MPPT对单级式光伏并网逆变器稳定性影响分析
发布时间：2021-09-24 09:47
以扰动观察最大功率点跟踪（MPPT）方法为例,全面分析了功率采样周期、功率扰动步长、直流母线电容容值等因素对系统稳定性影响。分析表明,即使在光照不突变且最大功率算法不出现误判的情况下,功率采样周期过大、直流母线电容容值过小或扰动步长过大,仍将导致直流母线电压出现崩溃性跌落,并导致系统失稳。考虑到实际系统中增加直流母线电容容值带来高昂的硬件成本,结合此处分析结果,给出功率采样周期和功率扰动步长设计方法。最后,在一个640 kWp的光伏并网系统中验证了分析结果。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１单级式并网光伏逆变器??Ｆｉｇ．?１?Ｓｉｎｇｌｅ－ｓｔａｇｅ?ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??
?周期为２３２?ｍｓ。上述分析中假设直流母线电压可??以无限降低，工程实际中，当直流母线低至无法逆??变时，将导致输出过流，触发过流保护。因而，分析??结果中小于最小逆变电压的结果不具有意义。对??任意确定的系统，可根据上述方法推算出一定扰??动步长下的最大允许功率采样周期，为实验时参??数选取提供依据。??３．２．２?直流母线电容容值与功率采样周期的影响??Ｐ＝１?ｋＷ，不同Ｑ及功率采样周期下，系统从??最大功率点（６３０?ｋＷ，６１５?Ｖ）执行一次增扰动后的??＆波形见图４。匕越小，％．在相同功率差额下减??小得更多，也更容易进入上述正反馈，使直流母线??电压崩溃。??３．０５??ｏ．４＾．ｏｒ??Ｃｄｃ／Ｆ??图４母线电压波形３??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ＤＣ?ｂｕｓ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?３??３．２．３?功率采样周期与光照强度的影响??上述分析假设系统工作在额定光照条件下，??即最大功率点为额定最大功率点（６３０?ｋＷ，６１５?Ｖ）。??由于一天中光照不断发生变化，系统的最大功率??７５??
ａｖｅｆｏｒｍ??３．３?系统稳定控制方法??由上述分析过程可知，扰动步长越大，功率采??点不断发生变化。因此需考虑不同光照条件下，系??统从相应的最大功率点扰动一次后的母线电压。??分析不同光照变化对系统稳定性影响时，认为温??度始终不变。使用文献［６］所述方法估算不同光照??条件下的光伏输出特性。值得注意的是，不同光照??下系统的最大功率点电压也不相同。??Ｐ＝１?ｋＷ，Ｃｄｅ＝２５．２?ｍＦ时，不同光照和７１下，系??统从最大功率点执行一次增扰动后的母线电压波??形如图５所示。??７００??？?５００??，４００??＝?３００??２００??１００??＾ｍｐｐ／Ｗ??图５母线电压波形４??Ｆｉｇ．?５?Ｔｈｅ?ＤＣ?ｂｕｓ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?４??由图可知，随着扰动前最大功率的减小，系统??更不易进入上述正反馈过程。由分析可以看出，直??流母线电压迅速下降的主要因素是母线电压降低??后光伏阵列功率下降引起的功率差额，当前运行??功率越低，母线电压降低后带来的功率差额也相??应变小，因而系统更不易出现电压崩溃。??３．２．４?功率损失评估??随着直流母线电压的降低，光伏阵列输出功??率减校即使在功率扰动过程中，系统并未失稳，??也可能由于直流母线电压较为剧烈的变化导致功??率损失。图６为时，不同Ｔ??及光照下，系统从最大功率点执行一次扰动引起??的最大功率差额ＡＰ。由分析结果可知，功率采样??周期越大，引起的功率差额越大，即使系统并未不??稳定，也需考量允许的功率损失进一步限制功率采??样周期的选龋此外，为保持系统稳定，在选取合适??的功率采样周期的同时，还需配合以
【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率高升压比光伏直流变压器控制策略[J]. 刘芳,邓金鑫,张杰,张喆. 电力电子技术. 2019(05)
[2]单级式光伏并网系统MPPT的人工鱼群控制策略[J]. 李圣清,张彬,徐天俊,杨峻. 电力电子技术. 2014(03)
[3]双级式光伏并网逆变器母线电压二次纹波抑制[J]. 彭良平,石峰,杜毅,汤济泽. 电力电子技术. 2013(09)
[4]一种单级光伏并网系统MPPT算法的分析[J]. 郑必伟,蔡逢煌,王武. 电工技术学报. 2011(07)
[5]任意光强和温度下的硅太阳电池非线性工程简化数学模型[J]. 廖志凌,阮新波. 太阳能学报. 2009(04)
[6]单级式光伏并网逆变系统中的最大功率点跟踪算法稳定性研究[J]. 吴理博,赵争鸣,刘建政,王健,刘树. 中国电机工程学报. 2006(06)
本文编号：3407541
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１单级式并网光伏逆变器??Ｆｉｇ．?１?Ｓｉｎｇｌｅ－ｓｔａｇｅ?ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??
?周期为２３２?ｍｓ。上述分析中假设直流母线电压可??以无限降低，工程实际中，当直流母线低至无法逆??变时，将导致输出过流，触发过流保护。因而，分析??结果中小于最小逆变电压的结果不具有意义。对??任意确定的系统，可根据上述方法推算出一定扰??动步长下的最大允许功率采样周期，为实验时参??数选取提供依据。??３．２．２?直流母线电容容值与功率采样周期的影响??Ｐ＝１?ｋＷ，不同Ｑ及功率采样周期下，系统从??最大功率点（６３０?ｋＷ，６１５?Ｖ）执行一次增扰动后的??＆波形见图４。匕越小，％．在相同功率差额下减??小得更多，也更容易进入上述正反馈，使直流母线??电压崩溃。??３．０５??ｏ．４＾．ｏｒ??Ｃｄｃ／Ｆ??图４母线电压波形３??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ＤＣ?ｂｕｓ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?３??３．２．３?功率采样周期与光照强度的影响??上述分析假设系统工作在额定光照条件下，??即最大功率点为额定最大功率点（６３０?ｋＷ，６１５?Ｖ）。??由于一天中光照不断发生变化，系统的最大功率??７５??
ａｖｅｆｏｒｍ??３．３?系统稳定控制方法??由上述分析过程可知，扰动步长越大，功率采??点不断发生变化。因此需考虑不同光照条件下，系??统从相应的最大功率点扰动一次后的母线电压。??分析不同光照变化对系统稳定性影响时，认为温??度始终不变。使用文献［６］所述方法估算不同光照??条件下的光伏输出特性。值得注意的是，不同光照??下系统的最大功率点电压也不相同。??Ｐ＝１?ｋＷ，Ｃｄｅ＝２５．２?ｍＦ时，不同光照和７１下，系??统从最大功率点执行一次增扰动后的母线电压波??形如图５所示。??７００??？?５００??，４００??＝?３００??２００??１００??＾ｍｐｐ／Ｗ??图５母线电压波形４??Ｆｉｇ．?５?Ｔｈｅ?ＤＣ?ｂｕｓ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?４??由图可知，随着扰动前最大功率的减小，系统??更不易进入上述正反馈过程。由分析可以看出，直??流母线电压迅速下降的主要因素是母线电压降低??后光伏阵列功率下降引起的功率差额，当前运行??功率越低，母线电压降低后带来的功率差额也相??应变小，因而系统更不易出现电压崩溃。??３．２．４?功率损失评估??随着直流母线电压的降低，光伏阵列输出功??率减校即使在功率扰动过程中，系统并未失稳，??也可能由于直流母线电压较为剧烈的变化导致功??率损失。图６为时，不同Ｔ??及光照下，系统从最大功率点执行一次扰动引起??的最大功率差额ＡＰ。由分析结果可知，功率采样??周期越大，引起的功率差额越大，即使系统并未不??稳定，也需考量允许的功率损失进一步限制功率采??样周期的选龋此外，为保持系统稳定，在选取合适??的功率采样周期的同时，还需配合以
【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率高升压比光伏直流变压器控制策略[J]. 刘芳,邓金鑫,张杰,张喆. 电力电子技术. 2019(05)
[2]单级式光伏并网系统MPPT的人工鱼群控制策略[J]. 李圣清,张彬,徐天俊,杨峻. 电力电子技术. 2014(03)
[3]双级式光伏并网逆变器母线电压二次纹波抑制[J]. 彭良平,石峰,杜毅,汤济泽. 电力电子技术. 2013(09)
[4]一种单级光伏并网系统MPPT算法的分析[J]. 郑必伟,蔡逢煌,王武. 电工技术学报. 2011(07)
[5]任意光强和温度下的硅太阳电池非线性工程简化数学模型[J]. 廖志凌,阮新波. 太阳能学报. 2009(04)
[6]单级式光伏并网逆变系统中的最大功率点跟踪算法稳定性研究[J]. 吴理博,赵争鸣,刘建政,王健,刘树. 中国电机工程学报. 2006(06)
本文编号：3407541
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