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并网正弦波逆变器发电系统控制方法解析

提出一种对小型具有高度适应性的小型并网 正弦波逆变器发电系统。在拓扑结构上,该系统选用一种依据开关电容的三相反激式倍压整流电路并引进储能回路,有效地改善了系统在低风速工况下的发电作用。

 

在操控战略上,依据不同的风速巨细以及电池组荷电状况挑选相应的操控办法以完成多个操控方针,包含搜集弱小风能、进步系统风能使用率、拓展可使用风>速规模以及延伸电池寿数等。一起,论述了系统在不同工况下对直流母线电压的操控办法,并依据双向DC-DC变换器选用了一种简略牢靠的死区操控办法。最终,为验证系统操控办法的牢靠性和实用性,分别在试验室环境和实在小型中对样机进行了测验。

 

比较技能较为成熟的大、中型发电,小型发电具有装置维护简洁、本钱低价、装机容量灵敏可调、对电网冲击较小等长处,十分适合作为辅佐电源应用于城市修建楼顶或山区、海岛等主网难以掩盖的区域,具有较高研讨价值[1-3]。与此一起,小型风电系统所在往往存在均匀风能偏低、波动性强等问题,约束了其广泛应用。

 

图1是国家气象局网站供给的2015年国内各城市的年均匀风速统计图表。可知,各地区均匀风速偏低,甚至达不到大多数现有小型风电系统风机的起动风速(一般为2~3m/s),给系统规划增加了难度。

并网正弦波逆变器发电系统控制方法解析

图1 2015年我国部分城市年均匀风速

为应对此问题,一些学者倾向于选用离网运转的小型发电系统,并在传统“三相不控整流器— Buck电路—负载”的系统结构上研讨先进的操控算法[4,5]。这些工作虽然已取得了必定作用,但考虑到离网系统负载方式单一、可挑选规模狭隘等问题,其应用规模依然有限。

 

另一些学者对小型并网 正弦波逆变器发电系统进行了研讨,依据“三相不控整流器—Boost电路—逆变器”或“PWM背靠背”的系统结构,依然侧重于研讨最大功率点盯梢(Maxium PowerPoint Tracking, MPPT)、动态呼应以及高风速维护等操控战略[6-8]。文献[6]提出了一种包含MPPT功用的操控算法,剖析了该算法的操控精度、追寻速度与动态呼应的联系,并使用试验证明了算法的有效性。文献[7]在评论MPPT操控的一起,要点剖析了一种高风速维护的操控办法,并以为该办法能够拓展系统的高风速有效工作规模。

 

虽然上述文献均在传统拓扑上取得了杰出的操控作用,可是上述系统通常是在试验室环境,由抱负电源供给充足能量(往往大于1kW)的条件下完成的,很少有文献评论实际小型的特点并给出实在场景中的运转状况,因而其实用性依然需求验证。一起,许多并网 正弦波逆变器系统疏忽了对低风速工况的剖析,并未考虑小型如图1中表现出的低均匀风速特点。此外,大多数系统多从操控战略视点动身,往往疏忽了在拓扑结构上的立异,无法避免传统系统结构存在的比如各级变换器电压等级不匹配、电压增益有限等问题。

 

归纳考虑上述问题,本文从结构拓扑和操控战略两个方面对小型并网 正弦波逆变器发电系统进行改善。一方面,选用具有高电压增益的反激式倍压整流器,并在直流母线上引进储能回路;另一方面,选用具有多操控方针的系统操控战略以应对不同的风速和电池荷电状况(State of Charge,SOC)。系统具有杰出的低风速特性、较高的风能使用率、拓展的系统容量以及延伸的电池寿数。本文还对直流母线电压的操控办法进行了剖析并给出了相关试验验证。

并网正弦波逆变器发电系统控制方法解析

图2 并网正弦波逆变器发电系统结构图

定论

本文提出了一种小型并网 正弦波逆变器发电系统,并简述了该系统在拓扑结构上的特点,包含在实在发电系统中选用单级三相反激式高增益整流变换器以及引进额定的储能回路。依据此结构,本文详细剖析了系统的操控战略,该战略能够依据不同的电池荷电状况和不同风速调用不同的操控办法,灵敏应对小型中可能呈现的各种工况。

一起,本文对系统直流母线操控办法进行了评论,双向DC-DC变换器所选用的死区操控器和逆变器操控器均能够在不同工况下完成对母线电压的杰出操控。最终,本文给出系统的主模态操控、直流母线操控的试验波形以及系统在实在小型的运转状况,结果表明该系统具有对小型的高度适应性。

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