在现代电力系统中,三相光伏逆变器在电网中的应用变得越来越广泛,尤其是在太阳能发电领域。这些逆变器不仅需要在平衡电网条件下正常工作,还需要在电网电压出现不平衡的情况下保持性能稳定,这就提出了对控制策略的新要求。逆变器并网控制策略的设计和实现对于保证整个电力系统的安全、稳定和效率至关重要,尤其是在电网电压不平衡时,对并网电流和功率质量的影响显著。电网不平衡将导致逆变器产生非特征谐波,进而引起并网电流畸变,增大负序分量,降低设备性能,增加损耗,甚至损坏逆变器中的主功率器件,从而加剧电网的不平衡度。
为解决这些问题,国际电工委员会(IEC)建议电力系统三相电压不平衡度限制在2%以内,这促使了对不平衡电网条件下并网控制策略的研究。一种重要的控制策略是采用二阶广义积分器(SOGI)实现正负序电压的分离。SOGI是一种有效的信号处理工具,能够准确地从不平衡的电网电压中分离出正序和负序分量。这种分离对于进一步的控制策略设计来说非常重要,因为它能为逆变器提供准确的参考电压信号。
二阶广义积分器(SOGI)能够根据频率进行调节,适用于电压和电流信号的正序和负序分量分离。在三相逆变器中,采用SOGI可以有效地处理不平衡负载引起的电压质量问题,为逆变器提供了一个稳定的基准电压,从而保障并网电流的质量。
在确定了正负序电压分离方案后,接下来需要设计一个合适的系统控制策略。在三相不平衡电网情况下,系统控制策略能够基于分离后的正负序电压生成两相静止坐标系下的电流参考值。这个电流参考值是逆变器控制的关键,因为它为逆变器提供了一个期望的输出电流形状和大小。
为了跟踪和生成这个参考电流值,采用了准比例谐振(准PR)控制器。这种控制器对于正弦波信号具有良好的跟踪能力和稳定性,能够实现零静态误差的跟踪。利用准PR控制器可以有效改善微电网电压的不平衡度,并且对于抑制谐波和干扰也具有很好的效果。通过调节准PR控制器的参数,可以实现对逆变器输出电流的精确控制,从而提高系统的功率因数,减少损耗,并提高整个系统的效率和稳定性。
对于任何控制策略而言,理论分析和设计之后的仿真实验都是必不可少的,以验证所提出控制方法的可行性和有效性。仿真结果可以证明在不平衡电网条件下,通过上述控制策略的实施,逆变器能够维持较高的电流质量,同时有效地改善微电网电压的不平衡度,这为实际应用提供了理论和技术依据。
本文的研究成果不仅对理论研究有所贡献,也为实际工程应用提供了新的解决方案。在现实世界中,电网不平衡是不可回避的问题,特别是在分布式发电系统中,由于局部负荷和天气条件等因素的影响,电网不平衡现象更加普遍。因此,深入研究不平衡电网条件下的三相光伏逆变器并网控制策略,对于提升电力系统的可靠性和光伏并网技术的发展具有重要价值。