PV系统与电网之间的功率控制器

    图8-22给出了所示PV系统与电网之间的功率控制。这种控制可为模拟或数字系统。该控制系统产生波形并调节波形的幅值和相位，从而控制逆变器和电网之间的功率流向。电网接口PV逆变器，无论是电压控制(VCI)还是电流控制( CCI)均有双向功率流动能力。他们不仅能够给局部负载供电，还能将剩余有功和无功功率输出给电网。需要采用合适的控制器以避免输电过程中由于同步失误产生任何事故。同步失误可能使逆变器过载。图8-22 (a)和8-22 (b)分别给出了简单的带有一阶滤波器的电网逆变器接口及其相位图。

    图8-22    PV系统与电网之间的功率控制图

   (a)简单电网连接系统；(b)与电网连接的PV系统相量图

    如果采用电压控制器，功率方程为

    

    而电流控制器的方程为

   S=UPWM1cosθ+j[UPWM1sinθ]    (8-17)

    可以看出，逆变器额定输出功率可在δ=5°时获得。如果在电网连接PV逆变器中采用电压控制器，则可发现同步波形的相位稍微有一点误差将导致逆变器严重过载，而电流控制器则对于电压相移不敏感。由于电流控制器对于同步正弦电压波形并不敏感，它更适于控制PV逆变器向公用电网输出功率。

    电流控制型功率调节器在西澳大利亚卡巴里(Kalbarri)的农村馈电线系统进行了应用。对于农村供电，可以选择在集中位置添加采用如PV等可再生能源的系统。

    在卡巴里项目中采用的功率调节系统的结构图如图8-23所示。CC-VSI运行在接近10kHz开关频率带上。控制流程给出了功率调节系统的基本运行。采用两个独立的输出控制环分别控制PV逆变器的有功和无功功率流。有功功率由外部最大功率点跟踪算法( MPPT)与内部直流连接电压控制环（提供所需的有功电流值）构成。从PV换流器输出的Ip*及有功功率由直流连接电压调节器控制。直流连接电压由PI控制环维持为参考电压值。正常调节周期中需要在整个电压范围内搜索直流连接电压以验证算法是运行于全局MPPT还是陷入局部MPPT；夜间虽然无法提供有功功率，但可以用换流器来调节与电网连接系统的无功功率。此时PI控制器维持最小直流连接电压，使得功率调节系统能够运行并提供必要的无功功率。

    图8-23    功率调节系统结构图

    交流线电压调节由单独的无功功率控制系统完成，该系统提供无功电流参考值IQ*。控制系统的传递函数很简单，使无功功率指令随着交流电压波动而变化。外部有功和无功功率控制环共同采用了内部高带宽的电流控制环。Ip*与线电压同相，IQ*领先线电压90°。将这两项相加得到每相一个正弦波变换器电流参考波形(Iac*)CC-VSI控制采用了模拟和数字电路，在将Iac*转换为交流功率电流时用作跨导放大器。

（作者稿费要求：需要高清无水印文章的读者3元每篇，请联系客服，谢谢！在线客服：）