基于SPWM電流瞬時(shí)值的小功率光伏并網(wǎng)逆變器控制

摘要：為了加強(qiáng)對(duì)小功率光伏并網(wǎng)逆變器的控制，并降低控制誤差，基于SPWM電流瞬時(shí)值對(duì)小功率光伏并網(wǎng)逆變器控制方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。在SPWM電流瞬時(shí)值環(huán)境下設(shè)定單項(xiàng)拓?fù)淇刂颇繕?biāo)，設(shè)計(jì)穩(wěn)態(tài)矢量控制模型，采用PI反饋調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)小功率光伏并網(wǎng)逆變器的控制。經(jīng)過測試結(jié)果表明：本文所設(shè)計(jì)的SPWM電流并網(wǎng)控制測試組最終得出的畸變偏差相對(duì)較小，表明對(duì)并網(wǎng)逆變器的控制效果更佳，具有實(shí)際的應(yīng)用意義。

關(guān)鍵詞：SPWM電流;電流瞬時(shí)值;功率調(diào)整;光伏設(shè)計(jì);并網(wǎng)逆變器

中圖分類號(hào)：TM464 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

并網(wǎng)逆變器作為一個(gè)并行處理的控制器，一般情況下，被廣泛應(yīng)用在小功率的光伏處理執(zhí)行之中，也是并網(wǎng)供電以及發(fā)電的核心要素之一[1]。近幾年來，隨著我國電力系統(tǒng)以及電網(wǎng)的逐漸擴(kuò)大與完善，日常的小功率光伏并網(wǎng)相對(duì)過于單一，在供電運(yùn)行結(jié)構(gòu)之上，無法達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，這在一定程度上也會(huì)對(duì)電力控制效果產(chǎn)生影響[2]。面對(duì)這種情況，需要加強(qiáng)創(chuàng)新光伏并網(wǎng)逆變器的控制技術(shù)，依據(jù)實(shí)際的電力運(yùn)行情況，及時(shí)地處理、完善與優(yōu)化，以此來進(jìn)一步提升整體的控制效果[3]。

SPWM環(huán)境之下的電流瞬時(shí)值的變化與并網(wǎng)的逆變器控制也存在教大的聯(lián)系，這主要是因?yàn)殡娏魉矔r(shí)值與并網(wǎng)逆變器的正弦波電流成正比關(guān)系，在低電網(wǎng)電壓頻率中，無法將電網(wǎng)諧波控制在合理的范圍之內(nèi)，還會(huì)降低小功率光伏并網(wǎng)供電的應(yīng)用質(zhì)量以及效率，造成如今電力應(yīng)用效果差的現(xiàn)狀[4]。因此，對(duì)基于SPWM電流瞬時(shí)值的小功率光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制，在較為真實(shí)的環(huán)境之下，結(jié)合對(duì)SPWM電流瞬時(shí)值的控制，創(chuàng)建初始的控制模型，為了避免電網(wǎng)諧波對(duì)逆變器造成電力的沖擊，設(shè)計(jì)更加靈活的控制模式，以此來提升小功率光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)際控制效果。

1小功率光伏并網(wǎng)逆變器控制方法設(shè)計(jì)

1.1SPWM電流瞬時(shí)值環(huán)境下單項(xiàng)拓?fù)淇刂颇繕?biāo)設(shè)定

在初始的控制背景之下，先匯總整合SPWM電流瞬時(shí)值的變化情況，并依據(jù)實(shí)際的應(yīng)用情況，加強(qiáng)對(duì)瞬時(shí)值的控制程度[5]。在逆變器前級(jí)DC-DC電路中，加裝一個(gè)微型的控制檢測器，形成循環(huán)的Boost電路。電路的循環(huán)機(jī)制可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電路的執(zhí)行電壓，調(diào)整小攻略光伏的并網(wǎng)逆變器的電壓為400V，采用全橋逆變拓?fù)涞男问?，?shí)現(xiàn)對(duì)SPWM電流瞬時(shí)值的控制。當(dāng)拓?fù)渲堤幱趩雾?xiàng)時(shí)，電流的瞬時(shí)值增加，反之，當(dāng)拓?fù)渲堤幱陔p項(xiàng)時(shí)，電流的瞬時(shí)值下降，一般情況下，為了避免逆變器控制誤差的出現(xiàn)，均會(huì)選用單向拓?fù)渥鳛閷?shí)際的控制核心[6]。為了設(shè)立單向拓?fù)淇刂颇繕?biāo)，應(yīng)計(jì)算出拓?fù)鋯卧?，如下公?所示：

公式2中：G表示拓?fù)鋯卧担毡硎灸孀兎秶?，d表示側(cè)向距離。通過上述計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的拓?fù)鋯卧?。將其作為拓?fù)渥饔玫暮诵臄?shù)值，結(jié)合瞬時(shí)值的變化情況，完成單項(xiàng)拓?fù)淇刂颇繕?biāo)的設(shè)定。

1.2穩(wěn)態(tài)矢量控制模型設(shè)計(jì)

在完成對(duì)單項(xiàng)拓?fù)淇刂颇繕?biāo)的設(shè)定之后，需要設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)矢量控制模型?？梢韵仍谛」β使夥⒕W(wǎng)的基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境之下，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)矢量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，具體如下表1所示：

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)信息，完成對(duì)穩(wěn)態(tài)矢量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定。再將SPWM電流瞬時(shí)值調(diào)整至最高，將并網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)聯(lián)，在小功率光伏逆變器的控制過程中，根據(jù)單項(xiàng)拓?fù)涞哪繕?biāo)，設(shè)計(jì)多層級(jí)的控制結(jié)構(gòu)，最終完成對(duì)穩(wěn)態(tài)矢量控制模型的設(shè)計(jì)與調(diào)整。

1.3 PI反饋調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)小功率光伏并網(wǎng)逆變器的控制

通常情況下，PI反饋值是有固定范圍的，對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)也要在規(guī)定范圍之內(nèi)。所以，可以擴(kuò)大對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)范圍，采用單極性調(diào)制方式將逆變器的輸入傳遞函數(shù)做出更改，在SPWM的調(diào)制環(huán)節(jié)之中，對(duì)PI反饋的實(shí)際信號(hào)進(jìn)行控制，在逆變器的側(cè)向輸出端口中依據(jù)周期獲取反饋數(shù)值，最終完成對(duì)PI反饋調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小功率光伏并網(wǎng)逆變器的控制。

2測試分析

本次測試主要是對(duì)小功率光伏并網(wǎng)逆變器控制效果進(jìn)行分析與驗(yàn)證。測試共分為兩組，一組為傳統(tǒng)的反激式逆變器控制方法，將其設(shè)定為傳統(tǒng)反激式控制測試組;另一組為本文所設(shè)計(jì)的逆變器控制方法，將其設(shè)定為SPWM電流并網(wǎng)控制測試組。兩組方法在相同的環(huán)境下同時(shí)進(jìn)行，對(duì)得出的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1測試準(zhǔn)備

在不同的SPWM電流瞬時(shí)值測試環(huán)境之下，搭建對(duì)應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)。首先，需要對(duì)SPWM電流瞬時(shí)值進(jìn)行調(diào)整與設(shè)定，實(shí)現(xiàn)逆變前后的比較。在比較的過程中，需要計(jì)算逆變器電流波形的總諧波畸變率，具體如下公式2所示：

公式2中：J表示總諧波畸變率， 表示逆變電流控制度， 表示瞬時(shí)系數(shù)。通過上述計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的總諧波畸變率。根據(jù)逆變器的總諧波畸變率，確定相對(duì)的控制范圍，完成之后，核查測試作用的設(shè)備以及系統(tǒng)是否處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，確保不存在影響最終測試結(jié)果的外部因素。準(zhǔn)備完成之后，開始測試。

2.2測試過程及結(jié)果分析

在上述所搭建的測試環(huán)境，開始進(jìn)行具體的測試。具體的測試過程如下圖1所示：

根據(jù)上述圖1設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，最終可以得出相對(duì)應(yīng)的測試結(jié)果，對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析，具體如下表2所示：

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)信息，最終得出實(shí)際的測試結(jié)果：在不同的電流給定值情況之下，對(duì)比于傳統(tǒng)的反激式控制測試組，本文所設(shè)計(jì)的SPWM電流并網(wǎng)控制測試組最終得出的畸變偏差相對(duì)較小，表明對(duì)并網(wǎng)逆變器的控制效果更佳，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

3結(jié)束語

綜上所述，便是對(duì)基于SPWM電流瞬時(shí)值的小功率光伏并網(wǎng)逆變器控制方法的設(shè)計(jì)與研究。其實(shí)，對(duì)比于傳統(tǒng)的控制方法，本文所設(shè)計(jì)的控制方法相對(duì)較為靈活、系統(tǒng)，在應(yīng)對(duì)復(fù)雜電力情況時(shí)，可以擴(kuò)大實(shí)際的控制范圍，利用T型濾波器進(jìn)行并網(wǎng)逆變拓?fù)涞目刂平Y(jié)構(gòu)，同時(shí)加強(qiáng)前饋SPWM電流瞬時(shí)值的調(diào)整控制，實(shí)現(xiàn)逆變器諧波的延伸，以此來實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)并網(wǎng)逆變器的實(shí)際控制效果。

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作者簡介：姓名：周烜 ? 出生年份：2001 年 5 月 ?性別：男 ?民族：漢，籍貫：內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市涼城縣 學(xué)歷：大學(xué)本科 ?職稱：無，主要研究方向：電力電子技術(shù)。