí)值控制算法。并網(wǎng)電流的控制框圖如圖2所示。

    圖2 并網(wǎng)電流控制框圖

    因?yàn)槟孀兤鏖_關(guān)頻率為20 k Hz,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電網(wǎng)頻率,可將PWM逆變器單元視為一個(gè)前向通道增益環(huán)節(jié)Kspwm。R為濾波電感的等效串聯(lián)電阻。e-Ts為PWM輸出電路的延遲等效環(huán)節(jié)。Gf(s)為并網(wǎng)電流檢測環(huán)節(jié)。Gc(s)為PI調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)為:

    由圖2可得到:在給定電流iref作用下,將電網(wǎng)電壓Un視為干擾量??刂葡到y(tǒng)傳遞函數(shù)為:

    誤差量為iL*

    引入電壓前饋環(huán)節(jié)Gu(s)后,并網(wǎng)電流的控制框圖如圖3所示:

    圖3 加入電網(wǎng)電壓前饋電流控制框圖

    加入電壓前饋環(huán)節(jié)后,前饋運(yùn)算產(chǎn)生的U*與電網(wǎng)電壓的差值在一個(gè)載波周期T內(nèi)積分為零即:

    因此,加入電網(wǎng)電壓前饋環(huán)節(jié)后,可以在每個(gè)載波周期內(nèi)消除電網(wǎng)電壓擾動(dòng)對(duì)并網(wǎng)電流的影響,這樣在對(duì)電網(wǎng)電流的控制過程中,無需考慮電網(wǎng)電壓的影響,使系統(tǒng)簡化為無源電流跟隨系統(tǒng),提高對(duì)電網(wǎng)電流的跟蹤精度。

    由于系統(tǒng)硬件產(chǎn)生PWM波形有一定的延時(shí),這個(gè)時(shí)間可以看作一個(gè)延時(shí)環(huán)節(jié)e-Ts。其中時(shí)間常數(shù)T即PWM的載波周期Ts。這個(gè)延時(shí)環(huán)節(jié)會(huì)影響到并網(wǎng)功率因數(shù),并且增加電流諧波含量。因此在并網(wǎng)電流檢測環(huán)節(jié)里加入電流預(yù)估環(huán)節(jié)eTs,抵消前向通道中e-Ts的影響,達(dá)到校正并網(wǎng)電流的目的。

    電流預(yù)估環(huán)節(jié)公式為:

    其中I(tn)為本次載波周期內(nèi)并網(wǎng)電流采樣值,I(tn-1)和I(tn-2)為前兩次載波周期并網(wǎng)電流采樣值,根據(jù)上式,可以預(yù)估出下一載波周期內(nèi)并網(wǎng)電流的理想采樣值。引入此預(yù)估環(huán)節(jié)后有助于減輕硬件系統(tǒng)產(chǎn)生PWM波形延遲所帶來的有功功率因數(shù)降低問題。電網(wǎng)電流反饋環(huán)節(jié)Gf(s)的傳遞函數(shù):

    加入電網(wǎng)電壓前饋環(huán)節(jié)和二階電流預(yù)估后系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為:

    經(jīng)過系統(tǒng)穩(wěn)定性判斷可知:加入電網(wǎng)電壓前饋后和二階電流預(yù)估后,單相光伏并網(wǎng)逆變器仍是穩(wěn)定系統(tǒng),系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能只與積分環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)Tc有關(guān)。

    常用的數(shù)字PI主要有兩種:位置式PI和增量式PI。位置式的缺點(diǎn)就是積分飽和,當(dāng)控制量已經(jīng)達(dá)到最大時(shí),誤差仍然在積分作用下繼續(xù)累積,一旦誤差開始反向變化,則系統(tǒng)需要較長時(shí)間從飽和區(qū)退出。而增量式PI不存在這個(gè)問題。由上式,增量式PI不存在累計(jì)誤差,控制更為簡單,也就簡化了控制算法。本文采用增量式PI調(diào)節(jié)方式。

    3 最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)

    逆變器設(shè)計(jì)的最大功率點(diǎn)跟蹤通過一種優(yōu)化后的擾動(dòng)觀察法實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的擾動(dòng)觀察法跟蹤方法簡單,調(diào)節(jié)精度高,所需采集的模擬量少,但是跟蹤速度慢,只適用于外部光照環(huán)境變化較為平緩的情況。而本設(shè)計(jì)優(yōu)化了擾動(dòng)觀察法,可適應(yīng)外部光照變化較大的環(huán)境。通過多次實(shí)測統(tǒng)計(jì):光伏電池在最大功率點(diǎn)處電壓約在開路電壓的75%~90%之間,據(jù)此可以優(yōu)化MPPT算法。優(yōu)化后的MPPT算法流程如圖4所示。

    4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

    制造了一臺(tái)5 k W單相光伏并網(wǎng)型逆變器實(shí)驗(yàn)樣機(jī),樣機(jī)的主要參數(shù)為:濾波電感2.5 mH,功率開關(guān)的開關(guān)頻率為20 k Hz。逆變器并網(wǎng)輸出電流為10 A時(shí)的逆變器輸出電流波形和電網(wǎng)電壓波形如圖5所示。其中A為電網(wǎng)電壓波形,B為并網(wǎng)電流波形。在較小的并網(wǎng)電流情況下的電流及電壓波形如圖6所示:

    圖4 優(yōu)化的MPPT控制流程圖

    圖5 逆變器輸出電流波形與電網(wǎng)電壓波形

    圖6 較小的輸出電流波形與電網(wǎng)電壓波形

    由圖可知:電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流相位頻率一致,在小并網(wǎng)電流情況下依然滿足現(xiàn)場使用要求。

    5 結(jié) 論

    本文采用了固定開關(guān)頻率的電流瞬時(shí)值控制技術(shù),加入了電壓前饋控制及二階電流預(yù)估環(huán)節(jié),成功地研制出基于ST M32的5 k W單相光伏并網(wǎng)逆變器。該逆變器具有良好的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)性能。通過優(yōu)化了MPPT算法,使逆變器穩(wěn)定工作在最大功率點(diǎn)上,適應(yīng)較寬的光照變化范圍和良好的快速性。

    [1] 林渭勛.現(xiàn)代電力電子電路[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,2002.

    [2] Woyte A,Bel mans IL Nijs J.Islanding of grid-connected AC module inverters[C].Proc.28th IEEE Photovoltaic Specialists Conf.Anchorage.AK:IEEE.2000:1683-1686.

    猜你喜歡
    單相預(yù)估載波
    美國銀行下調(diào)今明兩年基本金屬價(jià)格預(yù)估
    基于PI+重復(fù)控制的單相逆變器研究
    史密斯預(yù)估控制在排焦控制中的應(yīng)用
    應(yīng)急廣播系統(tǒng)中副載波的構(gòu)建與應(yīng)用
    一種新型斬波AC/DC/AC變換的單相DVR
    低壓載波通訊測試儀的開發(fā)與應(yīng)用
    采用干擾觀測器PI控制的單相SPWM逆變電源
    單相異步電動(dòng)機(jī)
    河南科技(2014年24期)2014-02-27 14:19:40
    基于最優(yōu)化搜索的迭代載波同步算法
    一種雙頻載波相位周跳探測與修復(fù)的方法
    时尚| 井冈山市| 股票| 英山县| 获嘉县| 贡觉县| 阆中市| 辽阳市| 旬邑县| 长岭县| 易门县| 平和县| 日土县| 额尔古纳市| 个旧市| 公主岭市| 郁南县| 彭阳县| 金堂县| 乌兰县| 宁武县| 宝清县| 武平县| 合山市| 太和县| 孟州市| 穆棱市| 南昌县| 保康县| 丹东市| 宝清县| 来凤县| 长春市| 汝州市| 石楼县| 石林| 和静县| 拉孜县| 茶陵县| 庆阳市| 长葛市|