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双级式并网逆变器的Boost电路中的控制算法

时间:11-29 来源:互联网 点击:

本文介绍了户用型光伏并网发电的优点。指出在双级式并网逆变器的Boost电路中,控制算法应当完成升压控制和最大功率追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT),对这两种控制策略进行了详细研究。此外,对MPPT应用时的两个实际问题最大功率限制输出以及逆运行也进行了讨论。最后在 Simulink中建立了仿真模型,仿真结果表明Boost控制算法具有可行性。

在光伏并网系统中,由于户用型光伏发电技术可以克服日照分散性缺点,且在电网终端并网,所发出电能被负载就地消耗,减小了电能在传输过程中造成的损失。这样在灵活性和经济性上,都比光伏电站具有更大优势。在户用型并网逆变器中,双级式并网逆变器由于其体积小、质量轻、效率高且成本较低等优点,具有广阔的发展潜力。

双级式并网逆变器的Boost电路中的控制算法

图1

在双级式并网逆变器中,拓扑结构主要包括Boost和全桥逆变器电路。如图1所示。本文主要对Boost电路进行详细算法分析。

Boost控制算法研究

Boost要完成两个任务。一就是在启动的时候,若太阳电池板电压小于母线额定电压时,Boost电路应能完成升压,使母线电压达到并网要求;另外,就是要完成太阳能电池板的最大功率追踪。下面分别对其进行研究。

1、Boost电路软充电控制算法

Boost电路由于在系统中属空载运行,对其实行软充电。软充电方式可以保证Boost在母线电压比较低的时候快速充电,而在快要接近母线电压的时候,放慢充电速度,减小母线电压过冲。

软充电方式控制流程,假设母线电压额定值为400 V。在程序执行的时候,先判断母线电压是否超过额定电压400 V,若否则开始充电控制。通过SoC判断当前电压是否接近额定值,若SoC0.9,则表示当前电压值远小于额定电压,加速充电,若否表示当前电压已接近额定电压,则开始减速充电。

2、Boost电路MPPT控制算法

太阳能并网逆变器中,要充分发挥光伏电池板的效能应保证电池板随时最大功率输出。在双级式并网逆变器中,通常由Boost电路来完成MPPT控制。MPPT控制和光伏电池板特性有很大关系,在辐照度和温度变化时电池板的P—U曲线详图略。

根据电路最大功率传输定理,当电池板的内阻抗与负载阻抗相匹配时,电池板有最大功率输出。由于在实际中,光伏电池板内阻抗随着环境的变化而变换,由此可知MPPT过程实际上是寻找一个与内阻抗匹配的负载阻抗的过程。

双级式并网逆变器的Boost电路中的控制算法

图2

在MPPT控制中,主要的问题是系统的扰动量。在单级式并网逆变器中,经常通过扰动PV电压来实现MPPT。具体如图2所示,即当电压值U大于Uref时,通过增大输出电流米降低当前电压。这样通过控制输出电流大小就实现电压U的控制,从而完成MPPT。

双级式并网逆变器的Boost电路中的控制算法

图3

在双级式并网逆变器巾Boost电路的输出电压Uout通常为恒定值,则根据公式U=Uout(1-D),可知占空比的变化会引起输入电压U发生改变。所以若当前电压U大于MPPT给定的参考电压,则占空比增加,从而可使得U减小,完成MPPT控制。由于PI控制器存在积分环节,MPPT的速度以及系统超调都会受到PI控制器的影响。所以在双级式并网逆变器中,通常采用直接扰动占空比来实现MPPT。具体如图3所示。

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