光伏變換器的控制原理分析光伏變換器主要采用三相交流逆變器結(jié)構(gòu)，其中的三相橋臂開(kāi)關(guān)器采用的是IGBT，濾波器采用的是LC低通濾波器。光伏變換器的工作原理是將光伏模塊產(chǎn)生的直流電通過(guò)該裝置變換成交流電供給負(fù)載使用，并將產(chǎn)生多余的電能并入電網(wǎng)[5]。由于光伏資源具有間歇性、隨機(jī)性、不確定性，所產(chǎn)生的輸出功率在不斷變化，為了最大程度的利用光伏資源并減小并網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)頻率的影響，不可以將產(chǎn)生的電能直接并入電網(wǎng)，而需要經(jīng)過(guò)最大功率點(diǎn)跟蹤電路控制（Boost/MPPT）后方可接入電網(wǎng)，該控制方式可以使光伏模塊始終工作在最大功率點(diǎn)處。并且需要工作在并網(wǎng)狀態(tài)下，使大電網(wǎng)對(duì)電壓、頻率進(jìn)行支撐，因此一般將恒功率控制（PQ控制）作為光伏變換器的控制方法。圖2.4PQ控制原理框圖圖2.4所示的是光伏變換器PQ控制原理框圖，由圖中可知此控制方法是將實(shí)際輸出的電流和電壓進(jìn)行坐標(biāo)變換得到的坐標(biāo)分量經(jīng)過(guò)PI等算法構(gòu)成功率外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)內(nèi)環(huán)；將雙環(huán)控制后輸出的電壓進(jìn)行坐標(biāo)逆變換后得到電壓參考值，經(jīng)信號(hào)調(diào)制后控制三相橋臂的開(kāi)斷。由于PQ控制結(jié)構(gòu)中沒(méi)有電壓閉環(huán)的穩(wěn)壓作用，所以需要電網(wǎng)支撐電壓和頻率，因此這種控制方法適用于并網(wǎng)狀態(tài)。1.1Boost電路參數(shù)設(shè)計(jì)圖２.5所示的是Boost電路圖。Boost電路可以將輸入的電壓升壓后輸出，但其輸出電壓的極性與輸進(jìn)電壓相反。當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電流通過(guò)開(kāi)關(guān)管形成環(huán)路，電能轉(zhuǎn)換為電感中的磁能存儲(chǔ)。當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感器中的磁能轉(zhuǎn)換為電能，電感類(lèi)似一個(gè)電壓源左側(cè)為負(fù)，右側(cè)為正，該電壓通過(guò)導(dǎo)通的二極管構(gòu)成一個(gè)新的環(huán)路，輸出電壓為負(fù)載兩端的電壓。其中為電路輸入電壓，為電路輸出電壓，為電感電流，為電路輸出電流，為開(kāi)關(guān)管和為二極管的，其互補(bǔ)導(dǎo)通，為電感，Ｃ為電容，為負(fù)載。 圖2.5Boost電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)， (2.3) (2.4)在二極管導(dǎo)通時(shí)， (2.5) (2.6)變換器輸出電壓為， (2.7)其中為占空比。電感電壓等于輸入電壓為； (2.8)其中為開(kāi)關(guān)周期。電感值為； (2.9)電容電流為；(2.10)電容表達(dá)式；(2.11)電路的輸入阻抗為；(2.12)從式(2.12)中可以看出，當(dāng)R不變時(shí)，輸入阻抗的大小與Boost電路的占空比有關(guān)。當(dāng)Boost電路的輸入阻抗值與光伏模塊內(nèi)阻抗型同時(shí)，即達(dá)到了最大功率點(diǎn)。 1.2光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤算法在光伏發(fā)電模塊的應(yīng)用中，為了能夠最有效的將光伏資源轉(zhuǎn)換為電能，人們提出了光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤算法，這種算法可以將光伏模塊的輸出功率穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)處。通過(guò)等效電路的特點(diǎn)可知，為了輸出最大功率，系統(tǒng)的輸出阻抗要與外阻抗相匹配。擾動(dòng)觀(guān)察法、電導(dǎo)增量法和模糊控制法是比較常見(jiàn)的三種算法，其中應(yīng)用最多的是擾動(dòng)觀(guān)察法。圖2.6是擾動(dòng)觀(guān)察法的流程框圖。其中、為當(dāng)前周期的輸出功率和電壓，、為上一周期的輸出功率和電壓。擾動(dòng)觀(guān)察法是通過(guò)改變負(fù)載外阻抗，從而改變光伏電伏模塊的輸出電壓和功率，觀(guān)察、比較外負(fù)載阻抗變化后所對(duì)應(yīng)的輸出電壓和功率相較之前的變化量，從而確定下一步負(fù)載外阻抗的變化[5]。如果輸出功率較之前變大，則繼續(xù)增大外負(fù)載；反之，如果輸出較之前變小，則減小外負(fù)載。反復(fù)比較，最終趨近最大功率點(diǎn)。該方法響應(yīng)速度慢，在光照條件波動(dòng)時(shí)，難以快速精準(zhǔn)的確定最大功率點(diǎn)。電導(dǎo)增量法理論依據(jù)來(lái)自邏輯判斷式; (2.13)將該式變化整理后得； (2.14)其中為前后電流差值，為前后電壓差值。通過(guò)不斷比較電流、電壓、功率的前后差值與瞬時(shí)電導(dǎo)值是否滿(mǎn)足邏輯判斷式來(lái)判斷最大功率點(diǎn)是否達(dá)到。雖然該方法響應(yīng)速度快，精度高，但是算法太過(guò)于復(fù)雜。