光伏并网逆变器控制和仿真

验仿真
2．1 太阳能电池模型搭建
根据文献原理光伏电池的等效电路见图2。在此基础上搭建输出0～450 V的直流电源在PSCAD中，模型如图2所示。该仿真模型选取的是典型光伏参数，组件选用型号为YL85(17)1010×660，主要参数为：输出峰值功率85 W、峰值电压17．5 V、峰值电流4．9 A、开路电压22 V、短路电流5．3 A。要求光伏阵列输出5 000 W，可推算光伏组件连接方式为20串3并。

由图3的光伏阵列的仿真模型，得出I-U特性曲线和P-U特性曲线如4所示。

通过计算得出的最大功率为5．1 kW，与模型输出的功率基本吻合，输入量的其他参数也基本吻合，故可以在工程实践中使用。
2．2 逆变器拓扑电路
在该拓扑结构(见图5)中主控桥采用由两组并联的三相全桥串联组成一个12脉波电流源变换器。主桥由24个换流阀组成，每一个开关阀由一个晶闸管组成。其交流侧通过变压器串联而成。变压器分别采用Y／Y和Y／△连接，变比分别为Kn：1和Kn：。构成与Y／△相连的6脉波变换器的触发脉冲整体滞后于与Y／Y相连的6脉冲变换器30°，使得两变换器的输出在变压器一次侧各相电压同相。图中的注入电路是由晶闸管与二极管的串联或反串联构成，与上桥所接的开关是晶闸管与二极管反串，下桥则相反，通过对晶闸管发出不同触发脉冲来实现逆变器的四象限运行，同样使上桥注入理想电流波形，使波形输出理想。

图6下主桥注入电流波形上部与下部对应三相桥输出直流电流大小相等，相位差为15°，电感支路电流为叠加少量纹波的直流，各支路电流平均值为IDC／6。交流电压、电流波形见图7。多电平电流波形的正弦度较好，电压波形有明显的毛刺，这是由开关切换时电感能量转移引起的，各开关器件引入阻容吸收回路后，可使电压毛刺明显减少。

图8中，CH1是A相电压波形；CH2是B相电压波形；CH3是C相电压波形。结论是三相电压正弦波形上叠加一些毛刺，与仿真相吻合。

3 实验结论
各注入支路电力电子开关最佳组合控制方案的确定。多个注入支路具有多种开关组合方案，如何以较低复杂程度的开关组合方案实现变换要求，是研究的主要技术难点之一。在仿真中，使用PSCAD做了6级电流注入的研究，证明了该系统无需加设滤波器以及采用PWM技术，就能得到理想的输出波形。正是由于该装置具有非常低的谐波畸变率以及低的开关损耗，因此该装置很适合应用于大功率的应用场合。