光伏阵列MPPT
光伏系统MPPT的实现结合了恒压跟踪法和扰动观察法。在系统启动时,检测光伏阵列开路电压,用恒压跟踪法计算出理论最大功率点电压,此处电压作为扰动观察法跟踪的起始点。为快速准确地跟踪到最大功率点,采用变步长扰动跟踪,其程序流程如图2所示。dp=p(k)-p(k-1),dt=t(k)-t(k- 1)=T,α为正系数,Ts为PV端电压、电流采样周期。系统根据光伏阵列输出曲线特性,观测其输出功率变化率,调整跟踪步长,得到光伏阵列输出最大功率处参考电压。
图2 MPPT 程序流程图
逆变器并网控制
逆变器输出可控制为电流源或电压源。若将并网逆变器控制为电压源,在并网过程中易产生环流,如图1所示。该逆变器是具有输出电流特性的电压并网逆变器。图3示出并网逆变器的控制策略框图。
图3 并网逆变器控制策略 控制系统采用了三环控制结构。MPPT功率外环的输出作为电压中环直流侧电压的给定。电压中环的输出与电网同步正弦信号的乘积作为电流内环的给定。根据图1可知:
uo-ug=SLiL,uo=SUpv (1) 式中:uo为桥侧输出的脉动电压、ug为电网电压、s为拉普拉斯算子、L为回路电感值、L为进网电流、S为逆变器开关函数、Upv为光伏电池输入电压。 由式(1)可得: iL=(SUpv-ug)/(sL) (2) 由式(2)可见,ug为并网电流的扰动量,会影响系统动态跟踪性能。故在电流内环中加入电网电压前馈控制以增强系统的抗干扰性。其前馈补偿系数为: Kf=1/Upv (3) 在单位功率因数条件下,逆变器效率为η,根据并网逆变器交、直流侧功率平衡原则,有: UpvIdcη=ugiL (4) 由式(4)可知,在稳定情况下,并网逆变器交流电流到直流电流的变比关系为:
KL=Idc/iL=ug/(ηUpv) (5) 由图1可知,在稳态情况下,母线电容Cpv两端的电压为:
Upv=(Ipv-Idc)/(sCpv) (6) 图3中,G1(s),G2(s)分别为直流侧电压外环和电流内环调节器传递函数,通常采用PI调节器:
若忽略开关管非线性特性的影响,PWM环节可等效为一个比例惯性环节:
GPWM(s)=(Upv/Utri)[1/(1+sTc)] (8) 式中:Tc为高频载波周期。
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