基于SOGI及功率权重占空比前馈控制的单相级联型光伏并网逆变器功率平衡控制

There are a lot of power losses in the cascaded photovoltaic grid connected inverter when the illumination is not uniform and the photovoltaic array does not match. A power balanced controlling strategy of single phase cascaded photovoltaic grid-connected inverter based on second order generalized integrator and power weight duty ratio feed-forward is proposed. The research mainly includes: (1)the independent MPPT control is used to achieve maximum output power and the use of solar energy; (2)the double closed loop control of voltage outer loop and current inner loop is used to achieve the stability of dc side voltage, grid-connected current zero steady-state error and unit power factor running control performance; (3)the power balanced controlling strategy of the power weight duty ratio feed-forward is able to meet the approximate decoupling of voltage outer loop and current inner loop, which achieves the Output power of AC side of photovoltaic grid connected inverter is balance with the maximum power of DC side photovoltaic array ; (4)using SOGI phase locked loop technology realizes synchronous phase lock control accurately and quickly. Finally, the theoretical analysis and control strategy are verified by simulation and experiment. This project provides a new control method for large-scale grid connected photovoltaic power generation, which has strong theoretical and practical value.

针对于大型级联光伏并网逆变器各级联单元在光照不均匀及光伏阵列之间不匹配时采用集中MPPT存在较大功率损失的问题，本项目提出一种基于二阶广义积分器（SOGI）及功率权重占空比前馈控制的单相级联型光伏并网逆变器的功率平衡控制策略。研究内容主要包括：(1)通过对各级联单元进行独立MPPT控制以实现输出功率最大化，最大限度地利用太阳能；(2)利用改进的电压、电流双闭环控制实现并网逆变器的直流侧电压稳定、并网电流零稳态误差和单位功率因数运行等性能；(3)采用可满足电压外环和电流内环近似解耦的功率权重占空比前馈控制策略，以实现直流侧光伏阵列的最大功率与级联型并网逆变器交流侧的输出功率相平衡；(4)利用SOGI锁相环技术准确而快速地进行同步锁相控制。最后通过仿真和实验研究对理论分析及控制策略进行验证。本项目对以级联型为拓扑的大规模光伏并网发电提供了一种新的控制思路，具有较强的理论意义和实际应用价值。

针对于大型级联光伏并网逆变器各级联单元在光照不均匀及光伏阵列之间不匹配时采用集中MPPT存在较大功率损失的问题，本项目提出一种基于二阶广义积分器（SOGI）及功率权重占空比前馈控制的单相级联型光伏并网逆变器的功率平衡控制策略。.针对CHB型光伏并网逆变器的整体控制策略，本项目采用电压外环、电流内环双闭环控制策略。首先推导出了CHB型光伏并网逆变器的数学模型，确定出系统控制目标。然后建立了系统整体控制策略的数学模型，对于几种并网电流控制器，做了对比分析，并给出了电压外环的设计公式和电流内环的参数选择方案。最后，搭建了CHB型光伏并网逆变器仿真模型，按照系统设定的控制目标对整体控制策略的效果进行了分析和验证，并对系统在各个级联单元的光伏组件工况不一致的情况下做了仿真分析，验证了功率平衡控制策略的重要性。.针对于级联H桥光伏并网逆变器在复杂的外界环境下存在的功率不平衡问题，本项目主要研究了一种基于功率权重控制的功率平衡控制策略。首先建立了光伏组件的数学模型，并在不同环境下对其输出特性进行了仿真分析研究。然后在CHB型光伏并网逆变器的整体控制策略的基础上对加入功率平衡的重要性结合数学分析做了说明，并详细推导了基于功率权重控制的功率平衡控制策略的控制机理，最后通过仿真验证了所提出的控制策略都可以很好的解决功率不平衡引起的直流侧电压漂移问题，稳定光伏板最大功率输出，实现多电平逆变器的并网运行。.本项目的研究成果为以级联型为拓扑的大规模光伏并网发电提供了一种新的控制思路，具有较强的理论意义和实际应用价值。