光伏逆變器

引言

分布式光伏發(fā)電由于具有分散發(fā)電、就地使用，避免輸配電損失和降低輸配電投資，不需另占土地等優(yōu)勢(shì)，受到世界各國(guó)的重視［1-2］。單相分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，需要采用單相并網(wǎng)逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)與單相電網(wǎng)的接口。

目前大部分的單相光伏并網(wǎng)逆變器僅能在單位功率因數(shù)的工況下運(yùn)行。而隨著新能源并網(wǎng)容量在單相電網(wǎng)中所占比例不斷增大，單相光伏逆變器將逐漸成為單相電網(wǎng)功率主動(dòng)調(diào)節(jié)的參與者［3］。因此，部分國(guó)家更改了并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，要求單相光伏并網(wǎng)逆變器具備無(wú)功調(diào)節(jié)功能，如德國(guó)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) VDEAR-N4105 ［4］。依照新的標(biāo)準(zhǔn)要求，當(dāng)單相并網(wǎng)逆變器的容量小于 13.8kV?A 時(shí)，須滿足超前和滯后 0.95 的功率因數(shù)要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)單相電網(wǎng)的無(wú)功支撐。

單相 H6 橋拓?fù)涫且环N為了消除無(wú)變壓器隔離型逆變器漏電流而提出的交流側(cè)旁路的并網(wǎng)逆變拓?fù)洌?］。在這種拓?fù)渲械睦m(xù)流階段，直流側(cè)與交流側(cè)被阻斷開(kāi)來(lái)［6-7］。采用傳統(tǒng)的調(diào)制與控制方法，H6 橋的交流側(cè)在電網(wǎng)電壓過(guò)零后與直流側(cè)阻斷，通常只能工作在單位功率因數(shù)的并網(wǎng)模式下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的輸出［8-9］。如何為已安裝的 H6 橋型單相光伏逆變器進(jìn)行軟件更新與升級(jí)，使其在保持低漏電流特性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率輸出與調(diào)節(jié)，是亟需解決的問(wèn)題。

采用傳統(tǒng)控制模式下，在非單位功率因數(shù)工況下，由于 H6 橋輸出電壓過(guò)零點(diǎn)與并網(wǎng)電流過(guò)零點(diǎn)不再重合，致使并網(wǎng)電流波形比在單位功率因數(shù)工況運(yùn)行時(shí)畸變加重。針對(duì)逆變器并網(wǎng)電流過(guò)零點(diǎn)畸變問(wèn)題，文獻(xiàn)［10］在電流內(nèi)環(huán)控制中引入重復(fù)控制，解決了 dual-buck 型拓?fù)涔夥孀兤鞯碾娏鬟^(guò)零點(diǎn)畸變問(wèn)題。文獻(xiàn)［11-13］利用雙極性調(diào)制電流變化率比單極性調(diào)制大的特性，采用雙極性與單極性混合調(diào)制的方法改善了電流過(guò)零點(diǎn)畸變。近年來(lái)，滑模變結(jié)構(gòu)控制憑借其優(yōu)越的瞬態(tài)特性與魯棒性，被越來(lái)越多應(yīng)用于電力電子裝置的控制，并獲得了較理想的控制效果［14-15］。文獻(xiàn)［16］在直流耦合的分布式發(fā)電系統(tǒng)中，采用滑?？刂铺岣吡讼到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

當(dāng) H6 橋工作在無(wú)功補(bǔ)償模式時(shí)，本文將其交流側(cè)與直流側(cè)阻斷階段的交流附加續(xù)流回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)看作直流側(cè)電壓調(diào)制產(chǎn)生，提出一種低漏電流的無(wú)功補(bǔ)償調(diào)制策略及其 SVPWM 的實(shí)現(xiàn)方法。分析了 H6 橋輸出無(wú)功功率時(shí)，并網(wǎng)電流在輸出電壓過(guò)零點(diǎn)與電流過(guò)零點(diǎn)波形畸變的產(chǎn)生機(jī)理。并將 H6 橋的調(diào)制策略分成逆變調(diào)制與無(wú)功調(diào)制兩個(gè)階段，通過(guò)構(gòu)造比例–積分–諧振全程滑模面，抑制并網(wǎng)電流的直流分量，平滑兩階段調(diào)制的切換，使得并網(wǎng)電流畸變得到改善。