在國內(nèi)，近年來，光伏發(fā)電呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，據(jù)國家能源局發(fā)布的《太陽能發(fā)電十二五規(guī)劃》，到2015年底，我國太陽能發(fā)電裝機容量達到2100萬kW以上，年發(fā)電量達到250億kW時，同時，明確提出鼓勵在中東部地區(qū)建設與建筑結(jié)合的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，建成分布式光伏發(fā)電總裝機容量1000萬kW。因此，分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電是未來可再生能源發(fā)展的重要方向。

單相并網(wǎng)逆變器的基本原理

一單相并網(wǎng)逆變器逆變主拓撲結(jié)構如圖1所示，系統(tǒng)直流側(cè)額定電壓Vdc可由太陽能光伏陣列經(jīng)Boost升壓電路獲得。逆變橋輸出經(jīng)過電感L1和L2分別連接到電網(wǎng)上。電感用于濾除由于開關動作引起的高次諧波電流，使并網(wǎng)輸出電流是與電網(wǎng)電壓同頻同相的正弦波。系統(tǒng)控制算法由TI公司的TMS320F2808芯片實現(xiàn)。并網(wǎng)時，當DSP檢測到電網(wǎng)電壓正向過零點時，啟動DSP內(nèi)部并網(wǎng)控制算法程序，實現(xiàn)電網(wǎng)頻率的鎖相跟蹤，并經(jīng)過運算，產(chǎn)生逆變器并網(wǎng)運行所需要的SPWM邏輯控制信號，如圖2所示。經(jīng)驅(qū)動電路實現(xiàn)對逆變器功率開關管的控制，使逆變器實現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)運行。

圖1 主拓撲結(jié)構框圖

圖2 H6橋驅(qū)動波形

并網(wǎng)逆變器的控制原理

H橋SPWM并網(wǎng)逆變器是具有電流控制特性的電壓型逆變器。通過對交流并網(wǎng)側(cè)電感電流的控制來實現(xiàn)電能的單位功率因數(shù)并網(wǎng)運行。電流型控制模式的原理則是以輸出電感電流作為受控目標，系統(tǒng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻同相的電流信號，整個系統(tǒng)相當于一個內(nèi)阻較大的受控電流源。

這里采用的電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制技術能夠滿足電網(wǎng)并網(wǎng)要求，而且動態(tài)響應好。通過MPPT算法，獲得電壓外環(huán)給定電壓參考值，用實際光伏陣列電壓值減給定電壓參考，得出的誤差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器后得到結(jié)果作為輸出電流給定參考幅值I*ref，此值乘以電網(wǎng)電壓相位正弦值sinθ，得到與電網(wǎng)電壓同頻同相的電流給定信號I*refsinθ。電流給定信號I*refsinθ與實際并網(wǎng)電流Ig相減，其誤差信號再經(jīng)PI控制器處理后，得出的結(jié)果再加上電網(wǎng)前饋量之和再與三角載波比較，則產(chǎn)生相應的SPWM信號，控制功率器件的開通與關閉。其控制原理框圖和雙環(huán)控制流程分別如圖3和4所示。

圖3 光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)控制原理框圖

圖4 并網(wǎng)逆變器電壓電流雙環(huán)控制流程

從圖中可以看出，整個電壓電流雙環(huán)控制實際上就是2個PI調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)，因此，PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)設計和選擇是整個控制策略的關鍵，以下幾節(jié)內(nèi)容分別對對數(shù)字增量PI調(diào)節(jié)器、電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)PI參數(shù)設計進行詳細的敘述。