基于電流源型控制的并網(wǎng)逆變控制的研究

題目：基于電流源型控制的并網(wǎng)逆變控制的研究 -24-第1章緒論進(jìn)入到21世紀(jì)之后，全球的經(jīng)濟(jì)的快速增長導(dǎo)致能源消耗急劇增加，人類社會正面臨著化石燃料短缺和生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重污染的問題。隨著思維世界的不斷發(fā)展，能源環(huán)境問題成為世界普遍關(guān)注的話題，其理論及實(shí)踐成果也日益多元。其中可再生能源一般可以分為風(fēng)能、太陽能、海洋能、水能以及地?zé)崮艿?，隨著科學(xué)不斷發(fā)展進(jìn)步，其實(shí)踐探索也不斷延伸，產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟(jì)效益正在對社會發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。1.1光伏發(fā)電的前景太陽能之所以特別吸引人，原因就在于太陽能的以下幾個優(yōu)點(diǎn)：儲能巨大；取之不盡；干凈、清潔的能源；隨處可得、不存在地域限制。從光照強(qiáng)度分析來看，太陽光照能夠達(dá)到1.38kW/m2，而地球接受的能量約占70%以上，其余的都在傳輸過程中被消耗。由于太陽本身壽命可以達(dá)到幾十億年，對于人類短暫的生命而言，基本上屬于無窮無盡。所以，可以將太陽能視為“不竭能源”。因?yàn)樘柵c地球的距離約有1.5×108km,因此，對人體及地球上其他生命有害的放射能不會輻射到地球上，對地球上的生命不會造成影響。另外，引起地球變暖和造成地球環(huán)境污染的二氧化碳等有害的物質(zhì)也不會在太陽能的使用過程中產(chǎn)生，故太陽能是一種干凈、清潔的能源。太陽能與火力發(fā)電及原子能發(fā)電相比最大的優(yōu)點(diǎn)就是隨處可得，沒有明顯的地域差別，是一種無所不在、隨處可得的能源。而能量密度低則是太陽能的最為明顯的缺點(diǎn)，而且太陽能容易受氣候條件的影響，不具備儲能功能。因此，對于大容量的太陽能發(fā)電裝置，可以附加儲能設(shè)備進(jìn)行儲能，或者并入交流電網(wǎng)進(jìn)行能量互補(bǔ)。然而，太陽能發(fā)電本身雖然沒有對環(huán)境造成污染，但光伏電池、電力電子變換裝置的制造過程仍會產(chǎn)生環(huán)境污染。常規(guī)能源的危機(jī)，促使各國都十分重視太陽能、風(fēng)能等新能源及可再生能源的發(fā)展。據(jù)歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(EPIA)的統(tǒng)計(jì)，2009年全球新增裝機(jī)容量達(dá)7.2GW，比2008年的5.5GW增加了31%。2009年末全球光伏市場的強(qiáng)勁勢頭保持到了2010年，2010年全球光伏裝機(jī)容量達(dá)到18.2GW，光伏產(chǎn)業(yè)再次迎來了高速發(fā)展的時代。2009年，中國也新增了140MW以上的光伏裝機(jī)容量，相比較于2008年20MW的裝機(jī)容量而言翻了七倍，隨著我國政府對可再生能源的重視，我國光伏安裝量成倍的增長，中國必將成為全球光伏市場的中堅(jiān)力量。歐洲光伏工業(yè)協(xié)會和國際綠色和平組織在2006年9月發(fā)表了SolarGeneration報告，圖1-1列出了光伏發(fā)展的具體指標(biāo)。圖1-1歐洲光伏工業(yè)協(xié)會和國際綠色和平組織預(yù)測光伏發(fā)展的具體指標(biāo)隨著世界能源研究及創(chuàng)新腳步不斷發(fā)展，我國的光伏發(fā)電也取得極為顯著的成果，并在推廣領(lǐng)域得到極大的應(yīng)用。目前，我國出口的太陽能電池已經(jīng)位居世界第一，98%的產(chǎn)品用于國際出口，在世界同類產(chǎn)品中占據(jù)極為重要的地位。以后在政策激勵和生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步的環(huán)境下，中國的太陽能光伏市場能朝著更好的方向前進(jìn)。圖1-2列出了中國光伏發(fā)展路線圖的綜合指標(biāo)。圖1-2中國光伏發(fā)展路線圖的綜合指標(biāo)1.2本文的選題意義和主要研究內(nèi)容1.2.1本文的選題意義人類社會進(jìn)入到21世紀(jì)，面臨著化石燃料短缺和生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重污染的雙重考驗(yàn)。廉價的石油時代已經(jīng)結(jié)束，逐步改變能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展可再生能源已逐漸成為人們的共識。從光伏發(fā)電來看，光伏并網(wǎng)逆變器的生產(chǎn)及應(yīng)用是其核心環(huán)境，直接電流控制實(shí)現(xiàn)起來更加直接和簡單，間接電流控制需要控制兩個相互耦合的參數(shù)，因此直接電流控制目前使用范圍更廣。對于并網(wǎng)逆變器直接電流控制的研究對于高效的利用可再生能源具有重要的意義。1.2.2本文主要研究內(nèi)容1.太陽能光伏發(fā)電的基本概念2.闡述并網(wǎng)逆變控制的常態(tài)方法，重點(diǎn)對PQ電流控制、電流滯環(huán)控制等方法進(jìn)行分析探討。3.研究探討相應(yīng)的控制方法，采取仿真分析方法，對其可行性及實(shí)踐性進(jìn)行研究。根據(jù)上述的研究內(nèi)容，本文內(nèi)容安排如下：第一章從國內(nèi)光伏發(fā)電的前景及現(xiàn)狀入手進(jìn)行分析，闡述課題的意義、目的及內(nèi)容，為正式進(jìn)入研究做好前期鋪墊。第二章主要對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)闡述。第三章闡述相關(guān)研究理論，搭建并網(wǎng)逆變的仿真模型；對兩種滯環(huán)控制方式進(jìn)行仿真分析，從而確定其相關(guān)性；構(gòu)建PQ電流仿真模型，進(jìn)行相關(guān)性分析，從而確定其可行性，有針對性的研究制定相應(yīng)的策略。第四章總結(jié)本文內(nèi)容，指出不足，并對未來進(jìn)行展望。第2章光伏發(fā)電系統(tǒng)2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)發(fā)電方法相比，光伏發(fā)電屬于新型能源技術(shù)，它利用太陽能電池裝置將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，從而為各領(lǐng)域提供大量的清潔能源。從實(shí)踐效果來看，光伏發(fā)電具備良好的智能化、信息化及可再生性。一般由光伏陣列、并網(wǎng)逆變器以及蓄電池等部分組成，具有簡便易行、清潔高效、再生環(huán)境等功能。圖2-1光伏發(fā)電系統(tǒng)組成圖2.1.1光伏陣列光伏陣列是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它由多個獨(dú)立的光伏組件構(gòu)成，由于單獨(dú)的光伏組件電流小、輸出電壓低、功率不足，因而要將其連接起來。這些組件的連接形式有串聯(lián)和并聯(lián)，最終連接成的轉(zhuǎn)換裝置輸出功率較大。光伏電池是一種非線性的電路，兩個或者多個光伏組件的連接，就形成了光伏陣列。當(dāng)這些電池在相同狀態(tài)下工作時，那么每個電池的輸出狀態(tài)均相同。此時就可以看作是線性系統(tǒng)而符合疊加原理。具體需要多少個組件及如何連接組件與所需電壓（電流）及各個組件的參數(shù)有關(guān)。對于光伏陣列而言，光伏組件是最小的可換單元，一般情況下，大量的采取電池片密封組裝而成。電池背面使用軟性物品封裝，正面使用退水玻璃加罩，整體材質(zhì)由晶硅電池構(gòu)成。2.1.2智能控制器①使用了單片機(jī)和專用軟件，實(shí)現(xiàn)了智能控制；②放電控制的修正是由蓄電池放電率特征準(zhǔn)確修正的。放電率曲線修正的控制點(diǎn)便是放電終了電壓，它將電壓控制過放的精確性差的特點(diǎn)進(jìn)行了回避，這一點(diǎn)保證了電池的終了電壓與放電率成一一對應(yīng)的關(guān)系，這極大的符合了蓄電池的放電特點(diǎn)；③自動控制范圍廣：從其控制器的智能化特征來看，具有過度放電、過載保護(hù)以及電子短路等功能；在具體應(yīng)用過程中，如果零部件始終保持完好，那么保險系統(tǒng)就始終不會發(fā)生故障。④通常情況下，主回路以串聯(lián)方式進(jìn)行PWM，因而具有極高的充電效率；由于回路電壓損失極小，在一定程度上會加強(qiáng)對電池的保護(hù)，從而能夠提升其使用壽命。溫度同樣是電池使用的關(guān)鍵，因此還同時具有精度較高的溫度自動控制系統(tǒng)；⑤直觀的LED發(fā)光管指示當(dāng)前蓄電池狀態(tài)，讓用戶了解使用狀況；⑥將工業(yè)級芯片用于帶I工業(yè)級控制器，使整個系統(tǒng)能夠在任何環(huán)境下都保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)；特別是晶振定時控制的應(yīng)用，極大提升其穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度；⑦采用E方存儲器的方法對各控制點(diǎn)進(jìn)行記錄，這種方法較電位器調(diào)整控制的方法消除了震動而產(chǎn)生的偏位、溫漂而產(chǎn)生的誤差，使設(shè)置更加數(shù)字化，提高準(zhǔn)確性與可靠性。2.1.3蓄電池一般情況下，常用的蓄電池有鉛酸和膠體電池兩種，隨著能源載體小型化的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)鎳鎘電池及鋰電池，其主要作用是能夠儲存能量，能夠在光照強(qiáng)烈的條件下，將太陽能轉(zhuǎn)化并儲存起來，從而實(shí)現(xiàn)太陽能的全天候應(yīng)用，使得太陽能源有更為廣泛的應(yīng)用空間。2.1.4并網(wǎng)逆變器逆變器的主要功能是將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，在整個能源體系中只是做為調(diào)整裝置存在，一般分為升壓電路及逆變橋式回路兩個部分。從其構(gòu)成來看，逆變器主要是由半導(dǎo)體器件構(gòu)成，通過大量的開關(guān)并聯(lián)而成，按照相應(yīng)的操作規(guī)律，使直流電轉(zhuǎn)化為交流電。從其具體功能分類看，升壓回路主要作用是將直流電壓控制在標(biāo)準(zhǔn)輸出范圍之內(nèi)，而逆變橋式回路主要是將直流電壓轉(zhuǎn)化為常用交變電壓。但從實(shí)際應(yīng)用來看，這種簡單的組合并不實(shí)用，在具體應(yīng)用時，還需要使用高頻脈寬調(diào)制（SPWM），使電壓變寬，使其按照特定的方向能夠在半周期內(nèi)持續(xù)動作，這種方法便可以得到脈沖波列，也稱為擬正弦波，然后讓脈沖波通過簡單的濾波器形成正弦波。2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的不同分類2.2.1根據(jù)是否配有儲能裝置分類①不可調(diào)度式在光照強(qiáng)烈的情況下，應(yīng)用最大功率點(diǎn)跟蹤控制（MPPT）整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行，光伏陣列系統(tǒng)能夠輸出最大的功率；在光照條件不足時，系統(tǒng)會根據(jù)反映情況及時停止作用；當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生掉電等意外善時，并網(wǎng)逆變器要充分發(fā)揮功能，確保其與電網(wǎng)及時脫離。圖2-2不可調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)配置圖②可調(diào)度式在有光照的情況下，由最大功率點(diǎn)跟蹤控制（MPPT）控制電網(wǎng)與并網(wǎng)逆變器共同運(yùn)行，同時，光伏陣列系統(tǒng)在光照條件下輸出最大功率；在沒有光照的情況下，整個系統(tǒng)的工作暫時停止；當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)掉電的情況時，并網(wǎng)逆變器中的控制器要及時控制其與電網(wǎng)脫離。在功能上，可調(diào)度式系統(tǒng)有一定擴(kuò)展和提高，主要包括：1.系統(tǒng)控制器中除了并網(wǎng)逆變器部分外，還包括蓄電池充放電控制器，根據(jù)系統(tǒng)功能要求進(jìn)行蓄電池組能量管理。2.在交流電網(wǎng)斷電時，可調(diào)度式系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不間斷電源（UninterruptiblePowerSupply，UPS）的功能，為本地重要交流負(fù)載供電。3.容量較大的可調(diào)度式光伏系統(tǒng)能夠按照輸出功能自我調(diào)控，最大限度發(fā)揮電網(wǎng)的調(diào)峰功能，從而保證整個供電系統(tǒng)的均衡特點(diǎn)。這種供電方式在功能上，往往優(yōu)于不可調(diào)度式的并網(wǎng)系統(tǒng)，但為了保留其儲能功能，該系統(tǒng)也存在一定的缺陷，而這些存在的缺陷對于該系統(tǒng)推廣應(yīng)到起到極大的阻礙作用。主要包括：1.增加蓄電池組導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加。2.該蓄電池存在使用壽命問題，在具體運(yùn)行中遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他的部件，通過實(shí)踐數(shù)據(jù)來看，鉛酸蓄電池使用壽命在3-5年間，而光伏陣列則可以工作時限達(dá)到20年以上。3.廢棄的鉛酸蓄電池必須進(jìn)行回收處理，否則將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。圖2-3調(diào)度式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)配置示意圖2.2.2根據(jù)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模和集中程度分類從實(shí)際應(yīng)用情況來看，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般可以分為分布式及集中式發(fā)電兩種系統(tǒng)。①集中式發(fā)電系統(tǒng)集中式發(fā)電系統(tǒng)按照功能定位，可以將其視為發(fā)電站，太陽能峰值可在兆瓦以上，輸出的電壓級別相對較高，可以直接并入高壓及中壓電網(wǎng)當(dāng)中。其主要特點(diǎn)是產(chǎn)生的電能可以直接并入大電網(wǎng)當(dāng)中，再由大電網(wǎng)按照需求，統(tǒng)一向其他用戶供電，但這種交換往往是單向的。通常情況下，主要適用于大型的光伏電站并網(wǎng)。②單個分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)容量較?、墼缙诘墓夥⒕W(wǎng)應(yīng)用，主要應(yīng)用集中式發(fā)電模式。必須要將大量的太陽能電池并聯(lián)及串聯(lián)后使用，以便于能夠提供較高等級的功率及電壓，在電壓系統(tǒng)完善后，通過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)化，并電能傳送到大電網(wǎng)。其主要特點(diǎn)是電能沒有經(jīng)過轉(zhuǎn)化，就被分到負(fù)載上，一般情況下，通過大電網(wǎng)對不足或者多余的電力進(jìn)行調(diào)節(jié)，對于建筑結(jié)合的光伏系統(tǒng)有著較強(qiáng)的適用性。這種方法也帶來一些弊端：1.在并網(wǎng)逆變器及光伏陣列應(yīng)用時，需要使用具有耐受直流電壓的電纜進(jìn)行聯(lián)接。2.由于電池本身存在一定的差異，對于太陽能電池的最大功率存在一定的影響。3.太陽能陣列上串聯(lián)二極管所帶來的損耗。2.3系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)1.光伏陣列輸出的電壓受光照溫度影響，變動范圍較寬；2.光伏逆變器的輸入電壓與負(fù)載變化時，保證輸出電壓與頻率在一定精度范圍內(nèi)；3.逆變器要快速精準(zhǔn)的跟蹤電網(wǎng)電壓的幅值、頻率、相位，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)同期控制；孤島模式下負(fù)載發(fā)生變動時，維持微電網(wǎng)的電壓與頻率穩(wěn)定；4.小型化、智能化；5.防孤島功能。第3章逆變并網(wǎng)控制策略的研究3.1系統(tǒng)控制策略系統(tǒng)由DC/DC電路（MPPT控制），儲能裝置，逆變環(huán)節(jié)組成。這里主要研究逆變并網(wǎng)的控制策略。在并網(wǎng)逆變器應(yīng)用過程中，一般會應(yīng)用直流或者間接控制方式，其中直流控制主要是指將電感器電流做為主要的控制對象。主要包括定時比較控制、空間矢量控制、電流滯環(huán)控制等；而間接電流控制主要是指對相互耦合的變量加以控制，向外輸出電壓的幅值與相位。從這個意義上看，間接控制存在一定的實(shí)現(xiàn)難度。因此，課題研究定位于直流電流控制當(dāng)中的PQ電流控制與電流滯環(huán)控制分類。3.2電流滯環(huán)控制圖3-1單相橋式并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖3-2電感電流波形和開關(guān)器件開關(guān)狀態(tài)波形圖單相橋式并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3-1所示，圖3-2是電感電流波形和開關(guān)器件開關(guān)狀態(tài)波形圖。從電感電流波形和開關(guān)期間開關(guān)狀態(tài)如可知，電感電流與功率開關(guān)器件在一個開關(guān)周期內(nèi)變化一次。令2H代表電流滯環(huán)寬度，代表電流上升時間，代表電流下降時間，電網(wǎng)電壓為，那么開關(guān)周期為電流上升時間加電流下降時間，即。最終計(jì)算得，。則并網(wǎng)逆變器開關(guān)器件的一個開關(guān)周期為：(3-1)那么并網(wǎng)逆變器功率開關(guān)器件開關(guān)器件的開關(guān)頻率為：(3-2)由式子（3-2）可知，在（n=0,1,2,3...）附近時，電網(wǎng)電壓的平方值最大，則開關(guān)器件的開關(guān)頻率最低，開關(guān)周期最長。這種情況下的開關(guān)頻率可以表示為：；在（n=0,1,2,3...）時，開關(guān)頻率最高、開關(guān)周期最短，則形狀頻率可表示為：，且頻率能夠符合，基于此公式計(jì)算，則最高與高低頻率間存在極大的差距，使得頻率在此范圍內(nèi)有較大的變化，從而使得濾波器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用難度增加。為了能夠解決并網(wǎng)逆變器的開關(guān)器件的開關(guān)頻率變化范圍大，使逆變器輸出側(cè)的濾波器設(shè)計(jì)難度加大的問題，一個最簡單的方法就是保證并網(wǎng)逆變器的開關(guān)器件的開關(guān)頻率不變而改變電流滯環(huán)寬度2H，由式（3-2）可以經(jīng)過變換得到：（3-3）若將開關(guān)的開閉頻率設(shè)定為15kHz時，可以求出環(huán)寬，這種方法可以明顯將電感的輸出電流波形進(jìn)行改善，也簡化了后側(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)。本文的仿真是在軟件Matlab/Simulink仿真環(huán)境下進(jìn)行的仿真。其中直流側(cè)電壓為350V，電流給定有效值為22.7A，頻率為50Hz，電網(wǎng)電壓有效值為220V，頻率為50Hz，計(jì)算方法選擇ode23，仿真時間為0.06s。3.2.1固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制圖3-3固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真圖圖3-3是固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制系統(tǒng)的仿真圖，從圖中可以看到constant_H_Subsystem和variable_H_Subsystem兩個子系統(tǒng)，前者constant_H_Subsystem子系統(tǒng)是固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制中驅(qū)動信號的仿真圖，如圖3-2所示圖3-4固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制驅(qū)動信號的仿真圖在固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制中，環(huán)寬是一定的，通過式（3-2）可以計(jì)算出開關(guān)頻圖，圖3-5正是根據(jù)式（3-2）建立的仿真圖。圖3-5固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制頻率變化仿真圖仿真結(jié)果分析圖3-6固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制負(fù)載電壓電流波形圖圖3-6所示的電壓電流波形圖是固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制負(fù)載上的，在這種純電阻性質(zhì)的負(fù)載上，電流及電壓頻率相同，均為50Hz，且無相位差。圖3-7固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制并網(wǎng)逆變器輸出電流圖3-7所示為固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制并網(wǎng)電流波形圖，由圖像可以得出，逆變器的開關(guān)頻率高，周期短，且電流的變化范圍在并網(wǎng)電流的最大處較大。這種變化趨勢與并網(wǎng)電流在過零點(diǎn)附近的變化趨勢相反。圖3-8固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制并網(wǎng)電流諧波含量圖圖3-8是固定電流滯環(huán)時并網(wǎng)電流諧波含量圖，從圖中可以看到諧波含量是4.66%，雖然諧波的含量控制在了5%以內(nèi)，但是諧波的頻率比較接近于開關(guān)頻率，因此有很大一部分諧波即使經(jīng)過后側(cè)的濾波器也很難被減弱，會有很大一部諧波進(jìn)入電網(wǎng)，以致對電網(wǎng)進(jìn)行污染。圖3-9固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制開關(guān)頻率變化圖圖3-9是固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制頻率變化圖。從圖中可以看出開關(guān)頻率的變化范圍是從5kHz到22kHz，變化范圍是比較大的，使得濾波器的設(shè)計(jì)難度加大。3.2.2環(huán)寬正弦變化恒頻電流控制圖3-10環(huán)寬正弦變化恒頻電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真圖圖3-10是環(huán)寬正弦變化恒頻電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真圖，從圖中可以看到constant_H_Subsystem和variable_H_Subsystem兩個子系統(tǒng)，后者variable_H_Subsystem子系統(tǒng)是環(huán)寬正弦正弦恒頻電流滯環(huán)控制中驅(qū)動信號的仿真圖，如圖3-11所示。圖3-11環(huán)寬正弦變化恒頻控制驅(qū)動信號仿真圖在環(huán)寬正弦變化恒頻電流滯環(huán)控制中，頻率時一定的，通過式（3-3）可以計(jì)算出環(huán)寬，圖3-12正是根據(jù)式（3-3）建立的仿真圖。圖3-12環(huán)寬正弦變化恒頻電流滯環(huán)控制環(huán)寬仿真圖仿真結(jié)果分析圖3-13環(huán)寬正弦變化恒頻電流滯環(huán)控制負(fù)載電壓電流波形圖圖3-13所示為環(huán)寬正弦變化恒頻電流滯環(huán)控制負(fù)載電壓電流波形圖，由圖可得，在純電阻的負(fù)載情況下，電流與電壓的頻率相同，均為50Hz，且無相位差。比較圖3-13與圖3-6可以發(fā)現(xiàn)負(fù)載上兩次的仿真結(jié)果一模一樣，這是因?yàn)樨?fù)載與電網(wǎng)并聯(lián)，電壓被鉗制為電網(wǎng)電壓，純阻性的負(fù)載上電網(wǎng)電壓和電電流同頻同相。圖3-14環(huán)寬正弦變化恒頻電流滯環(huán)控制并網(wǎng)逆變器輸出電流圖3-15環(huán)寬正弦恒頻電流滯環(huán)控制環(huán)寬變化圖圖3-15是環(huán)寬正弦變化恒頻電流控制環(huán)寬變化圖，將圖3-14和圖3-15進(jìn)行對比可以看到并網(wǎng)電流在過零點(diǎn)附近環(huán)寬大，在峰值附近環(huán)寬小。從圖3-15看出環(huán)寬正弦變化恒頻電流滯環(huán)控制中環(huán)寬按正弦波形變化，周期為0.01s。圖3-16環(huán)寬正弦變化恒頻電流控制并網(wǎng)電流諧波含量圖由圖3-14及圖3-16可知，在并網(wǎng)電流達(dá)到峰值附近，則環(huán)寬度相對較?。环粗?，則寬度較大。從圖3-16看出采用環(huán)寬三角形恒頻電流滯環(huán)控制的諧波含量THD為2.19%，與固定環(huán)寬電流滯環(huán)控制的并網(wǎng)電流諧波含量相比減少了不少，符合并網(wǎng)電流小于5%的要求。將圖3-16與圖3-8進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)環(huán)寬正弦變化恒頻電流滯環(huán)控制中并網(wǎng)電流的諧波中較低次的諧波含量減小了很多，對電網(wǎng)的影響相對小很多。3.3PQ電流控制圖3-17系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在給定P與Q的情況下，電網(wǎng)電壓將逆變器輸出電壓鉗位。逆變器應(yīng)該輸出的電流可以根據(jù)公式在坐標(biāo)變化后計(jì)算出來。這個電流就可以作為控制逆變器輸出電流的給定值。圖3-18系統(tǒng)Simulink仿真模型圖3-19控制器Controller圖3-20軟鎖相環(huán)圖3-21PQControl圖3-22電流控制CurrentControl本文的仿真是在軟件Matlab/Simulink仿真環(huán)境下進(jìn)行的仿真。此仿真做的是并網(wǎng)狀態(tài)下，給定P=5000W,Q=0Var(0.3s時Q突變至2500Var)，仿真時間為0.4s。仿真結(jié)果如下：圖3-23輸出電壓/電流、P、Q波形圖從圖中可以看到實(shí)際輸出的P有略微的波動，Q輸出情況很好，0.3s開始電流與電壓開始有相位差，該系統(tǒng)基本達(dá)到了控制要求和精度。第4章總結(jié)與展望4.1全文研究工作的總結(jié)化石燃料的短缺和生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重污染是人類社會進(jìn)入21世紀(jì)以來的嚴(yán)重問題，大力發(fā)展可再生能源是解決當(dāng)前問題的有效途徑。從各種能源技術(shù)體系來看，最理想的發(fā)電方式就是太陽能光伏發(fā)電，從其產(chǎn)生過程來看，能源結(jié)構(gòu)也早為潔凈和持久。本論文查閱了大量的論文資料，詳細(xì)論述了并網(wǎng)逆變器的控制策略，主要做了以下工作：1.介紹了國內(nèi)外的并網(wǎng)逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，說明了并網(wǎng)逆變器的研究意義。2.對并網(wǎng)逆變器控制方法進(jìn)行研究，與常用的控制方法進(jìn)行比較，并對寬正弦固定頻率的電流滯環(huán)控制進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，從中找出可行性因素。對于PQ電流控制法，進(jìn)行了仿真并對仿真進(jìn)行研究分析。4.2對未開研究的展望由于本人學(xué)識水平和實(shí)驗(yàn)資源的有限性，本文對并網(wǎng)逆變器的控制策略只是進(jìn)行了初步的研究，在今后的研究中還需要對以下問題進(jìn)一步完善：1.課題選擇直接電流控制中的環(huán)寬正弦變化恒頻電流滯環(huán)控制作為具體的研究對象，雖然并網(wǎng)逆變器開關(guān)頻率處于恒定狀態(tài)，但環(huán)寬H卻發(fā)生很大的變化，從而使得軟件計(jì)量難以實(shí)現(xiàn)。2.需要進(jìn)一步研究系統(tǒng)在電網(wǎng)故障時的孤島檢測功能以防止孤島狀態(tài)發(fā)生時對電網(wǎng)的影響以及可能發(fā)生的危害。參考文獻(xiàn)[1]馮垛生,王飛.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)圖解指南[M].北京：人民郵電出版社.2011.[2]任新兵.太陽能光伏發(fā)電工程技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2012.[3]楊貴恒,強(qiáng)生澤,張穎超,鄭勇.太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2011.[4]張興,曹仁.太陽能并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.[5]閏士職.基于太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究[D].西南交通大學(xué),2009.[6]陳哲照,光伏發(fā)電控制技術(shù)仿真研究[D].西安理工大學(xué),2008.[7]張洪量.并網(wǎng)型單相光伏并網(wǎng)逆變器的研究[D].山東：山東大學(xué),2007.[8]洪峰,單任仲,王慧貞等.一種變環(huán)寬準(zhǔn)恒頻電流滯環(huán)控制方法[J].電工技術(shù)報,2009,24(1):116-117.[9]姚為正,肖飛,張國菊,劉剛.并網(wǎng)逆變器控制