2025【光伏发电系统的结构及逆变器控制策略分析1800字】.docx

PAGE

PAGEi

光伏发电系统的结构及逆变器控制策略分析综述

常用光伏发电系统的结构

在我们的日常生活中，最常见的光伏发电系统大致可分为两种：单向光伏发电系统、三相光伏发电系统，接下来就一一给大家介绍。

单向光伏发电系统结构

单相光伏发电系统的结构如图2.6所示，从系统结构图中我们可以观察到，由直流电压输入经过四个开关器件IGBT的相互调节，将调节后的电压经过LC滤波滤除调解过程中所产生的谐波，然后再输出给市电网络，其中系统中电容起到稳定直流电压的作用。

图2.6单向光伏发电系统

三相光伏发电系统结构

如图2.7所示为三相光伏发电系统结构示意图，由图可知，其与单相相比IGBT个数由4个增加至6个，当然系统结构也变的比较复杂，但是其原理相差不大，系统输入电压经过由6个开关器件组成的三相全桥逆变电路逆变，将输出的三相交流电经过RLC滤波以后输出给市电网络。当DG系统所需要的容量较大时，单级式三相桥式逆变器比起单相桥式逆变器就有得天独厚的优势。所以，人们对其的研究也就相应更加深入，其原理也便于人们理解。

图2.7三相光伏发电系统结构

滤波电路的选择

光伏发电系统中由于直流到交流逆变环节存在，经过三组IGBT开关器件的相互配合，将逆变过程中所产生的大量谐波进行滤除。而当DG系统和市电网络相连接在共同为负载用户供电时，我们不希望大量的谐波流入电网，因为由于谐波的存在在并网连接时，这些谐波将会很大程度的影响电网质量。因此我们需要将这些影响电网质量的谐波进行滤除，防止其对电网造成影响，这就需要选择合适的滤波电路并且对其进行设计。

常见的滤波电路分三种结构：L型、LC型、LCL型

图2.8滤波电路的分类

由图2.8分析可知，三种滤波电路各有特点，不过从滤除谐波的能力上来说LCL的滤除谐波能力最强，其次是LC型，所以相对来说LC电路结构相对比较简单，操控起来也比较容易，但是不论是LCL型还是LC型滤波电路，由于本身结构存在谐振点，容易在滤除高次谐波的同时产生新的谐振，而我们要想彻底滤除这些谐波，那么对控制器的要求就更加复杂。所以选择一种合适的滤波电路在实际应用生活中是很重要的。

常用的逆变器控制策略

不管是光伏并网发电、风力光强互补发电还是其它类型的混合发电，最后只要其接入电网,都必须要进行交直流电能的转换，因此逆变过程是扮演着很重要的角色。当光伏并网发电时，太阳能光伏板把所吸收到的太阳光能经光伏电池板转换化学能，再将化学能转化成电能，因为所产生的电能相对于我们所需要的电能老说不稳定而且是直流电不能供人们直接使用，所以必须要经过逆变器将直流电转变成交流电与电网相连和供人们使用。而逆变器扮演着两者之间的桥梁，逆变器性能的好与坏直接决定了DG系统在与市电网络相连接时整个系统能否可以安全稳定运行。为了更快速，更高效的获得人们日常所需要的电能，对于逆变器的选择也是相当重要的。

而逆变器由控制方式可分为：模拟型、数字型。接下来对我们日常生活中常见的控制方式进行分析介绍。

数字PID控制方式

其PID控制方式由三个最基本的控制环节组成：P比例环节，I积分环节，D微分环节REF_Ref22770\r\h[7]。

P环节在执行的过程中是为了使得系统能快速的接近我们所期望的值，而I环节作用是在我们快要靠近目标时不至于超过溢出，而D环节则是在I的基础上锦上添花使得更精确的完成我们理想化的目标。而三者中我们并不是值调节的值越大越好，需要一种适量又不过度的结果。

简单来说，当你需要将一水缸水装满时，你可以先使用大桶灌注，当距离水缸还有几公分距离时改为水瓢舀水，为了防止溢出到接近水满时改用勺子来加水最终装满一缸水。一般情况下根据所需三个环节会配合使用，不会单独使用某一种方法来实现控制。

电流滞环控制

滞环控制属于PWM跟踪控制的其中之一，其根据跟踪信号的不同，又可以分为电压滞环控制、电流滞环控制REF_Ref19929\r\h[4]。

电流滞环控制是依据所检测到的偏差信号，根据接收到的信号来控制IGBT等开关器件闭合状态的策略。其控制过程中不需要载波，相对来说比较容易实现；其电流响应比较迅速，可以立刻对电网侧出现的谐波电流进行补偿，由于跟踪所产生的偏差很小，为了让其具有更强的稳定特性，我们可以将环宽设置在一定的区间内来减少误差，但同时由于没有固定的开关次数，对系统稳定运行可能会产生很大的影响。

无差拍控制

对于无差拍控制的思想而言，使其按照目前系统所运行的状态周期，对逆变器所输出的状态方程进行分析研究，推理出下一周期所产生的PWM脉冲宽度，再通过对下一周期脉冲宽度的调节来完成电压的误差校准。但这种算法比较复杂，而且负载变化比较微小的情况下也能检测出来，同时系统所变现出来的鲁棒性很差。