光伏并網(wǎng)逆變器限功率控制策略研究論文

1、1 / 55（類類 別別 : 全全日日制制碩碩士士研研究究生生題題 目目 ： 光光伏伏并并網(wǎng)網(wǎng)逆逆變變器器限限功功率率控控制制策策略略研研究究 英英文文題題目目：Research on Photovoltaic grid-connected inverter constrained production control strategy研研 究究生生 ：學(xué)學(xué)科科名名稱稱：電電氣氣工工程程指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師：碩碩士士學(xué)學(xué)位位論論文文分類號分類號: :學(xué)校代碼學(xué)校代碼: : 1012810128U D C :學(xué)學(xué) 號號: :2011180012820111800128I / 55摘 要太陽能是一種無

2、污染可再生的綠色能源。隨著全球能源不斷消耗以與環(huán)境污染日益嚴(yán)重，世界各國對太陽能的開發(fā)和利用越來越重視。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)得到了快速的發(fā)展，已經(jīng)由初期的離網(wǎng)型千瓦級發(fā)展到現(xiàn)在的并網(wǎng)型兆瓦級以與多機并聯(lián)發(fā)電，分布式光伏發(fā)電已經(jīng)開始大規(guī)模并網(wǎng)，新能源發(fā)電組成的微電網(wǎng)得到了研究與示應(yīng)用。文章分析了分布式并網(wǎng)發(fā)電和微電網(wǎng)中分布式電源控制技術(shù)，采用的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有 MPPT 和限功率兩種控制方式；逆變側(cè)采用解耦控制，較dq好的滿足了分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電和微電網(wǎng)光伏分布式電源注入公共電網(wǎng)的限制要求。本文以電力電子仿真軟件 MATLAB/SIMULINK 為平臺，在光伏組件 P-V 輸出特性基礎(chǔ)上對光伏

3、發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，主要分析了光伏 MPPT 和限功率兩種發(fā)電方式與其切換原理，雙級式光伏發(fā)電系統(tǒng)由 Boost 升壓電路和電壓源型變流器(VSC)組成，分析了前級 Boost 電路 MPPT 和限功率控制方案；對電壓源型變流器矢量控制技術(shù)進(jìn)行研究，闡述了光伏發(fā)電系統(tǒng)功率傳遞平衡原理，分析了逆變側(cè)的控制策略，建立了電壓源型變流器在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的前饋電流解耦動態(tài)數(shù)學(xué)模型。dq利用 MATLAB/SIMULINK 軟件搭建了光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，通過對太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真，驗證了對系統(tǒng)所設(shè)計 MPPT 和限功率控制方式的有效性，使變換器功率能夠在額定功率圍自由調(diào)節(jié)。同時用 Mod

4、Sim32 測試了組態(tài)軟件 MCGS 搭建的并網(wǎng)逆變器功率控制監(jiān)控系統(tǒng)。最后對論文進(jìn)行了總結(jié)，并對后續(xù)改進(jìn)工作提出了建議以與對光伏發(fā)電的前景做出了展望。關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；MPPT 和限功率；電壓源型變換器（VSC）；并網(wǎng)控制AbstractThe solar energy is non-pollution, renewable and green energy. With global energy being consumedand environment being polluted seriously, Countries around the world pay more attent

5、ion to the development and utilization of solar energy. Solar photovoltaic power generation technology has developed very well, already from the early off-grid KW level to the present grid-connected MW level and parallel multi-machine power generation.Large-scale distributed photovoltaic power gener

6、ation has been connected to the utility grid. Micro grid constructed by new energy power generation is being researched and demonstrated. The distributed power control technology is analyzed in distributed grid-connected power generation and Micro grid.There are two kinds of power control modes, MPP

7、T and the constrained power production,for photovoltaic grid-connected power generation system; decoupling control for the inverter side.All these satisfy the distributed photovoltaic grid-connected power generation and the photovoltaic distributed power in Micro grid with limited injection requirem

8、ents to the utility grid.Based on power electronic simulation software MATLAB/SIMULINK platform, photovoltaic power generation system based on the simulation is researched considering photovoltaic P-V output characteristic.Model mainly analyzes two kinds of power control modesMPPT and the constraine

9、d power productiontogether with the switching principle of two control modes. Two-stage photovoltaic power generation system includes the Boost booster circuit and voltage source converter (VSC).MPPT and the constrained power productioncontrol methods are illustrates and implemented in the Boost cir

10、cuit. VSC works based on vector control technology, besides the power transfer balance principle and the control strategy of VSC are learned.The current feed-forward decoupling dynamic mathematical model of VSC is established under the synchronization reference frame.dqUsing MATLAB/SIMULINK software

11、 to build the simulation model of photovoltaic power generation system, the simulation of solar photovoltaic grid power generation system validated the effectiveness of the power controller of MPPT and the constrained power production designed which can adjust converter freely within the III / 55sco

12、pe of power rating. At the same time configuration software MCGS of grid inverter power control system is tested with ModSim32. Finally, to do the summary, the subsequent improvement suggestions were advised and the prospect of photovoltaic power generation was put forward.KeyKey wordswords: :photov

13、oltaic power generation; MPPT and constrained power production; Voltage source converter (VSC); Grid control目 錄第一章緒論第一章緒論 1 11.1 選題背景與意義 11.2 國外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài) 21.2.1 國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài) 21.2.2 國光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài) 21.3 分布式發(fā)電中的限功率應(yīng)用 31.4 微電網(wǎng)中的限功率應(yīng)用 41.5 兩種限功率調(diào)節(jié)方式 61.5.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式 61.5.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式 61.6 課題主要研究容 7第二章光

14、伏并網(wǎng)限功率系統(tǒng)第二章光伏并網(wǎng)限功率系統(tǒng) DC/DCDC/DC 側(cè)設(shè)計側(cè)設(shè)計 9 92.1 光伏電池輸出特性與限功率控制原理 92.2 DC/DC 變換器分類與選取 102.2.1 DC/DC 變換器分類 102.2.2 DC/DC 變換器選取 122.3 BOOST電路 MPPT 和限功率控制設(shè)計 152.3.1 Boost 電路 MPPT 控制方法 152.3.2 Boost 電路限功率控制方法 152.4 本章小結(jié) 16第三章光伏并網(wǎng)限功率系統(tǒng)第三章光伏并網(wǎng)限功率系統(tǒng) DC/ACDC/AC 側(cè)設(shè)計側(cè)設(shè)計 17173.1 DC/AC 變換器分類與選取 173.1.1 PWM 電壓源換流器拓

15、撲分類 173.1.2 PWM 電壓源換流器的矢量控制原理 183.1.3 三相橋 VSC 主電路濾波 L/C 選取 193.2 DC/AC 控制系統(tǒng) 203.2.1 SVPWM 調(diào)制方式 213.2.2 坐標(biāo)變換 213.2.3 系統(tǒng)模型 223.2.4 電流環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計 243.2.5 電壓外環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計 263.3 本章小結(jié) 27第四章仿真結(jié)果與分析第四章仿真結(jié)果與分析 29294.1 濾波電路的類型與濾波特性 294.2 功率控制仿真 314.3 本章小結(jié) 35第五章監(jiān)控系統(tǒng)第五章監(jiān)控系統(tǒng) 36365.1 MCGS 系統(tǒng)介紹 365.2 MODBUS 協(xié)議以與 MODBUS 測試工

16、具 375.2.1 MODBUS 協(xié)議 375.2.2 MODBUS 測試工具 385.3 圖形界面 385.4 本章小結(jié) 40第六章總結(jié)與展望第六章總結(jié)與展望 41416.1 總結(jié) 416.1 展望 42參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn) 4343致致 4646作者簡介作者簡介 47471 / 55第一章 緒論1.1 選題背景與意義圖1-1太陽能電力將成為 21 世紀(jì)的主要能源1Fig. 1-1Solar power will become the main energy in the 21st century當(dāng)電力、煤炭、石油等化石能源迅速消耗枯竭，化石能源問題日益成為制約世界社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時，太

17、陽能作為可再生能源的重要一員，得到了各個國家的青睞，越來越多的國家開始實行“計劃” ，以光伏建筑一體化和光伏屋頂?shù)刃问介_發(fā)利用太陽能資源，形成了新的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。太陽能在可再生能源所占比例逐年增加，圖 1-1 顯示未來太陽能在能源供應(yīng)中所占比例。同時隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太陽能利用技術(shù)也趨于成熟和穩(wěn)定。目前太陽能的應(yīng)用較為廣泛的主要是太陽能供熱和太陽能發(fā)電兩個領(lǐng)域。從長遠(yuǎn)前景來看，光伏發(fā)電是最具潛力的戰(zhàn)略替代發(fā)電技術(shù)。其中利用光伏發(fā)電的形式有離網(wǎng)型光伏系統(tǒng)和并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)。其中并網(wǎng)型又包括大型光伏電站和分布式發(fā)電系統(tǒng)與微電網(wǎng)系統(tǒng)。分布式發(fā)電所占比重與日俱增，并且未來分布式光伏發(fā)電將會占到很到的電力

18、供應(yīng)比例，微電網(wǎng)也將作為智能電網(wǎng)的重要組成部分而被廣泛應(yīng)用。未來不能僅僅局限于分布式發(fā)電單元的基本功能和并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（電壓、電流、功率因數(shù)、孤島、諧波、閃變、短路能力）等傳統(tǒng)的規(guī)定，而是需要真正將分布式電源在大電網(wǎng)和微電網(wǎng)中作為整體電網(wǎng)的潮流單元來分層管理2。本文研究了限功率控制，以期望在分布式光伏發(fā)電管理系統(tǒng)和微電網(wǎng)功率控制中得到較好的應(yīng)用。1.2 國外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)1.2.1 國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)光伏并網(wǎng)逆變器功能已經(jīng)很完善，如多機并聯(lián)、獨立后備與并網(wǎng)發(fā)電兩用、多機組合群控、最大功率自動跟蹤、孤島效應(yīng)防止、遠(yuǎn)程調(diào)度管理等3。并網(wǎng)系統(tǒng)己經(jīng)在國際市場中占據(jù)了主導(dǎo)地位。在國外，布式光伏發(fā)

19、電主要應(yīng)用在城市屋頂并網(wǎng)、光伏建筑一體化和光伏聲屏障系統(tǒng)等方面。由于歐美日本等發(fā)達(dá)國家均實施了相應(yīng)的措施鼓勵居民投資屋頂光伏系統(tǒng)。因此，分布式并網(wǎng)系統(tǒng)的市場份額要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于集中式并網(wǎng)系統(tǒng)，在 IEA-PVPS項目成員國中就達(dá)到了 14:14。在微電網(wǎng)方面，歐盟重點研究多個微網(wǎng)連接到配電網(wǎng)的控制策略，協(xié)調(diào)管理方案，系統(tǒng)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)調(diào)度措施，以與微網(wǎng)對大電網(wǎng)的影響等容。美國在熱電聯(lián)產(chǎn)式微網(wǎng)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。日本目標(biāo)主要集中在研究間歇的可再生能源發(fā)電對微網(wǎng)控制的影響。1.2.2 國光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)國的光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)與國外先進(jìn)技術(shù)有一定差距，由于分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電功率的波動性，涉與氣象預(yù)測，

20、最大功率點跟蹤，逆變器效率，功率控制管理系統(tǒng)，使太陽能光伏發(fā)電廣泛接入大電網(wǎng)方面還不成熟。太陽能發(fā)電成本較高，我國新能源發(fā)電扶持力度不夠，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不足已支持大規(guī)模并網(wǎng)56，微電網(wǎng)沒有廣泛應(yīng)用，上網(wǎng)電價制度不健全等。我國光伏發(fā)電整體落后。目前我國國并網(wǎng)系統(tǒng)主要兩種發(fā)展方式7：1大型和超大型并網(wǎng)光伏電站系統(tǒng)。一般是由光照資源較好的偏遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)過高壓輸電網(wǎng)絡(luò)向大城市的負(fù)荷終端輸送，可參與電力系統(tǒng)調(diào)度。但是存在以下缺點：（1）市場因素決定了負(fù)荷分配和光伏電站建設(shè)成本等的變化，但是從偏遠(yuǎn)地區(qū)到負(fù)荷終端的輸電網(wǎng)絡(luò)不能隨意調(diào)整且投資成本大，容易造成輸電設(shè)備的投資浪費。（2）對于輸送到偏遠(yuǎn)地區(qū)的集中式光伏電站

21、由于遠(yuǎn)離負(fù)荷終端，相比于分布式發(fā)電為本地負(fù)荷供電輸電費用高。（3）對大電網(wǎng)系統(tǒng)中的光伏電站而言，由于光伏供電的不可靠行，容易造成大面積停電事故，對電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行造成了嚴(yán)重影響。3 / 552分布式發(fā)電和微電網(wǎng)。我國光伏組件產(chǎn)能過剩，國家加大了對光伏產(chǎn)業(yè)的扶持力度，擴(kuò)大需，未來幾年我國分布式光伏電站將會繼續(xù)增多。我國分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電面臨很大機遇。分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電的利用形式8：（1）自發(fā)自用，不向電網(wǎng)反送電力；（2）自用為主，余電上網(wǎng)；（3）接入公共配電網(wǎng)，電網(wǎng)收購，統(tǒng)購統(tǒng)銷。我國的小型分布式電源組成的微網(wǎng)的研究還是剛剛起步，如浙江省電力試驗研究院設(shè)計的浙江東福山島風(fēng)光柴海水淡化綜合系統(tǒng)工

22、程提出了交直流混合微網(wǎng)，綜合考慮最大化利用可再生能源減少柴油發(fā)電，同時兼顧蓄電池使用特性最大化延長使用壽命的運行策略，中新生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示工程微網(wǎng)系統(tǒng)等等。微電網(wǎng)技術(shù)和利用形式還處于探索階段。1.3 分布式發(fā)電中的限功率應(yīng)用逆功率保護(hù)控制系統(tǒng)本地負(fù)載通訊通訊DCACDCAC功率采集模塊通訊UTILITY GRIDPCCPinjection 0圖 1-2 分布式發(fā)電的逆功率保護(hù)Fig.1-2 Reverse power protection of distributed generation由于分布式光伏接入配電網(wǎng)將改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)的輻射式配電方式，配電網(wǎng)電壓管理問題是大規(guī)模分布式光伏發(fā)電發(fā)展

23、的最大挑戰(zhàn)之一9，因為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的不可控，大電網(wǎng)要求分布式電源只供應(yīng)本地負(fù)荷，限制其電能通過大電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)其他負(fù)荷。低壓配電網(wǎng)中的光伏發(fā)電裝置只準(zhǔn)滿足并網(wǎng)點以的負(fù)荷消耗。通過添加逆功率保護(hù)裝置，在負(fù)荷變化時，檢測并網(wǎng)點的電壓、電流、功率情況，通過限功率控制方式調(diào)節(jié)逆變器輸出，始終保持并網(wǎng)點部功率平衡。因為負(fù)載的投切時間短，逆變器的功率調(diào)節(jié)慢，并網(wǎng)點電壓會受到負(fù)荷突變沖擊，但在低壓配電網(wǎng)中容量配置中沖擊影響較小。這種逆變器動態(tài)調(diào)節(jié)方式相比于逆變器硬切除而使并網(wǎng)點光伏發(fā)電和負(fù)荷消耗功率匹配的方式，增加了靈活性，提高了供電質(zhì)量。1.4 微電網(wǎng)中的限功率應(yīng)用饋線A饋線B饋線CACDCDCAC微

24、型燃?xì)廨啓CPVPVDCACDCACPCCGACDCDCACUNITIY GRIDDCAC飛輪儲能光伏蓄電池齒輪箱風(fēng)力機Pinjection Pinjection_limitedDCDCDCAC光伏圖 1-3 微電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)Fig.1-3 micro grid power balance adjustment微電網(wǎng)通常包含分布式電源、儲能裝置和負(fù)荷。微電網(wǎng)中分布式電源具備的功能10：基本功能并網(wǎng)電流控制，直流電壓控制，電網(wǎng)同步；輔助功能無功補償、有源濾波、故障穿越、電網(wǎng)支撐（電壓、頻率） 。在微電網(wǎng)中除了分布式電源具備的基本功能外還要考慮分布式電源在微電網(wǎng)中的信息管理系統(tǒng)11121314。微電網(wǎng)

25、負(fù)荷分為常規(guī)負(fù)荷和敏感負(fù)荷，必要時常規(guī)負(fù)荷可被切除。微電網(wǎng)有兩種運行模式，孤島運行和并網(wǎng)運行。在孤島狀態(tài)，微電網(wǎng)所發(fā)電能用來滿足本地負(fù)荷需求，達(dá)到功率平衡。而在并網(wǎng)情況下，微電網(wǎng)吸收功率或向公共電網(wǎng)注入功率。微電網(wǎng)做為智能電網(wǎng)的一部分，用來平衡公共電網(wǎng)，同時降低成本，提高供電質(zhì)量如圖 1-3。微電網(wǎng)中分布式電源常見的控制方式：1下垂控制若需要通過電網(wǎng)或微電網(wǎng)向負(fù)載供電，且需要在不同電源之間實現(xiàn)功率均分，可通過使用“下垂控制”與其派生的控制方法來實現(xiàn)。其基本思路是復(fù)現(xiàn)傳統(tǒng)的同步發(fā)電機特性，也被稱為虛擬同步發(fā)電機控制方式15。一般來說，此類發(fā)電機與調(diào)速器控制的蒸汽渦輪相連，其控制策略為，輸出有功功

26、率增大時頻率降低，輸出無功功率增大時電壓幅值減小。下垂特性應(yīng)由有功功率分配與額定功率的大小而定，5 / 55無功功率也應(yīng)有類似的下垂特性，以保證無功功率的分配和均衡。模擬同步發(fā)電機的外特性，被稱虛擬同步發(fā)電機（VSG） ，具備調(diào)壓調(diào)頻功能。2微電網(wǎng)的 PQ 控制中小型分布式電源可以采用恒功率可控負(fù)荷外特性方式進(jìn)行并網(wǎng)，從而有效避免分布式電源直接參與電網(wǎng)饋線的電壓調(diào)節(jié)。該控制方法需要系統(tǒng)中有維持電壓和頻率的分布式電源或電網(wǎng)。該系統(tǒng)包括三個控制環(huán)：環(huán)電流控制環(huán)、外功率控制環(huán)和鎖相環(huán)11。鎖相環(huán)有多種控制方式，例如基于正交信號的相角檢測方法；基于自適應(yīng)濾波器的 PLL；基于 2 階廣義積分器的同步方

27、案等。這種控制方式不參與微電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)壓， PQ 控制方式相比于下垂控制和恒壓恒頻控制較簡單，適用于微電網(wǎng)中小容量的分布式電源，可以達(dá)到微電網(wǎng)功率平衡的目的。3恒壓恒頻控制方法16以恒定的頻率直接控制逆變器，以交流側(cè)出口電壓為調(diào)節(jié)對象，V/f采用交流電壓閉環(huán)控制，最終使輸出電壓和頻率穩(wěn)定在給定值附近。一般在微電網(wǎng)孤島狀態(tài)下使用這種控制方式，這時分布式電源作為主單元，可視為具有恒定頻率的電壓源，維持了整個系統(tǒng)的電壓、頻率穩(wěn)定。這種控制方式適用于大容量的分布式電源，并且應(yīng)該具備長時間運行的能力。在微電網(wǎng)中，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電受環(huán)境因素影響，功率波動大、單個系統(tǒng)容量大。配備儲能裝置時可應(yīng)用下垂控制、恒

28、壓恒頻、PQ控制，但儲能成本較高；微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)并聯(lián)時可以起到調(diào)峰作用，但并不是向電網(wǎng)注入功率越多越好，對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)來說，PV系統(tǒng)輸出電能的波動能夠影響微電網(wǎng)電壓和微電網(wǎng)運行質(zhì)量。隨著PV系統(tǒng)輸出容量的增加，在光照強度變化時，PV并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)追蹤最大功率點軌跡會產(chǎn)生波峰和波谷，而光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用的是電力電子器件，其運行慣性小，大電網(wǎng)對微電網(wǎng)所需電能的調(diào)節(jié)時間比PV系統(tǒng)波動時間長的多，因此依靠公共電網(wǎng)對含有高容量PV系統(tǒng)的微電網(wǎng)電能的波動調(diào)節(jié)將十分困難，所以微電網(wǎng)向公共電網(wǎng)滲透的功率過大時會引起公共電網(wǎng)穩(wěn)定性方面的問題。PV光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)該降低自身波動性，以減少微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)并

29、聯(lián)時的最大電能交換。具有限功率控制方式的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有削峰作用17 18，可減少微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)的互相依賴程度，提高系統(tǒng)的可靠性。這比只用儲能裝置調(diào)峰降低了成本，限功率控制的局限是只能向最大功率以下調(diào)節(jié)。對于波動性較大的光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電而言，為了限制波動，風(fēng)機可按恒功率和直流斬波限制功率；光伏可按調(diào)節(jié)PV組件輸入阻抗限制功率。限功率控制方式不參與調(diào)壓、調(diào)頻，只是滿足功率平衡要求發(fā)電。1.5 兩種限功率調(diào)節(jié)方式1.5.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式風(fēng)力發(fā)電具有波動性，機側(cè)即可以調(diào)節(jié)風(fēng)機的最佳葉尖速比和調(diào)節(jié)槳矩角使風(fēng)機保持最大風(fēng)能利用率，也可以使風(fēng)力發(fā)電機保持在恒功率運行狀態(tài)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)采

30、用背靠背變換器如圖 1-4，網(wǎng)側(cè)控制策略采用離網(wǎng)運行模式，也可采用并網(wǎng)運行模式。變換器的輸出電壓是直接控制的，沒用電流控制，需限流器防止電流過高。恒功率運行狀態(tài)，在風(fēng)速波動時，由于風(fēng)力發(fā)電機械轉(zhuǎn)矩慣性大，調(diào)節(jié)功率響應(yīng)慢，變換器部分功率可能產(chǎn)生較大的波動，控制圖 1-8 背靠背變換器中間直流電壓可以調(diào)節(jié)輸出到電網(wǎng)的功率，當(dāng)直流母線電壓低于額定直流母線電壓時，直流電壓控制器才作用。如果直流母線電壓高于額定直流電壓，直流斬波器將消耗過剩的功率。消耗的功率由負(fù)載決定。調(diào)速可在一定程度平衡功率。最終多余的功率將通過啟動斬波器使其在阻尼電阻上迅速消耗19。G模式切換SVM斬波器控制齒輪箱風(fēng)力機_變壓器并網(wǎng)

31、控制離網(wǎng)控制UTILITY GRID*,DCDCVVDCV*,P Q*dqV*dVPWMR圖 1-4 風(fēng)力發(fā)電功率控制結(jié)構(gòu)圖Fig.1-4 Wind power control structure1.5.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖 1-5，前級電路可通過控制 Boost 斬波電路，調(diào)節(jié) PV 系統(tǒng)的輸入電阻，使 PV 組件輸出不同的功率，Pconstrained 為限功率給定與 Ppv 功率比較使 PV 組件以 MPPT 或限功率運行?？烧{(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)20通常配備鉛酸蓄電池，鉛酸電池的儲能容量一般較小，在較大容量光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)時，使其工作在限功率控制模式

32、時，可降低蓄電池的選用容量。逆變系統(tǒng)并網(wǎng)時7 / 55可控制注入電網(wǎng)功率，孤島時可有效控制蓄電池不被過沖損壞。這種功率控制需要良好的能量管理系統(tǒng)。PWMpvPMPPT&CONSGRIDDC LOADSOCPVBoost斬波電路constrainedP圖 1-5 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1-5Photovoltaic grid system structure diagram1.6 課題主要研究容由于我國的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還不具備廣泛接入分布式光伏電站向電網(wǎng)饋能212223，在配電網(wǎng)升級之前，分布式光伏電站還是主要是以“自發(fā)自用，不向電網(wǎng)反送電力”為主。在金太伏電站項目中都加裝了逆功率保護(hù)系

33、統(tǒng)。同時，在微電網(wǎng)中需要靈活的功率控制方式，使光伏并網(wǎng)逆變器在（0MPP）任意一個功率等級工作，減少光伏發(fā)電系統(tǒng)的波動性，以盡量避免微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)交換峰值功率。本課題就光伏并網(wǎng)逆變器功率控制方式展開研究，具體研究其限功率控制方式。第一章 首先介紹了太陽能光伏發(fā)電國外應(yīng)用現(xiàn)狀，包括集中式電站、分布式電站和微電網(wǎng)中分布式電源的應(yīng)用。其次介紹了光伏分布式電源在配電網(wǎng)中的限功率方式；分布式電源限功率調(diào)節(jié)在微電網(wǎng)中的重要意義。最后闡述了微電網(wǎng)中具有功率波動性的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電限功率控制方式。第二章 在光伏電池 PV 特性曲線的基礎(chǔ)上闡述了 MPPT 和限功率控制原理，總結(jié)了 DC/DC 變換器分類，

34、選取 Boost 電路作為 DC/DC 變換環(huán)節(jié)，闡述了 Boost 電路的工作原理和參數(shù)計算方法，以 Boost 電路為基礎(chǔ)設(shè)計 MPPT 和限功率控制系統(tǒng)。第三章 針對雙級式光伏并網(wǎng)逆變器的限功率控制結(jié)構(gòu)，設(shè)計它的逆變部分，主要包括逆變電路的分類和矢量控制原理、交流側(cè)濾波電路和中間直流電容的選取原則，再以主電路參數(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計逆變部分的控制系統(tǒng)，包括調(diào)制方式、坐標(biāo)變換和系統(tǒng)模型，最后計算電壓環(huán)和電流環(huán)的 PI 控制參數(shù)。第四章 在 MATLAB 中搭建限功率并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)模型，比較了 LC 濾波和 L 濾波的電流波形，驗證了光伏并網(wǎng)逆變器 MPPT 和限制功率兩種工作模式輸出，與在光照強度變

35、化時抑制輸出功率的波動性。9 / 55第二章 光伏并網(wǎng)限功率系統(tǒng) DC/DC 側(cè)設(shè)計2.1 光伏電池輸出特性與限功率控制原理依據(jù)物理電子學(xué)理論分析可獲得光伏電池的單二極管等效電路與其數(shù)學(xué)模型，其中含有 5 個未知參數(shù)，、和，這 5 個參數(shù)與光伏電池溫度和光phIoIsRshRn照強度有關(guān)，但光伏電池廠商并不提供這 5 個未知參數(shù)，確定比較困難，不適合于工程應(yīng)用。廠商一般提供標(biāo)準(zhǔn)測試條件下 5 個參數(shù)、 、和，STC（）ocVscImImVmP工程上利用這些參數(shù)建立了適合于光伏系統(tǒng)設(shè)計的工程用數(shù)學(xué)模型24。(3-1)11VSCIIe(3-2)ococmVVVscmscIII(3-3)11lnoc

36、V(3-4)refTTT(3-5)refSSS(3-6)=1scscrefSIIa TS(3-7)ln() (1)ococVVeb Sc T(3-8)1mmrefSIIa TS(3-9)ln1mmVVeb Sc T上式，自然對數(shù)底數(shù) 約為；補償系數(shù)， 的常用推薦值為e2.71828abc，。10.0025aC120.005/bWm10.00288cC根據(jù)光伏電池的通用工程模型與其數(shù)學(xué)公式在 MATLAB 中仿真，設(shè)定開路電壓為360V，短路電流 15.3A，最大功率點電壓 280V，最大功率點電流 14.3A，輻照度在、時，組件溫度時的 P-V 特性曲線如圖 2-121000/mW2900/m

37、W2800/mW25 C050100150200250300350400010002000300040005000 21000/W m2900/W m2800/W mPconstrained電壓/V功率/W圖 2-1 光伏陣列 PV 輸出特性曲Fig. 2-1 Curve of PV array power-output針對光伏組件的 PV 特性曲線，有 MPPT 控制和限功率控制兩種控制方式。本課題考慮了并網(wǎng)逆變器直流電壓利用率和 PV 組件直流電壓等級，選用雙級式光伏并網(wǎng)逆變器。雙級式光伏并網(wǎng)逆變器，最大功率跟蹤和限功率控制在接 DC/DC 電路中實現(xiàn)，逆變并網(wǎng)控制在逆變回路完成。2.2

38、DC/DC 變換器分類與選取2.2.1DC/DC 變換器分類1直接變換電路直接 DC-DC 變換電路又稱為直流斬波電路。單象限直流斬波電路25，有六種基本類型，分別是降壓斬波器（Buck 電路） ，升壓斬波電路（Boost 電路） ，升降壓斬波電路（Buck-Boost 電路） ，Cuk 電路，Sepic 電路和 Zeta 電路。此外還有雙象限電路（如圖 2-2d） 、四象限斬波電路如單相全橋拓?fù)潆娐?。Boost 電路稱為升壓型斬波電路，平均直流輸出電壓高于直流輸入電壓。升壓型電路輸入端串聯(lián)電感，可視為電感輸入電路或近似于電流源電路，而出端并聯(lián)L濾波電容以構(gòu)成電壓型負(fù)載26。Buck 型電路是

39、降壓型電路，與 Boost 電路在拓?fù)渖鲜菍ε缄P(guān)系， Buck 電路輸入端并聯(lián)電容可視為電壓源電路，輸出串聯(lián)電感以構(gòu)dC成電流型負(fù)載。直接變換電路常見拓?fù)淙鐖D 2-2。11 / 55 CVDLsiUoURoCVDLsiUoURdCa. Boost 電路 b. Buck 電路 CVDLiUoURsCVDiUoUs+-c. Buck-Boost 電路 d. 雙象限電壓源電路圖 2-2 直接變換電路常見拓?fù)銯ig. 2-2Direct conversion circuit topology2間接變換電路間接 DC-DC 變換電路也稱隔離型 DC-DC 變換電路。隔離型 DC-DC 變換電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

40、主要有反激電路、正激電路、半橋電路和全橋電路。隔離型 DC-DC 變換器的功率等級與電路拓?fù)湎嚓P(guān)。反激電路、正激電路、半橋電路的功率等級在數(shù)百瓦到數(shù)千瓦之間。全橋電路功率等級在數(shù)百瓦到數(shù)百千瓦。典型應(yīng)用為高頻諧振變換器利用軟開關(guān)技術(shù)，這提高了電力電子變換器的效率，降低了散熱要求，減小了散熱器的尺寸和重量。常見的實現(xiàn)功率開關(guān)管的諧振軟開關(guān)技術(shù)27有準(zhǔn)諧振電路（ZVS 或 ZCS） 、零開關(guān) PWM 電路（ZVS-PWM 或 ZCS-PWM） 、零轉(zhuǎn)換 PWM 電路（ZVT 或 ZCT） 。其中準(zhǔn)諧振電路電壓或電流波形為正弦波且幅值很大，需要采用脈沖頻率調(diào)制控制方式（PFM） ，通過改變輸出阻抗以

41、達(dá)到調(diào)節(jié)輸出功率的目的。而零轉(zhuǎn)換 PWM 電路，需要輔助功率器件，軟開關(guān)也僅用于主功率器件的零電壓轉(zhuǎn)換或零電流轉(zhuǎn)換。移相控制全橋軟開關(guān)變換器2829在不增加或很少增加元器件的前提下，實現(xiàn)了零開關(guān) PWM 控制，零開關(guān) PWM 電路中電壓和電流基本為方波，開關(guān)管承壓明顯降低，采用開關(guān)頻率固定的 PWM 控制方式，可以輸出大功率、高頻化，在通信電源領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛。在移相控制全橋軟開關(guān)變換器過引入超前橋臂和滯后橋臂概念，超前橋臂只能實現(xiàn) ZVS，滯后橋臂可以實現(xiàn) ZVS 或 ZCS。在 0 狀態(tài)恒流模式原邊電流為恒流源情況下，重載時，前后橋臂都可以實現(xiàn) ZVS，輕載滯后橋臂難以實現(xiàn) ZVS，但是在低

42、壓重載情況下，副邊占空比丟失尤為明顯，不能滿足額定電壓輸出，因此重載時存在滯后橋臂實現(xiàn) ZVS 和副邊占空比丟失的矛盾；而采用輔助諧振網(wǎng)絡(luò)的全橋拓?fù)淇梢詫崿F(xiàn)超前橋臂和滯后橋臂在較寬的負(fù)載條件下的 ZVS，同時降低變壓器副邊占空比丟失，提高了變換器的效率和輸出電壓調(diào)節(jié)圍。在 0 狀態(tài)電流復(fù)位模式即原邊電流為零情況下，滯后橋臂實現(xiàn) ZCS，ZVZCS PWM 不存在原邊環(huán)流，提高了變換器的效率?？梢允棺儞Q器在寬負(fù)載和輸入電壓變化圍實現(xiàn)滯后橋臂的零電流開關(guān)。 基本的 ZVS PWM 全橋變換器 采用輔助電流源網(wǎng)絡(luò)的全橋變換器 采用飽和電感網(wǎng)絡(luò) 整流二極管電壓震蕩抑制電路圖 2-3 諧振軟開關(guān) ZVS

43、 全橋變換器Fig. 2-3 The resonant soft switching full bridge ZVS converter2.2.2DC/DC 變換器選取光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中采用 Boost 非隔離 DC/DC 變換器，Boost 電路具有效率高，易于實現(xiàn)控制等優(yōu)點。在 Boost 升壓 DC-DC 變換器，借助于 DC-DC 實現(xiàn)最大功率點跟13 / 55蹤，既保持了升壓功能，又實現(xiàn)了最大功率點跟蹤。中間直流電壓由逆變側(cè)電壓外環(huán)控制，使逆變側(cè)保持為直流穩(wěn)壓源特性，直流母線電壓控制速度應(yīng)快于 MPPT 控制30。Boost 升壓 DC-DC 變換器。該電路也存在電感電流連續(xù)和電感電流斷

44、續(xù)兩種工作過程。光伏陣列1C2C1VD2VD1LSPWMMPPT&CONSPpvPconstrained圖 2-4 光伏陣列選用的 Boost 升壓電路Fig.2-4 Boost booster circuit ofPhotovoltaic array電流連續(xù)下的外特性分析：電流連續(xù)指輸入電感中電流保持連續(xù)。存在關(guān)系式電壓增益LLi(2-1)011ViUAUD輸入電流處于臨界連續(xù)狀態(tài)時有Li(2-2)2iLdcU DTIILCCM 狀態(tài)下的電流增益(2-3)1oILIADI 輸出電流臨界連續(xù)值1ocI (2-4)0112iocdcU DD TIIDL升壓電感的選擇L (2-5)02io

45、cU DD TLI10.20.3ococII濾波電容的選擇C (2-6)220020=2U D DCL U f按上述公式計算并在 MATLAB 中試湊，Boost 主電路取 PV 側(cè), Boost1520CF升壓電感。10.4LmH00.250.50.7511.251.500.250.50.751D ooc2m/IIio/0.25UU io/0.50UU io/0.80UU 電流斷續(xù)區(qū)電流連續(xù)區(qū)圖 2-5 為參變量時的升壓型電路外特性o/iUUFig. 2-5for the type of booster circuit external characteristic parametero/i

46、UU對于直流開關(guān)電源設(shè)備，輸出電壓為恒值，在產(chǎn)生變化時通過調(diào)節(jié) D 值來oUiU維持不變。以為恒值時的電路外特性如圖 3-5。oUoU將式(2-1)代入(2-4)臨界連續(xù)電流用表示：2ocI(2-7)2o022ocU DD TIL時，有最大值：=1 3D2ocI(2-8)o2m227ocU TIL用表示2ocI2mocI(2-9)22oc2m0274ocIIDD當(dāng)，電流斷續(xù)有ooc2II(2-10)12oioioocm4/-1/27DUUUUII虛線右側(cè)為電流連續(xù)區(qū)，左側(cè)為電流斷續(xù)區(qū)，在斷續(xù)區(qū)為保證為定值，o/iUU占空比應(yīng)隨變化。DoI15 / 552.3Boost 電路 MPPT 和限功率

47、控制設(shè)計2.3.1Boost 電路 MPPT 控制方法擾動觀察法（爬山法）是 MPPT 方法中應(yīng)用較為廣泛的一種方法。常規(guī)的擾動觀察法又分為電壓干擾法和占空比干擾法。在 Boost 電路中，穩(wěn)態(tài)時負(fù)載端電壓和LV光伏電池 PV 端輸出電壓存在如下關(guān)系：PVV(2-11)(1)PVVVD因此 DC/DC 變換器開關(guān)占空比決定光伏電池輸出電壓，控制占空比可調(diào)節(jié)DD光伏電池的輸出電壓，從而實現(xiàn) MPPT 控制。圖 3-2 為 P&Q 法控制流程圖31 ，在光伏電池輸出功率在最大功率點左側(cè)時，占空比向減小方向移動；光伏電池輸出功率在最大功率點右側(cè)時，占空比向增大方向移動。這與電壓擾動觀察法的電

48、壓移動方向一致。設(shè)定占空比初始值檢測輸出電壓 ，輸出電流nVnIDDD計算nP()nnnPV I1nnPPDD YN圖 2-6 占空比 P&Q 控制流程圖Fig.2-6 Duty ratio P&Q control flow chart2.3.2Boost 電路限功率控制方法如果給定限功率大于 PV 輸出功率，經(jīng) MPPT 模塊和限功率 PI 調(diào)節(jié)后，小于，占空比輸出取，MPPT 模塊保持周期擾動實現(xiàn)最大功PVMPPTdPVMPPTdPVMPPTd率點跟蹤如果給定限功率小于 PV 輸出功率，經(jīng) MPPT 模塊和限功率 PI 調(diào)節(jié)后，小于，占空比輸出取，PV 陣列輸出電壓大于，即

49、在最大PV CONSdPVMPPTdPV CONSdmV功率點右側(cè)運行，同時使 MPPT 停止擾動，保持不變，當(dāng)給定限功率再次小PVMPPTd于 PV 輸出功率時，MPPT 模塊在基礎(chǔ)上繼續(xù)尋優(yōu)。PVMPPTdENMPPTPVvPVi-PV CONSpPVpPV CONSdminPIPV MPPTdPWM+-圖 2-7 MPPT 和限功率兩種工作模式控制原理圖Fig.2-7MPPT two working mode and the limit of power control principle diagram-K-1s-K-132-K-1KpKi圖 2-8 PI 控制器Fig.2-8 PI

50、Controller圖 4 所示為限功率占空比 PI 控制3233，根據(jù) PV 輸出功率和限功率給定差值，線性調(diào)節(jié)使占空比在 0-1 之間線性調(diào)節(jié)，在限功率時，PI 將占空比調(diào)至小于 MPPT占空比輸出。在 MPPT 工作模式時，PI 將限功率占空比調(diào)節(jié),至飽和狀態(tài)。是去飽cK和控制參數(shù)。在占空比輸出在飽和限制時，不起作用。如果積分器輸出飽和，cK支路反饋，使積分器輸出在飽和值，防止積分器輸出無窮大。cK2.4 本章小結(jié)在 PV 特性曲線的基礎(chǔ)上，闡述了 MPPT 和限功率控制原理。在雙級式并網(wǎng)逆變器的基礎(chǔ)上闡述了 DC/DC 變換器分類與其應(yīng)用，并說明了 Boost 電路實現(xiàn)的功能（MPPT

51、 和升壓） ，對隔離型 DC/DC 變換器軟開關(guān)技術(shù)進(jìn)行了概括，其中軟開關(guān)全橋移相變換器應(yīng)用較為廣泛，對其中 4 中典型電路做出了分析比較。最后選取了Boost 升壓電路，選取了擾動觀察法和限功率控制方法一起構(gòu)成 Boost 電路的控制17 / 55系統(tǒng)，闡述了兩種功率控制模式的切換原理，并對限功率控制器做出了解釋說明。第三章 光伏并網(wǎng)限功率系統(tǒng) DC/AC 側(cè)設(shè)計3.1 DC/AC 變換器分類與選取應(yīng)用于電壓源換流器中的功率開關(guān)管主要有晶閘管（SCR） ，電力晶體管（GTR） ，可關(guān)斷晶閘管（GTO） ，電力場效應(yīng)晶體管（MOSFET） ，絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT） 。其中 SCR 為

52、半控型器件依靠電網(wǎng)換相，被用于有源逆變電路中，相比自關(guān)斷功率管，適用于大容量場合中，如交流串級調(diào)速系統(tǒng)、直流可逆電力拖動系統(tǒng)、高壓直流輸電等領(lǐng)域34。GTR，GTO，MOSFET，IGBT 均為自關(guān)斷器件，GTO，IGBT 適用于大功率場合，另外集成門極換相晶閘管（IGCT） 是在 GTO 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它同時具有 IGBT 和 GTO 的優(yōu)點，是一種比較理想的適用于中、高壓大功率的開關(guān)器件35。因為可以實現(xiàn)自換相，自關(guān)斷器件同樣適用于無源逆變電路。采用 PWM 技術(shù)，這些自關(guān)斷器件實現(xiàn)了電能的靈活控制。3.1.1PWM 電壓源換流器拓?fù)浞诸惐?-1 三相逆變器拓?fù)浔容^Table3-1

53、Three-phase inverter topology三相大功率優(yōu)點缺點兩電平變換器針對三相電路，控制簡單諧波較大，電磁干擾大二極管箝位型多電平變換器不需要變壓器、箝位電容，能夠?qū)崿F(xiàn)四象限運行所使用箝位二極管較多，直流電容電壓平衡控制難，主開關(guān)器件容量不等飛跨電容型多電平變換器不存在開關(guān)管電壓不均衡和二極管反向恢復(fù)特性問題，能夠?qū)崿F(xiàn)四象限運行箝位電容電壓平衡控制困難。逆變系統(tǒng)體積大，電容的工作特性存在差異，難以保持系統(tǒng)穩(wěn)定性級聯(lián)型多電平變換器電路拓?fù)浜唵?，無鉗位二極管，無電容電壓平衡問題；需要多個獨立直流源，網(wǎng)側(cè)多重隔離移相變壓器制造復(fù)雜，成本高，且不易實現(xiàn)四象限運行。本課題針對低壓配電網(wǎng)

54、逆變器進(jìn)行控制研究，主要研究三相拓?fù)潆娐?。三相逆變器拓?fù)浔容^如表 3-1。經(jīng)過優(yōu)缺點比較，本課題針對中功率的光伏逆變器進(jìn)行控19 / 55制分析，以兩電平拓?fù)錇槔瑢崿F(xiàn)逆變控制。三相逆變電路的主要應(yīng)用領(lǐng)域：柔性交流輸電（FACTS） ；高壓直流輸電（HVDC） ；有源電力濾波(APF)；無功補償(STATCOM)；統(tǒng)一潮流控制器（UPFC） ；超導(dǎo)磁能儲存（SMES） ；四象限交流電動機驅(qū)動系統(tǒng)；太陽能、風(fēng)能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電35。3.1.2 PWM 電壓源換流器的矢量控制原理PWM 電壓源換流器的優(yōu)良性能：網(wǎng)側(cè)電流為正弦波；網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)控制；電能雙向傳輸；較快的動態(tài)控制響應(yīng)。由于電能的雙

55、向傳輸36，當(dāng) PWM 電壓源換流器從電網(wǎng)吸取電能時，其運行于整流狀態(tài)。當(dāng) PWM 向電網(wǎng)輸送電能時，其運行于有源逆變工作狀態(tài)。PWM 電壓源換流器網(wǎng)側(cè)電流與功率因數(shù)可控，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可被用于有源電力濾波器和無功補償。PWM 電壓源換流器的運行狀態(tài)，穩(wěn)態(tài)情況下，若忽略諧波，電壓源換流器交流電壓的基波分量為與電網(wǎng)電壓同頻的正弦波，因此可得換流器穩(wěn)態(tài)等效電路圖 3-1。siRLsucu圖 3-1 電壓源換流器并網(wǎng)發(fā)電等效電路圖Fig.3-1Voltage source inverter hooked up to the equivalent circuit diagram設(shè)電網(wǎng)電壓，換流器交流電壓為

56、，簡化分析，忽略電感阻，以電網(wǎng)電壓sucuRA 相電壓為相位參考，即有(3-1)0ssccUUUU于是(3-2)cossinjcscsUUUILL 以整流狀態(tài)下有功功率為正，容性無功為正，則(3-3)acacResin(cos )ImscsssscssU UPU ILU UUQU IL 控制換流器交流電壓的幅值和相位角，可以分別獨立控制換流器與電網(wǎng)交換的cU無功功率和有功功率，使電壓源換流器工作于四象限，如圖 3-2。通過對網(wǎng)側(cè)電流的控制，實現(xiàn)換流器的四象限運行。A 感性無功補償 B 單位功率因數(shù)整流C 容性無功補償 D 單位功率因數(shù)逆變圖 3-2 電壓源換流器矢量控制技術(shù)Fig.3-2The

57、 voltage source inverter vector control technology3.1.3 三相橋 VSC 主電路濾波 L/C 選取VSC 系統(tǒng)中，交流電感的選取十分重要，交流電感的取值不僅影響到電流環(huán)的動、靜態(tài)響應(yīng)，而且制約著 VSR 輸出功率、功率因數(shù)與直流電壓。（1）輸出功率與電感之間的關(guān)系三相 VSC，采用空間矢量 SVPWM 控制，則 M=。忽略 VSC 損耗，則3 3(3-4)3cos23sin233mmmmpE IqE IM三相 VSC 交流側(cè)有功功率p三相 VSC 交流側(cè)無功功率q(3-5)22222dc1sincos +cossin+32mmmmEEVEL

58、p 或(3-6)22222dc1sincos +cossin+32mmmmEEVELq 表 3-2 給出了采用 SVPWM 三相 VSC 交流側(cè)電壓矢量端點在四個特殊工作點時，滿足交流側(cè)有功功率或無功功率指標(biāo)時某一相的電感上限值，其中，為pqdc2mVEmE網(wǎng)側(cè)相電壓峰值。表 3-2 特殊工作點（A、B、C、D）三相 VSC 電感上限值Table3-2 Special working point (A, B, C, D) three-phase VSC inductance on the threshold特殊工作點ABCD9009018021 / 55、取值pq與狀態(tài)0p 0q 0p 0q

59、0p 0q 0p 0q L 2dc332mmEE Vq22dc392mmEVEp2dc3+ 32mmEE Vq22dc392mmEVEp（2）諧波抑制與電感之間的關(guān)系電感取值圍(3-7)dcdcdcmax23223mmsmVEE TVLViI其中需滿足(3-8)dcmax2dc3 234mmsmVEETiIV（3）直流側(cè)電容的設(shè)計一般而言，從兩個方面來設(shè)計直流側(cè)電容：中間直流電壓環(huán)的跟隨性能指標(biāo)和抗擾性能指標(biāo)， VSC 直流側(cè)電容越小，逆變側(cè)調(diào)節(jié)速度快速；VSC 直流側(cè)電容越大，直流側(cè)負(fù)載擾動時帶來的功率震蕩越小。VSC 直流電壓快速調(diào)節(jié)的電容設(shè)計：(3-9)*0.74rLetCRVSC 直流

60、電壓抑制直流側(cè)電源擾動時的電容設(shè)計：(3-10)m12LeCV R為中間電容電壓上升至額定直流電壓時間，折中考慮交流濾波電感，*rt=25mHL中間濾波電容。2=350CF3.2 DC/AC 控制系統(tǒng)光伏并網(wǎng)逆變器通常由電壓環(huán)和電流環(huán)控制，電流環(huán)的控制方式較多有 PI 調(diào)節(jié)控制、PR 諧振控制、無差拍控制、重復(fù)控制、模糊控制等。本課題電壓環(huán)和電流環(huán)均采用 PI 控制。逆變側(cè)控制環(huán)上的環(huán)節(jié)較多，其中包括脈沖調(diào)制方式；坐標(biāo)變換；有功分量和無功分量解耦；電流環(huán)、電壓環(huán) PI 控制器；最后在考慮 LC 濾波器的濾波特性基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真分析。3.2.1 SVPWM 調(diào)制方式采用 SVPWM 控制時，相電壓幅值條件和線電壓幅值條件：(3-11