基于改进双闭环控制的光伏并网系统研究

陈 诚，王 勋，程宏波

（华东交通大学电气与电子学院，江西南昌330013）

光伏发电技术迅速发展，其中并网发电技术更受到关注[1-5]。光伏并网发电系统普遍采用两级式结构，从而可以分级控制[6]，光伏组件将太阳能转换为不稳定的电能后[7-9]，经直流变直流（DC/DC）得到较稳定的直流电，再逆变为交流电且并网向负载供电。在实际应用中，往往存在光照强度很强时，直流侧输出功率大于逆变侧设计时设定的并网最大功率[10]，由于逆变电路功率被限制在设计功率上，此时若直流侧继续做最大功率跟踪，这必然导致直流母线上的电压升高，直至电容或者开关器件损坏，导致系统运行不稳定，这样不仅造成经济的损失，还严重影响人生安全[11]。

针对上述现象，文献[12]通过设计变步长的最大功率跟踪(maximum power point tracking，MPPT)控制算法来控制母线电压，但是并未考虑逆变侧的设计功率不容许逆变侧输出功率过大。文献[13]提出增大直流母线电容，但这造成控制系统响应慢，且系统体积大，降低了系统的功率密度，成本昂贵，效果不佳。文献[14]始终控制直流侧输出功率等于逆变侧的输入功率，来限制母线电压波动，但控制复杂，且这样增加了逆变器件选型的要求，实现难度大。为了提高系统的功率密度和光伏电池能量的利用率，本文提出一种新型的光伏并网系统控制方案，详细分析了它的控制设计方法，并进行了仿真验证。

1 系统结构及新控制策略

系统采用现今商业上使用最多的也是最常见的前级Boost升压、后级全桥逆变结构[15-16]，选取型号为SW-10S的光伏电池串并联为光伏阵列[17]。……