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    图4.12 电压电流双环反馈控制方式电路图

    电压电流双环反馈控制方式的电路图如图4.12所示。图4.13分别为输出电流、输出电压以及参考电流的波形。
     
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    图4.13 电压电流双环反馈方式的输出波形

    采用电压电流双环瞬时值控制方案的逆变器,因为其输出电压波形质量好、控制简单及动态响应好等特点,受到了人们很大的关注。目前采用较多的瞬时值控制一般采用双环反馈,其外环为输出电压反馈,电压调节器一般采用比例积分PI形式,其输出作为内环的给定,内环为瞬时值电流反馈。双闭环控制方案中的电流内环加大了逆变器控制系统的带宽,使得逆变器动态响应加快,输出电压的谐波含量减少,非线性负载适应能力增强。
    4.2  并网仿真
    光伏并网的控制目标是:控制逆变电路输出的交流电流为稳定的高质量的同频率正弦波;为了能在并网点获得最大的有功,还要求电流与电压同相。一般情况下,国内电网的电压有效值为220V,频率为50Hz,为了减少并网装置并网时对电网的冲击,根据电力系统并联的条件,并网时应满足:电路输出的交流电流为稳定的、高品质的正弦波,且与电网电压同频同相,获得高功率因数。本文选择并网逆变器的输出电流作为被控制量,在保证逆变输出电压与电网电压同频同相的同时,还要满足逆变的输出电压要高于电网电压的10%,设直流出电压为U,占空比为D,调制比为m,电网电压为Unet,为保证并网成功,必须满足下式:(4.1)
                           (4.1)
    要充分认识到系统中调制比的作用,而且还要保证在调制比最小时也满足逆变输出电压高于电网电压,为了使系统稳定,调制比范围变化不宜过大[ ]。
    并网仿真的电路图如图4.14所示。
    图4.14 并网仿真电路图
    当负载为40Ω电阻时,并网仿真的波形如图4.15所示。
    时间(s)(a)逆变器输出电流电压波形
    时间(s)(b)负载电流、逆变器输出电流、电网电流以及电网电压
    图4.15 电阻负载时并网仿真波形

    由图4.15可知,电阻负载时,逆变器输出电压电流都能和电网电压保持同频同相,逆变器和电网同时向负载提供有功功率。当负载为40Ω电阻和40mH电感时,并网仿真的波形如图4.16所示。
    时间(s)(a)逆变器输出电流电压波形
    时间(s)(b)负载电流、逆变器输出电流、电网电流以及电网电压
    图4.16 阻感负载时并网仿真波形
    由图4.16可知,阻感负载时,逆变器输出电压电流仍能和电网电压保持同频同相,逆变器向负载提供有功功率,电网向负载提供有功功率和无功功率。当负载为40mH电感时,并网仿真的波形如图4.17所示。
    时间(s)(a)逆变器输出电流电压波形
     时间(s)(b)负载电流、逆变器输出电流、电网电流以及电网电压
    图4.17 电感负载时并网仿真波形
    由图4.17可知,电感负载时,逆变器输出电压电流仍能和电网电压保持同频同相,逆变器向电网提供有功功率,电网向负载提供无功功率。
    以上的仿真结果验证了控制系统模型的正确性,由仿真波形可以看出并网电流波形是与电网电压同频、同相的正弦波,波形符合理论分析,本文给出的光伏并网逆变器具有较好的性能,系统具有稳定性好、带负载能力强、动态响应速度快等优点。
    4.3  孤岛检测仿真
    4.3.1  电流变动检测法
    电流变动检测是一种简单易行的主动型孤岛效应检测方式,以扰动并网输出电流的方式来检测市电断电发生。电流变动检测的原理是通过微处理器的控制,对逆变器的输出电流施以周期性的变动,以达到主动破坏供需平衡的目的。这种方法属于电力变动检测孤岛效应的一种。
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