两级式光伏并网逆变系统的研究与仿真

两级式光伏并网逆变系统的研究与仿真【摘要】在两级式光伏发电系统中，前级 BOOST 变换器采用最大功率点的跟踪（ MPPT）方法，使光伏电池达到最优状态，最大限度的将太阳能转化为电能； 后级网侧逆变器采用双环控制方法， 使并网电流与电网电压同频同相， 电网功率因数为 1。通过 PSIM 仿真软件，实现了最大功率点跟踪和电流并网。前后级系统可以独立完成各自功能， 互不干扰， 这种结构更易于系统模块化设计与集成。【关键词】两级式光伏发电系统； MPPT；双环控制； PSIM 1.引言太阳能作为一种清洁、 可再生能源越来越受到人们的关注。 光伏发电系统分为光伏离网发电系统和光伏并网发电系统。 前者主要用于偏远地区发电、 工业应用以及通信行业； 后者主要用在城市的建筑群体上以及大型的荒漠化电站中， 光伏并网发电系统已经成为市场的主流 [1] 。本文研究的两级式光伏发电系统，前级采用改进 CVT 启动的变步长扰动观测法实现最大功率点的跟踪。 这种方法能够快速跟踪最大功率点， 尽可能的减少最大功率点附近的扰动。 后级网侧逆变器采用双环控制方法， 外环控制直流母线电压 UDC，内环控制并网电流，实现并网电流与电网电压的同频同相，即成功并网。这种方案的功率开关器件的开关频率就等于载波频率，输出波形无畸变，易于控制，简单可靠。2.两级式光伏并网发电系统控制原理两级式光伏发电系统控制原理如图 1 所示。控制器 1 能够实现基于前级BOOST 变换器的 MPPT 控制，控制器 2 可以完成单位功率因数的正弦波控制和直流母线电压的稳压控制。图 1 两级式光伏发电系统控制原理图2.1 基于前级 DC/DC 变换器的 MPPT 控制在前级 DC/DC 变换器中，通过调节 BOOST 变换器的开关占空比调节其输入电流，光伏电池的输出电压根据电流值的变化及时作出相应的调整。由图 1可以看出，通过采样光伏电池输出电流值和电压值，进而通过 MPPT 控制器内部算法得到光伏电池的工作点电压指令 Uref，然后光伏电池的实际电压值减去Uref，经 PI 调节器生成 PWM 波，控制半导体开关器件的导通量，调整 BOOST变换器的输入电压，最终使光伏电池的功率值达到最大，实现 MPPT 控制。本文 MPPT 控制算法采用改进 CVT 启动的变步长扰动观测法。首先对光伏