淺談SVPWM在光伏逆變控制中的應用

楊 潔（西南交通大學希望學院，四川 金堂 610400 ）

淺談SVPWM在光伏逆變控制中的應用

楊 潔
（西南交通大學希望學院，四川 金堂 610400 ）

在光伏發電系統的逆變控制中，較關鍵的問題是如何調整SVPWM控制信號，使輸出交流電的波形與電網電壓同頻同相，以便并入電網。本文簡單的介紹了SVPWM波在逆變控制中的應用，為以后研究逆變控制的人員提供參考。

光伏發電系統；SVPWM；逆變控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.224

0　引言

光伏電池在太陽光的照射下，發生光生伏打效應，將太陽能轉換為電能。光伏發電以其利用太陽光產生電能，并且無污染，被稱為新能源而廣泛推廣。由于光伏發電發出的是直流電，但在生活中很多設備使用的是交流電，且電網傳輸的也是交流電，所以需將光伏電池產生的直流電變換交流電以備使用。如果需要將光伏電池產生的直流電變換為交流電后并入電網，就需要經變換控制后輸出的交流電與并入的電網有相同的頻率和相位。

將光伏電池產生的直流電轉換為交流電，需要逆變控制。傳統的逆變器控制采用的是PWM，SPWM控制等， 如果采用PWM控制，經逆變器輸出交流電壓的波形有可能不是正弦波。為了使逆變器輸出的電壓波形盡可能接近正弦波，所以采用SPWM控制。但在逆變控制中采用SPWM控制，為了輸出的電壓成正弦波，而忽略了電流波形是正弦波［1］。空間矢量脈沖寬度調制（SVPWM）控制可以使交流電動機的磁通盡量接近圓形， 從而使輸出的電壓電流較穩定。在逆變控制中采用SVPWM控制，可以有效的提高電能的利用率和減少諧波［2-3］。

1　SVPWM的原理

空間矢量脈沖寬度調制（SVPWM）采用沖量相等的原理，在三相電壓型逆變器的控制中，采用180°的導通方式。由于三相逆變器控制是通過控制六個晶閘管的通與斷，來控制輸出的電壓波形。六個晶閘管V1—V6有8種工作方式，上橋臂導通設定為1，下橋臂導通設定為0。任何時刻都有三個晶閘管處于導通狀態，即001、010、011、100、101、110，將這六種工作方式定為基本矢量，還有兩種工作方式，即上橋臂全通和小橋臂全通，設定為零矢量即000和111。在任何時候，任何電壓矢量都可以由相鄰的基本矢量線性組合得到，如果基本矢量的作用時間不足，則用零矢量補充［4］。通過基本矢量和零矢量來控制每個電壓矢量的時間，使電壓空間矢量接近圓形軌跡，將理想的情況與實際情況對比產生相應的PWM波來控制逆變器的開關管，從而控制輸出的電壓電流波形［5］。

圖1　雙閉環控制圖

2　電壓型SVPWM逆變器的雙閉環控制

在SVPWM逆變控制中，主要以電壓外環控制為主，電流內環控制為輔的雙閉環控制［5］，控制圖如圖1所示。

在電壓外環的控制中，將光伏電池輸出的電壓Udc*與逆變器側檢測出來的直流電壓進行比較，計算出差值，然后將差值送入PI調節器，輸出電流。將PI調節器輸出的電流id*與在逆變器側檢測的電流id作比較，得到差值，然后再通過PI調節器得到電壓Ud，即得到SVPWM控制中的一個電壓矢量值。

在電流內環控制中，設定電流iq*的值為0，將其與在逆變器側采集的電流iq值進行比較，得到差值，將這個差值送入 PI調節得到電壓Uq，即SVPWM控制中的另一個電壓矢量值。最后通過這兩個電壓矢量實現SVPWM控制，從而控制六個晶閘管的開通與關斷，并使電路輸出滿足要求的電壓波形。采用以電壓外環和電流內環控制的雙閉環控制中，可實現有功率、無功功率的調節，

其中將q軸的iq*設定為0，可有效的提高有功功率，減少無功功率。

3　結論

由于光伏電池產生的是直流電，需要將直流電通過逆變器轉換為交流電，才能供交流設備使用或并入電網。在逆變控制中采用PWM控制法或SPWM控制法，其逆變輸出電能的利用率較低，且產生的諧波多。如果在逆變控制中采用SVPWM控制算法，可以有效的提高電能的利用率，并有效的減少諧波的含量。

［1］阮毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統-運動控制系統（第4版）［M］.北京：機械工業出版社，2009.

［2］M. Valan Rajkumar，P.S. Manoharan，A. Ravi.Simulation and an experimental investigation of SVPWM technique on a multilevel voltage source inverter for photovoltaic systems［J］. International Journal of Electrical Power and Energy Systems，2013，52：116-131.

［3］何傳燕.基于SVPWM控制算法的三相并網逆變器的研究［D］.四川：電子科技大學碩士論文，2012.

［4］王兆安，劉進軍.電力電子技術［M］.機械工業出版社，2009.

［5］楊潔.三相光伏發電系統在線監測與控制技術研究［D］.四川：西南石油大學碩士論文，2014.

［6］李鑫，姚勇濤，張逸成等.采用電容電流內環的逆變器雙閉環控制研究［J］.電氣傳動，2008，38（02）：23-26.