實現(xiàn)并網(wǎng)電壓跟蹤及MPPT的電流跟蹤控制方案
1 引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/227588.htm太陽能以其清潔、無污染,取之不盡、用之不竭的優(yōu)點備受關(guān)注。太陽能的利用方式主要包括熱利用、化學利用和光伏利用。經(jīng)過近半個世紀的研究,太陽能光伏利用技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)異軍突起,成為能源工業(yè)中的一支后起之秀。并網(wǎng)逆變器作為可再生能源發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的接入口,在并網(wǎng)發(fā)電中起到關(guān)鍵作用。因此,研究用于并網(wǎng)逆變器的控制方法具有重大意義和廣闊前景。
這里詳細分析了光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理及控制原理,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種基于ADRC的電流跟蹤控制方案。此控制方案能有效實現(xiàn)并網(wǎng)電壓跟蹤及MPPT。最后在仿真基礎(chǔ)上,進行了樣機實現(xiàn)設(shè)計。
2 光伏并網(wǎng)逆變器工作原理及控制
2.1 并網(wǎng)逆變器工作原理
圖1示出光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)組成。并網(wǎng)逆變器將可再生能源產(chǎn)生的直流電變換為正弦交流電,經(jīng)過濾波后輸送到電網(wǎng)。采用輸入電壓源方式為主,一般由低壓直流電源經(jīng)過DC/DC升壓后得到高壓直流電源。輸出控制采用電流控制方式的全橋逆變電路。通過控制電感電流的頻率和相位跟蹤電網(wǎng)電壓的頻率和相位,保持正弦輸出,以達到并網(wǎng)運行的目的。圖1中,并網(wǎng)逆變器輸出高頻SVPWM電壓,Rs為濾波電感和線路的等效電阻。主電路逆變橋左右橋臂分別加以相位差為180°的SVPWM脈沖,經(jīng)交流側(cè)濾波電路濾除高頻信號后,向電網(wǎng)饋入同頻同相的正弦波電流。
2.2 并網(wǎng)逆變器控制策略
并網(wǎng)逆變器的控制主要分為對輸出電壓、電流的控制和MPPT?,F(xiàn)有的控制方法包括滯環(huán)控制、雙環(huán)控制、空間矢量控制、無差拍控制和重復控制等。電網(wǎng)跟蹤控制設(shè)計的最終目的就是將直流電能發(fā)送至電網(wǎng),即要求輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相,且功率因數(shù)為1。系統(tǒng)采用小慣性電流跟蹤控制方法,以固定開關(guān)頻率的直接電流反饋控制進行電流內(nèi)環(huán)設(shè)計。圖2為所提出的電流跟蹤控制并網(wǎng)控制原理框圖。通過采集太陽能電池組件的電流與電壓,利用MPPT控制方法可得參考電壓Umax。Umax與太陽能電池組件的實際電壓Ud比較后,其誤差經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器得到指令電流iref,與正弦波參考相乘后得到正弦電流指令ig(ig即為ADRC所需要的參考電流),再與實際并網(wǎng)側(cè)輸出電流比較后,通過ADRC,利用電壓前饋控制與電網(wǎng)電流反饋控制,使系統(tǒng)輸出與網(wǎng)側(cè)電網(wǎng)電壓同相位的正弦電流。
3 自抗擾控制器的設(shè)計及參數(shù)整定
3.1 自抗擾控制器原理
ADRC由跟蹤微分器(TD)、擴張狀態(tài)觀測器(ESO)和非線性狀態(tài)誤差反饋控制律(NLSEF)3部分組成。以二階被控對象為例,圖3為ADRC結(jié)構(gòu)圖。其中Z為系統(tǒng)給定,Z11為安排的過渡過程,Z12為Z11微分,Z21,Z22,Z23為估計量,u為控制量,y為系統(tǒng)實際輸出,μ為所有擾動的綜合。
TD用來安排過渡過程,快速無超調(diào)地跟蹤輸入信號,并具有較好的微分特性,從而避免了設(shè)定值突變時,控制量的劇烈變化及輸出量的超調(diào),很大程度上解決了系統(tǒng)響應快速性與超調(diào)性之間的矛盾。也正因為如此,使得ADRC在快速性要求較高的場合受到一定限制。
ESO是ADRC的核心部分,可以將來自系統(tǒng)內(nèi)部或外部的各種因素都歸結(jié)為對系統(tǒng)的擾動。通過ESO估計出系統(tǒng)各個狀態(tài)變量,同時估計出系統(tǒng)的內(nèi)外擾動并給予相應補償,從而實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)反饋線性化。TD輸出與ESO估計值取誤差得到系統(tǒng)狀態(tài)變量誤差。誤差量送入NLSEF運算后與來自ESO的補償量求和,最終得到被控對象的控制量。由于ADRC是根據(jù)系統(tǒng)的時間尺度來劃分對象的,所以在控制器設(shè)計時不用考慮系統(tǒng)的線性或非線性、時變或時不變,從而簡化了控制器設(shè)計。
3.2 自抗擾控制器參數(shù)整定
一階ADRC方程為:
逆變器相關(guān)文章:逆變器原理
逆變器相關(guān)文章:逆變器工作原理
pid控制器相關(guān)文章:pid控制器原理
矢量控制相關(guān)文章:矢量控制原理
評論