大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制策略及穩(wěn)定性解析

摘要：大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制成為利用可再生能源的重要的核心技術(shù)，為我國電網(wǎng)運行以及發(fā)展起到了重要的作用和意義。文章從大型光伏電站逆變器并網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、原理等方面入手，對大型光伏電站逆變器并網(wǎng)的控制策略以及穩(wěn)定性能進行了分析，并且針對其策略提出了一些建議，希望對我國電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展起到一定幫助作用。

關(guān)鍵詞：大型光伏電站；逆變器；并網(wǎng)控制策略；穩(wěn)定性；電網(wǎng)運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM615 文章編號：1009-2374（2017）01-0143-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.069

在經(jīng)濟不斷發(fā)展的今天，新的可再生能源逐漸成為我國發(fā)展的重點，尤其是太陽能，不僅僅具有豐富的資源，其分布相對較為廣泛，被譽為“清潔型能源”。大型光伏電站逆變器并網(wǎng)對其能源進行了有效的利用和轉(zhuǎn)化，稱為直流電能輸出。但是在大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的過程中，經(jīng)常會受到一些外界的影響，那么要想保證大型光伏電站逆變器并網(wǎng)的正常運行，提升電流輸出的穩(wěn)定性，就要對電流的運行方式進行全面的跟蹤，避免受到外界因素的影響，滿足我國電網(wǎng)系統(tǒng)運行的需要。其實大型光伏電站逆變器并網(wǎng)在不斷發(fā)展的過程中，不管是對我國經(jīng)濟的發(fā)展，還是對我國電網(wǎng)系統(tǒng)的完善以及人們?nèi)粘５挠秒娦枰?，都是非常有利的?/p>

1 大型光伏電站逆變器并網(wǎng)的運行原理

大型光伏電站逆變器并網(wǎng)主要是由DC-DC和DC-AC兩級的變換器所構(gòu)成的，例如圖1所示。前級DC-DC變換器主要是提升該高光伏電池陣的功率轉(zhuǎn)化效率，并且對最大的功率運行情況進行全面的跟蹤。同時在跟蹤的過程中，要不斷提升電壓的性能，要在最大程度上滿足逆變并網(wǎng)中要求的直流母線電壓。后級DC-AC環(huán)節(jié)的主要功能就是將直流電逆變成與電網(wǎng)電壓同幅同頻的交流電，并且并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓應當在相同的位置上，這樣可以有效地提升電壓運行的功率。

圖1 大型光伏電站逆變器并網(wǎng)的運行原理示意圖

其中，前級DC-DC的電路采用的Boost電路的拓撲結(jié)構(gòu)，將大型光伏電站逆變器中輸出的140V直流電壓進行全面的升高，其直流電壓大約為400V即可。后級DC-AC的逆變器主要是利用的全橋結(jié)構(gòu)為主，將400V直流電進行有效的轉(zhuǎn)變，大約在220V/50Hz左右即可，這樣在一定程度上保證了大型光伏電站逆變器并網(wǎng)的正常運行，對我國電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全的運行也起到了非常重要的作用。

2 大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制穩(wěn)定性的主要對策

2.1 大型光伏電站逆變器并網(wǎng)的主要方式方法

在大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的過程中，包括有電壓源電壓控制、電壓源電流控制、電流源電壓控制、電流源電流控制等方面，并且在電流控制中，主要分為直接電流控制和間接電流控制，主要是對電壓電流的運行形式，進行全面跟蹤，從而達到并網(wǎng)運行的效果。大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制不僅僅因其方法和流程相對較為簡便，其運行的性能也相對較為穩(wěn)定，在我國電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的過程中得到了有效的應用。下面就對大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的主要方式方法進行簡要的

介紹：

2.1.1 直接電流控制。為了保證太陽能可以穩(wěn)定運行，提升附近電壓的功率，就要對電流的運行過程進行全面的控制。然而直接電流控制正是針對這一問題，對電流的運行方式進行了有效的控制。直接電流控制的過程中，若是直接作為電流側(cè)給定輸出電流的幅值時，就可以起到良好的控制作用，這樣不僅有效地提升了大型光伏電站逆變器并網(wǎng)的運行形式，對其穩(wěn)定和安全等性能都起到了有效的提升作用。

2.1.2 間接電流控制。在間接電流控制的過程中，主要是利用調(diào)節(jié)器輸出來調(diào)節(jié)交流側(cè)輸出端的電壓幅值和相位等形式，起到控制的作用。間接電流控制在應用的過程中，其操作性能相對較為簡單，一般情況下是不要電流反饋控制。但是，在間接電流控制的過程中，應當對系統(tǒng)電流的反應速度給予足夠的重視，并且對測電流中含有的電流進行全面的劃分，對其參數(shù)的波動情況進行全面的分析和檢查，這樣才能對提升大型光伏電站逆變器并網(wǎng)的正常、穩(wěn)定的運行，起到重要的作用和意義。

2.2 大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的主要途徑

在大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的過程中，DC-DC、DC-AC變流器具有獨立的結(jié)構(gòu)以及變換的方式。因此在控制的過程中，應當將最大的功率進行全面的跟蹤，并且在控制的過程中，應當從不同的運行環(huán)節(jié)進行控制。下面就對大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制途徑進行了簡要的分析和闡述：

2.2.1 最大功率跟蹤控制。在最大功率跟蹤和控制的過程中，Boost電路在電流連續(xù)狀態(tài)運行中，應當滿足以下的關(guān)系：

式中：Vpc為光伏陣列輸出電壓；Vdc為逆變器出入側(cè)直流母線電壓。

在大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的過程中，通過利用逆變器輸出電力的形式，也就是反饋電網(wǎng)功率，進行全面控制。同時在控制的過程中，應當在最大程度上滿足直流母線電壓Vdc的穩(wěn)定性能，并且通過利用D的調(diào)節(jié)形式，對光伏方陣的電流電壓，進行全面的調(diào)節(jié)，Vpc輸出電壓，提升附近電壓的功率，從而有效地實現(xiàn)了最大功率跟蹤的控制性能，并且也在最大程度上保證了大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的運行性能。

2.2.2 并網(wǎng)逆變器控制。逆變器作為光伏網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)接口的主要設備，其控制技術(shù)已經(jīng)成為重點研究的對象。但是在大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的過程中，大致可以分為以下形式：

第一，電流瞬時值控制。逆變器電流在控制的過程中，主要是利用電流滯環(huán)瞬時至控制計劃以及固定開關(guān)頻率控制的兩種形式。圖2是電流瞬時值控制方式，主要是以雙閉結(jié)構(gòu)的形式，其外環(huán)是直流電壓反饋控制環(huán)的形式、內(nèi)環(huán)是交流電流控制環(huán)。并且在大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的過程中，主要是將電壓調(diào)節(jié)器輸出電流幅值，與網(wǎng)壓單位相互連接，所得出相應的電壓信號。同時在控制的過程中，當電流誤差大于固定電環(huán)寬度的時候，滯環(huán)比較器開關(guān)便會發(fā)生相應的反應，利用逆變器的形式，對輸出電流的大小進行全面的控制，使其電流重新回到滯環(huán)內(nèi)。另外，在大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的過程中，該電流反應的速度相對加快，電壓的諧波相對不穩(wěn)定，導致的后果是非常嚴重的。因此在大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的過程中，應當針對其電流運行的環(huán)節(jié)進行全面的控制，通過利用相應的電流控制技術(shù)形式，加強大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的穩(wěn)定性，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

第二，在大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的過程中，雙閉環(huán)電路是作為常用的一種控制形式，電網(wǎng)側(cè)交流電壓和電流采樣環(huán)閉的形式、電壓同步環(huán)節(jié)、PWM調(diào)制環(huán)節(jié)和驅(qū)動單元等控制形式，通過利用電壓交流逆的形式，從而在最大程度上保證了逆變電流運輸?shù)姆€(wěn)定，同時輸出的功率作為重要的電流控制形式，這樣可以在最大程度上保證了大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的穩(wěn)定性，保證了電網(wǎng)系統(tǒng)可以正常、穩(wěn)定的運行，例如圖3所示。

第三，無差拍控制形式。無差拍控制形式主要是利用系統(tǒng)狀態(tài)方程的籠子的形式，以電流的零誤差為標準，也是對電流運行狀況的一種反饋。同時，大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的過程中，無差拍控制形式主要是對狀態(tài)方程和輸出反饋的信息，電流運行的周期，進行全面的推算。但是在推算的過程中，應當對電流環(huán)的寬度進行全面的考慮和分析，以提升電流運行周期運算的準確性，從而有效地保證了大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制性能。另外，在無差拍控制的過程中，一旦系統(tǒng)中的電壓發(fā)生偏離，大型光伏電站逆變器并網(wǎng)應當對其運行形式進行全面的跟蹤，加強部分區(qū)域穩(wěn)定運行的性能，避免系統(tǒng)發(fā)生不必要的振動。除此之外，近幾年，在大型光伏電站逆變器并網(wǎng)不斷發(fā)展的過程中，無差拍控制途徑的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，提升了大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的穩(wěn)定、可靠等性能，被我國電網(wǎng)企業(yè)廣泛應用。

3 結(jié)語

通過以上的綜合論述，大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制作為我國電網(wǎng)系統(tǒng)運行過程中非常重要的一項技術(shù)形式，對可再生能源進行了有效的利用和轉(zhuǎn)化。因此，本文針對大型光伏電站逆變器并網(wǎng)運行的原理，進行了簡要的分析和闡述，并且針對其原理對大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的方式方法和途徑提出了一些建議。通過有效的途徑和方式方法，不僅有效地提升了大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的穩(wěn)定性，而且在最大程度上保證了我國電網(wǎng)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定、安全等性能。換而言之，大型光伏電站逆變器并網(wǎng)控制的不斷發(fā)展和廣泛利用，不管對我國經(jīng)濟的發(fā)展、我國電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，還是人們的日常用電，都起到了不可替代的作用。

參考文獻

[1] 賴良發(fā)，蘇建徽，劉芳，等.交錯反激式光伏并網(wǎng)逆

變器控制策略研究[J].低壓電器，2012，（9）.

[2] 吳春華，黃建明，楊宇.高效率微型光伏并網(wǎng)逆變器

控制策略研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2012，

（20）.

[3] 馬蘭珍，王明渝，徐四勤，等.新型多電平光伏并網(wǎng)

逆變器控制策略研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，

2012，（17）.

[4] 吳春華，陳國呈，丁海洋，等.一種新型光伏并網(wǎng)逆

變器控制策略[J].中國電機工程學報，2014，（33）.

作者簡介：于偉俊（1982-），男，新疆烏魯木齊人，青島特銳德電氣股份有限公司工程師，碩士，研究方向：新能源電力建設。

（責任編輯：小 燕）