基于滑模矢量控制的光伏并网发电系统研究.docx
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1、摘要:相比于传统的集中式光伏发电系统,分布式光伏发电系统具有几方面的优势,例如更好地利用产生的能量和提高系统的可靠性,因此很多学者提出通过改变逆变器结构以保证分布式架构的正常运行,同时可产生多级电压。现提出一种基于三相两电平结构的新型光伏并网发电系统控制方法,该方法基于滑模交流电流控制器实现,并采用空间矢量电压调制策略;同时该控制方法将不平衡功率注入电网,以提高功率不平衡时光伏发电系统的并网能力。最后,通过仿真试验验证了该方法的可行性和有效性。关键词:光伏发电系统;滑模控制;空间矢量电压调制;三相两电平O引言近年来,太阳能光伏发电在新能源发电中的占比越来越大。光伏发电系统与电网之间的互联通常需
2、要使用逆变器等电子电力转换器。在光伏并网逆变器应用方面,最为广泛的是集中式结构,即仅使用一个逆变器,其直流侧连接到太阳能电池板。然而,这种架构存在一些局限性,即太阳能的利用率和系统的可靠性受限于太阳能电池板对能量的吸收利用情况。因此,为了克服这些不足,有学者提出了光伏发电分散式逆变器架构,可通过多个逆变器同时连接多个太阳能电池板。近年来,诸多学者提出通过采用多电平逆变器解决电压失真和耦合滤波器依赖问题,其中多级变换器中使用最多的一种是级联式多级逆变器。该变换器结构特点是由标准单相两电平逆变器组成,由于使用了大量的逆变器,因此得到了一个高度分散的系统,但这种方案的缺点是系统比较复杂,难以工业实现
3、。也有学者提出了一种简化方案:将光伏阵列分为两组,每组连接两个两电平三相VSI,但硬件结构上需要增加一个低频变压器。另一种解决方案,是使用两个三相四开关两电平逆变器,该方案可以在光伏并网点电压存在不平衡时将三相电压注入电网系统,助力并网点电压恢复。基于此,本文提出了一种基于三个两电平三相逆变器并联结构的控制方法,该控制策略基于空间电压矢量调制器的滑动电流控制方法具有很好的动态响应和鲁棒性。此外,该控制策略通过向电网注入不平衡电流来减少光伏发电系统并网电压不平衡。最后,通过仿真实验验证了该方法的有效性和可行性。1光伏发电系统滑模矢量控制本文所提控制方法是针对基于模块化两电平三相逆变器的分布式光伏
4、发电架构,该结构设计的目的是产生交流多级电压,如图1所示。逆变器交流输出电压通过低频变压器绕组与电网系统相连。每个光伏板组可以连接到每个逆变器,或直接连接到逆变器的直流母线,或通过DC/DC转换器。这种拓扑结构的优点之一是可以根据大电网需要向电网注入三相平衡或不平衡电能,如当电网系统电压不平衡发生电压跌落时,可帮助并网点电压进行恢复。由于可根据电网电压跌落深度向电网系统补充因跌落引发的能量损失,反过来也增加了大电网系统的容量。DC,/DCConverterVnWWjPVGeneratorIDC/DCConverterPV(iencrator2DC/DCConverter3PVGenerator
5、3ssASisJ则DJARS图1基于两电平三相逆变器拓扑的光伏并网发电系统若要得到多电平逆变器所能产生的所有可用电压相量,则首先需要定义转换器的模型。在此模型中,假设将晶体管视为理想开关,其数学描述可表示为:1,Sij-ONEj-OFFYk=QSjOFF2ONlj7(1)其中,kl,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,1,2,3。由式(1)可得出不同开关状态下的电压矢量为:/1-/30-8+9-%;V2=-23/4-760vCoi,0-/5+/6/7-/9_Vc03_(2)通过Clark变换可将式(2)由三相电压矢量转换为a坐标系下的电压矢量,具体为:一一l23I1232I正由式(1)
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