安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 潘惠琴

為了提高光伏電池的利用率，從PQ控制原理入手，搭建PQ控制模型，測(cè)得THD畸變較小，保證了并網(wǎng)電流質(zhì)量，滿足并網(wǎng)控制精度要求，證明了仿真模型的正確性和有效性。

0 引言

隨著全球工業(yè)化的迅速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的不可再生能源的需求量急劇加大，人們迫切的尋找清潔的、可再生的新能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，使得以可再生能源為主的分布式發(fā)電技術(shù)發(fā)展較為迅速（陳煒,艾欣,吳濤,劉輝.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響研究綜述[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2013,33(02):26-32+39;曹龍漢,余佳玲,李景南,陳福光.基于MATLAB/Simulink的光伏電池仿真建模研究[J].半導(dǎo)體光電,2015,36(05):718-721;蔡國(guó)偉,陳沖,孔令國(guó),彭龍,章昊.風(fēng)電/光伏/制氫/超級(jí)電容器并網(wǎng)系統(tǒng)建模與控制[J].電網(wǎng)技術(shù),2016,40(10):2982-2990）。

近年來，光伏發(fā)電發(fā)展迅速。然而光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，對(duì)傳統(tǒng)的大電網(wǎng)造成電網(wǎng)運(yùn)行的不穩(wěn)定，難以滿足多樣化的供電需求。為了協(xié)調(diào)光伏發(fā)電與大電網(wǎng)之間的矛盾，利用MATLAB建立光伏發(fā)電模型、對(duì)光伏發(fā)電控制策略PQ進(jìn)行了分析。

1 恒功率（PQ）控制

一般而言，PQ控制主要用在并網(wǎng)運(yùn)行上，為維持光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出有功和無功的恒定，可通過控制逆變器的輸出來完成這一目標(biāo)。因其控制方法簡(jiǎn)單，采用較為廣泛。

從三相靜止abc坐標(biāo)系變換到旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的公式為：

對(duì)進(jìn)行dq變換可得：

從式(3)可以看出，原來的三相電壓之間存在耦合關(guān)系，經(jīng)過變換后，變成不存在耦合關(guān)系的d軸和q軸分量，且ud是常數(shù)，uq= 0。

設(shè)經(jīng)dp變換得的逆變器的輸出電流分別為id、iq。因存在uq= 0，當(dāng)設(shè)逆變器輸出有功功率為Pref、無功功率為Qref時(shí)，其參考電流應(yīng)為：

2 PQ控制模型

PQ控制采用SPWM調(diào)制方式，主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)：軟件鎖相（SPLL）與dq變換、功率和功率因素控制、電流控制。PQ控制模型如圖1所示：

圖1 PQ控制模型

（1）功率和功率因素控制模型

光伏電池MPPT控制為PQ控制提供參考有功Pref，由式可得到參考無功功率，用Switch模塊進(jìn)行兩種方式的切換。根據(jù)式（4）得到idref和iqref。該模型如圖（2）所示：

圖2 功率和功率因素控制模型

（2）電流控制模型

將參考電流與實(shí)際電感電流id、iq比較，通過PI調(diào)節(jié)其差值、dq解耦和電網(wǎng)電壓前饋補(bǔ)償?shù)玫秸{(diào)制信號(hào)uref。電流控制模型如圖3所示：

圖3 電流控制模型

圖4 SPLL與dq變換

（3）SPLL與dq變換模型

PQ控制模型輸入為逆變輸出電壓u和電感電流，其中，dq變換的參考角頻率，主要是通過SPLL（鎖相環(huán)）跟蹤電網(wǎng)電壓得到的，同時(shí)SPLL實(shí)現(xiàn)這兩者之間的同頻同相。使用abc_to_dq0 Transformation模塊實(shí)現(xiàn)dq變換。該模型如圖4所示。

3 仿真結(jié)果與分析

圖5 仿真結(jié)果

對(duì)并網(wǎng)電流進(jìn)行諧波分析，得到THD=4.76%，滿足滿足光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中的控制精度要求。

4 結(jié)論

本文從PQ控制原理入手，并搭建仿真模型，仿真結(jié)果表明PQ控制模型能夠?qū)τ泄β屎蜔o功功率進(jìn)行解 耦控制，證明了該模型的可行性。