光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行控制策略分析綜述在光伏這種具有間歇性的發(fā)電系統(tǒng)中，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)不僅需要實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率最大化，還需要保障系統(tǒng)穩(wěn)定。為此本文設(shè)計(jì)了相應(yīng)的最大功率跟蹤算法，以提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率。同時(shí)，在電壓、頻率以及并網(wǎng)的過程中，如何可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行，也是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重點(diǎn)研究內(nèi)容，下面將針對光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制策略展開研究。由于光伏發(fā)電在運(yùn)行過程中的隨機(jī)性較強(qiáng)，導(dǎo)致系統(tǒng)的輸出具有不穩(wěn)定性，在并網(wǎng)運(yùn)行后，會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。光伏并網(wǎng)時(shí)，光伏陣列中的直流電，通過逆變器的變流作用，輸出交流電，為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)并網(wǎng)，需要采集電網(wǎng)側(cè)和逆變側(cè)的電壓和電流信號，通過調(diào)節(jié)運(yùn)算，控制系統(tǒng)并網(wǎng)，使得系統(tǒng)能夠和電網(wǎng)保持同步。光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)常用的控制方法有：V/f控制法、PQ控制法以及下垂控制法。其中V/f控制法主要是根據(jù)系統(tǒng)的輸出功率變化來實(shí)現(xiàn)對逆變器的控制，進(jìn)而使得系統(tǒng)中輸出的電壓和頻率穩(wěn)定，但是系統(tǒng)中的輸出電壓幅值和頻率始終穩(wěn)定不變，即使在輸出有功和輸出無功降低時(shí)，系統(tǒng)中的輸出電壓幅值和頻率仍然維持不變。V/f控制算法首先通過采集電網(wǎng)側(cè)的電壓和電流信號，來獲取并網(wǎng)逆變器的實(shí)際輸出電壓幅值和頻率，并與設(shè)定的參考值進(jìn)行比較，將比較后的誤差輸入到PI控制器中，得出有功偏移量ΔP和無功偏移量ΔQ，并將偏移量加入到相應(yīng)的參考值中，并結(jié)合實(shí)際的有功功率和無功功率，以前輸入到PI調(diào)節(jié)器中，利用SPWM控制輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號，來驅(qū)動逆變器動作。目前V/f控制方法雖然可以有效確保逆變器輸出電壓的頻率和幅值不變，但是這種算法對系統(tǒng)中的功率難以進(jìn)行控制，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)功率波動時(shí)，將會導(dǎo)致系統(tǒng)中的穩(wěn)定性降低。下垂控制技術(shù)是目前光伏并網(wǎng)過程中常用的一種控制方法，這種控制方法主要是根據(jù)同步電機(jī)的有功/頻率和無功/電壓之間的調(diào)節(jié)特性來對并網(wǎng)逆變器進(jìn)行調(diào)控，但是作為一種有差控制方法，自身具有不足之處。PQ控制法又稱之為恒功率控制法，具體的調(diào)控思想如圖1.1所示，系統(tǒng)初始時(shí)刻運(yùn)行在B點(diǎn)處，相應(yīng)的輸出有功值和無功值分為為Pref和Qref。當(dāng)系統(tǒng)中切除負(fù)荷時(shí)，將導(dǎo)致系統(tǒng)中的頻率升高，相應(yīng)的電壓也會隨之升高，系統(tǒng)運(yùn)行在A點(diǎn)處，而系統(tǒng)中的有功輸出和無功輸出依舊為Pref和Qref。當(dāng)系統(tǒng)中的負(fù)荷增加時(shí)，將導(dǎo)致系統(tǒng)中的頻率降低，同時(shí)電壓也會隨之降低，此時(shí)系統(tǒng)將運(yùn)行在C點(diǎn)處。PQ控制法在并網(wǎng)運(yùn)行中，主要通過功率的變化來實(shí)現(xiàn)逆變器的調(diào)控，進(jìn)而完成系統(tǒng)內(nèi)部的功率穩(wěn)定，具體的控制算法如圖1.2所示。首先在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置相應(yīng)的有功功率和無功功率值，接著計(jì)算配電網(wǎng)的實(shí)際有功功率和無功功率，并與設(shè)置的參考值進(jìn)行做差，將偏差輸入PI調(diào)節(jié)器中，輸出合成的正弦電壓信號Esinwt，同時(shí)結(jié)合三相電壓和三相電流進(jìn)行雙閉環(huán)控制，最終利用SPWM控制電路，輸出相應(yīng)的調(diào)制信號，驅(qū)動逆變器動作。圖1.1PQ控制法曲線圖圖1.2恒功率控制原理圖這種控制方法雖然可以使輸出的功率跟隨設(shè)定值，但是不能對電壓和頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，在調(diào)控電壓和頻率時(shí)需要借助電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力。同時(shí)這種控制方法難以在孤島情況下運(yùn)行，如果光伏發(fā)電系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行，將導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，并且在并網(wǎng)過程中的并網(wǎng)過程會出現(xiàn)電壓和電流的沖擊。根據(jù)傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的下垂特性曲線衍生出了下垂控制的并網(wǎng)逆變器控制方法。下垂方程描述了傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的電壓、輸出頻率與輸入頻率之間的關(guān)系，使逆變器能夠根據(jù)電網(wǎng)情況的變化調(diào)整輸出電壓、輸出功率與頻率。下垂控制方式促使逆變器在穩(wěn)態(tài)響應(yīng)上能與傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備保持一致，通過下垂方程式計(jì)算逆變器的靜態(tài)工作點(diǎn)，并以此對逆變器的輸出進(jìn)行控制。在進(jìn)行并網(wǎng)工作時(shí)，下垂控制的逆變器無需通過鎖相環(huán)再對電網(wǎng)相位進(jìn)行鎖相，而可以直接用下垂方程計(jì)算參考電壓與參考相位。但和傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)一樣，下垂控制方式的逆變器在多機(jī)并聯(lián)時(shí)有產(chǎn)生次同步振蕩的可能性。此外，下垂模式只模擬了同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)特性，基本沒有涉及對同步發(fā)電機(jī)暫態(tài)特性的模擬，于是下垂控制逆變器的慣性與阻尼較低、暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間常數(shù)小等的特點(diǎn)與傳統(tǒng)