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根据改善FBD算法的光伏正弦波逆变器并网电能质量研讨

针对光伏正弦波逆变器在并网进程中会发作很多谐波,提出一种根据改善FBD算法的光伏正弦波逆变器并网谐波检测办法,能够战胜传统正弦波逆变器FBD算法检测谐波电流时差错较大的缺陷。仿真成果证明,体系精度更高、呼应速度更快。
随着世界经济的快速开展,全球动力消费总量日益添加,开发可再生动力成为解决动力问题的重要办法之一。目前开展比较遍及的可再生动力有太阳能、风能、生物能、海洋能等。据相关数据统计,地球40分钟接纳的太阳光照能量能够为全球供给一年的用电量,而且具有安全、无污染的特色,因而,光伏发电越来越受到人们的重视[1]。
太阳能光伏发电技能将太阳能改换为直流电,再经过并网正弦波逆变器将直流转变成与配电网同相位、同频率的正弦沟通电并入配电网,然而在逆变的改换进程中会发作很多的谐波,如果谐波叠加到继电保护的整定值上,会引起保护设备的误动作,形成电力体系运转可靠性的下降;如果谐波频率与电力体系中变压器或许电容器容抗的频率相同,会导致谐振发作,发作很大的电流或许电压,形成电力设备的损坏。 
由此可见,光伏并网发作的谐波对配电网形成的影响是巨大的,所以有必要对体系的电能质量进行剖析。本文提出一种光伏并网条件下根据改善FBD算法的谐波检测办法,能够准确快速的检测出电网谐波,为后期的无功补偿及谐波管理供给理论依据。

 1 光伏并网原理
光伏并网的原理如图1所示,光伏电池板接纳太阳光照,将光能改换为电能,此刻的电压等级未必能够满意正弦波逆变器的输入电压要求,因而参加DC/DC模块进行电压等级的改换,正弦波逆变器将光伏宣布的直流电改换为沟通电,并入沟通电网,供电网负载的运用。

 
为了使光伏电池板宣布的电能尽可能多的流入电网,参加MPPT操控器,能够对光伏发电的最大功率进行追寻,完成光能的高效率运用。此外,为减小光伏并网对电能质量的影响,参加逆变操控器,其作用是收集并入沟通电网的电流信息以及光伏的电信息,两者比较做出决议计划,宣布驱动信号操控正弦波逆变器,使其发作与沟通电网同频率同相位的电流信息,此刻并入电网,能够大大防止谐波的发作。
 
光伏正弦波逆变器并网体系结构图
图1 光伏正弦波逆变器并网体系结构图
2 改善正弦波逆变器FBD算法的电能质量检测 
2.1  光伏并网最大功率追寻操控电路 
因为受光照以及温度等外界环境的影响,光伏正弦波逆变器的输出具有非线性的特色。如在晴天、雨天、阴天等不同自然条件发作时,或许一天24小时不同光照强度下,光伏电池板的输出功率会随之改动,作业电压也会发作动态改变,则整个光伏并网发电体系的输出功率将会发作改变,为了完成光能的高效率运用,应当寻求光伏电池板的最佳作业状况,最大极限进行光电改换。
 
因而,要不时调整光伏正弦波逆变器的作业点,使其一直作业在最大功率点,确保光伏并网体系最大功率输出,完成最大功率追寻(MPPT)[4],详细原理如图2所示。
 
正弦波逆变器 MPPT原理示意图
图2正弦波逆变器 MPPT原理示意图
图中曲线1、2为光伏正弦波逆变器在不同光照强度下的输出特性曲线,负载1、2为负载曲线,A、B为最大功率点(MPP)。假设在某一时间,光伏并网体系运转在曲线2的最大功率点B处,因为光照强度减少,光伏正弦波逆变器的输出曲线由2变为1,在坚持负载2不变的条件下,体系运转在b点,此刻的运转状况不是该光照强度下的最大功率点。为了使光伏并网体系运转在该光照强度下的最大功率点A处,应当将负载2改变为负载1。
 
同理,如果光照强度添加,光伏正弦波逆变器的输出曲线由1变为2,作业点由A变为a,改换负载,使光伏并网体系在添加光照强度的情况下运转在最大功率点B处,然后完成最大功率盯梢。
 
最大功率正弦波逆变器盯梢操控图
图3 最大功率正弦波逆变器盯梢操控图

详细地如图3所示,因为传统的电导增量法步长设置固定而且比较大时,存在稳态动摇大的缺陷,而步长设置比较小时盯梢速度又会下降,为了战胜上述缺陷,在操控进程中参加功率随电压改变率的检测设备,当改变率大于设定值时,增大步长,快速进行追寻,当改变率小于设定值时,阐明即将挨近最大功率点,此刻减小步长,增大了盯梢精度,加快了呼应速度。
 
本研讨中,光伏并网的电流为一模仿量,经过一定的算法将其转变成相应的数字量(光伏有功直流重量)并入到谐波检测电路中。
 
2.2光伏并网条件下的改善FBD算法电流检测及运用 
传统FBD检测法根本思想是:把实践电路中的各相负载等效为串联在各相的等值电导元件,以为电路中的所有功率都被等效电导所消耗,没有其他能量损耗,再经过等效电导来分解电流得到谐波电流。其瞬时功率和等效电导不是运用三相电压直接得到,而是由PLL获取与三相电压基波同相位的基准电压进行核算求出。
 
可是有关研讨表明,因为传统FBD中锁相环(PLL)这一模仿电路的存在,使得提取的三相基准电压信号并不能消除与理论值之间的差错,因而在获取三相根本正序有功电流的幅值和相位时一直与理论值之间存在差错,不能准确的获取谐波电流,影响滤波作用[2]。
 
为了消除此影响,本文提出一种无锁相环的FBD谐波电流检测办法,而且将光伏发电的电流参加到体系中,与电网电流同时进行检测,选用图4的体系结构。
正弦波逆变器光伏并网条件下改善FBD法电流检测原理图 

图4 正弦波逆变器光伏并网条件下改善FBD法电流检测原理图

 3 仿真剖析
建立改善FBD算法的谐波检测电路仿真模型,并将根据改善电导增量法的最大功率追寻光伏并网电路加到谐波检测电路中,终究检测的光伏并网后的电网谐波电流[5]。
详细地,经过Matlab/Simulink软件对三相不对称体系以及光伏接入体系进行建模仿真,如图5所示,其间,三相沟通线电压设置为380V,频率为50Hz;负载选用带阻感的整流电路,电阻设置为25Ω,电感设置为20mH;正弦波逆变器直流侧电压设置为700V。
光伏并网的谐波检测电路仿真模型
图6为检测到的三相谐波电流波形,能够看出改善FBD法得到的波形与理论值根本重合,作用较好。
光伏并网后三相谐波电流
图7为光伏并网后根据改善的FBD法进行的三相基波有功电流仿真图,从图中能够看出,电流半个工频周期内就能达到平稳状况,动态呼应速度快,而且三相电流对称性高,因为不像传统FBD法受相位差的影响,改善的FBD法检测三相基波有功电流的相位和幅值防止了差错的发作[8]。
 4 定论
本体系在考虑光伏最大功率追寻并网的条件下,根据改善FBD算法对三相基波有功电流及三相谐波电流进行检测,防止了传统FBD算法运用锁相环导致的检测差错,体系精度更高、呼应速度更快,适用于电网的三相不对称体系。

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