MPPT對單級式光伏并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性影響分析
發(fā)布時間：2021-09-24 09:47
以擾動觀察最大功率點跟蹤（MPPT）方法為例,全面分析了功率采樣周期、功率擾動步長、直流母線電容容值等因素對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響。分析表明,即使在光照不突變且最大功率算法不出現(xiàn)誤判的情況下,功率采樣周期過大、直流母線電容容值過小或擾動步長過大,仍將導致直流母線電壓出現(xiàn)崩潰性跌落,并導致系統(tǒng)失穩(wěn)。考慮到實際系統(tǒng)中增加直流母線電容容值帶來高昂的硬件成本,結合此處分析結果,給出功率采樣周期和功率擾動步長設計方法。最后,在一個640 kWp的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中驗證了分析結果。
【文章來源】：電力電子技術. 2020,54(11)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
圖１單級式并網(wǎng)光伏逆變器??Ｆｉｇ．?１?Ｓｉｎｇｌｅ－ｓｔａｇｅ?ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??
?周期為２３２?ｍｓ。上述分析中假設直流母線電壓可??以無限降低，工程實際中，當直流母線低至無法逆??變時，將導致輸出過流，觸發(fā)過流保護。因而，分析??結果中小于最小逆變電壓的結果不具有意義。對??任意確定的系統(tǒng)，可根據(jù)上述方法推算出一定擾??動步長下的最大允許功率采樣周期，為實驗時參??數(shù)選取提供依據(jù)。??３．２．２?直流母線電容容值與功率采樣周期的影響??Ｐ＝１?ｋＷ，不同Ｑ及功率采樣周期下，系統(tǒng)從??最大功率點（６３０?ｋＷ，６１５?Ｖ）執(zhí)行一次增擾動后的??＆波形見圖４。匕越小，％．在相同功率差額下減??小得更多，也更容易進入上述正反饋，使直流母線??電壓崩潰。??３．０５??ｏ．４＾．ｏｒ??Ｃｄｃ／Ｆ??圖４母線電壓波形３??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ＤＣ?ｂｕｓ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?３??３．２．３?功率采樣周期與光照強度的影響??上述分析假設系統(tǒng)工作在額定光照條件下，??即最大功率點為額定最大功率點（６３０?ｋＷ，６１５?Ｖ）。??由于一天中光照不斷發(fā)生變化，系統(tǒng)的最大功率??７５??
ａｖｅｆｏｒｍ??３．３?系統(tǒng)穩(wěn)定控制方法??由上述分析過程可知，擾動步長越大，功率采??點不斷發(fā)生變化。因此需考慮不同光照條件下，系??統(tǒng)從相應的最大功率點擾動一次后的母線電壓。??分析不同光照變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響時，認為溫??度始終不變。使用文獻［６］所述方法估算不同光照??條件下的光伏輸出特性。值得注意的是，不同光照??下系統(tǒng)的最大功率點電壓也不相同。??Ｐ＝１?ｋＷ，Ｃｄｅ＝２５．２?ｍＦ時，不同光照和７１下，系??統(tǒng)從最大功率點執(zhí)行一次增擾動后的母線電壓波??形如圖５所示。??７００??？?５００??，４００??＝?３００??２００??１００??＾ｍｐｐ／Ｗ??圖５母線電壓波形４??Ｆｉｇ．?５?Ｔｈｅ?ＤＣ?ｂｕｓ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?４??由圖可知，隨著擾動前最大功率的減小，系統(tǒng)??更不易進入上述正反饋過程。由分析可以看出，直??流母線電壓迅速下降的主要因素是母線電壓降低??后光伏陣列功率下降引起的功率差額，當前運行??功率越低，母線電壓降低后帶來的功率差額也相??應變小，因而系統(tǒng)更不易出現(xiàn)電壓崩潰。??３．２．４?功率損失評估??隨著直流母線電壓的降低，光伏陣列輸出功??率減校即使在功率擾動過程中，系統(tǒng)并未失穩(wěn)，??也可能由于直流母線電壓較為劇烈的變化導致功??率損失。圖６為時，不同Ｔ??及光照下，系統(tǒng)從最大功率點執(zhí)行一次擾動引起??的最大功率差額ＡＰ。由分析結果可知，功率采樣??周期越大，引起的功率差額越大，即使系統(tǒng)并未不??穩(wěn)定，也需考量允許的功率損失進一步限制功率采??樣周期的選齲此外，為保持系統(tǒng)穩(wěn)定，在選取合適??的功率采樣周期的同時，還需配合以
【參考文獻】：
期刊論文
[1]大功率高升壓比光伏直流變壓器控制策略[J]. 劉芳,鄧金鑫,張杰,張喆. 電力電子技術. 2019(05)
[2]單級式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)MPPT的人工魚群控制策略[J]. 李圣清,張彬,徐天俊,楊峻. 電力電子技術. 2014(03)
[3]雙級式光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓二次紋波抑制[J]. 彭良平,石峰,杜毅,湯濟澤. 電力電子技術. 2013(09)
[4]一種單級光伏并網(wǎng)系統(tǒng)MPPT算法的分析[J]. 鄭必偉,蔡逢煌,王武. 電工技術學報. 2011(07)
[5]任意光強和溫度下的硅太陽電池非線性工程簡化數(shù)學模型[J]. 廖志凌,阮新波. 太陽能學報. 2009(04)
[6]單級式光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中的最大功率點跟蹤算法穩(wěn)定性研究[J]. 吳理博,趙爭鳴,劉建政,王健,劉樹. 中國電機工程學報. 2006(06)
本文編號：3407541
【文章來源】：電力電子技術. 2020,54(11)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
圖１單級式并網(wǎng)光伏逆變器??Ｆｉｇ．?１?Ｓｉｎｇｌｅ－ｓｔａｇｅ?ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??
?周期為２３２?ｍｓ。上述分析中假設直流母線電壓可??以無限降低，工程實際中，當直流母線低至無法逆??變時，將導致輸出過流，觸發(fā)過流保護。因而，分析??結果中小于最小逆變電壓的結果不具有意義。對??任意確定的系統(tǒng)，可根據(jù)上述方法推算出一定擾??動步長下的最大允許功率采樣周期，為實驗時參??數(shù)選取提供依據(jù)。??３．２．２?直流母線電容容值與功率采樣周期的影響??Ｐ＝１?ｋＷ，不同Ｑ及功率采樣周期下，系統(tǒng)從??最大功率點（６３０?ｋＷ，６１５?Ｖ）執(zhí)行一次增擾動后的??＆波形見圖４。匕越小，％．在相同功率差額下減??小得更多，也更容易進入上述正反饋，使直流母線??電壓崩潰。??３．０５??ｏ．４＾．ｏｒ??Ｃｄｃ／Ｆ??圖４母線電壓波形３??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ＤＣ?ｂｕｓ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?３??３．２．３?功率采樣周期與光照強度的影響??上述分析假設系統(tǒng)工作在額定光照條件下，??即最大功率點為額定最大功率點（６３０?ｋＷ，６１５?Ｖ）。??由于一天中光照不斷發(fā)生變化，系統(tǒng)的最大功率??７５??
ａｖｅｆｏｒｍ??３．３?系統(tǒng)穩(wěn)定控制方法??由上述分析過程可知，擾動步長越大，功率采??點不斷發(fā)生變化。因此需考慮不同光照條件下，系??統(tǒng)從相應的最大功率點擾動一次后的母線電壓。??分析不同光照變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響時，認為溫??度始終不變。使用文獻［６］所述方法估算不同光照??條件下的光伏輸出特性。值得注意的是，不同光照??下系統(tǒng)的最大功率點電壓也不相同。??Ｐ＝１?ｋＷ，Ｃｄｅ＝２５．２?ｍＦ時，不同光照和７１下，系??統(tǒng)從最大功率點執(zhí)行一次增擾動后的母線電壓波??形如圖５所示。??７００??？?５００??，４００??＝?３００??２００??１００??＾ｍｐｐ／Ｗ??圖５母線電壓波形４??Ｆｉｇ．?５?Ｔｈｅ?ＤＣ?ｂｕｓ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?４??由圖可知，隨著擾動前最大功率的減小，系統(tǒng)??更不易進入上述正反饋過程。由分析可以看出，直??流母線電壓迅速下降的主要因素是母線電壓降低??后光伏陣列功率下降引起的功率差額，當前運行??功率越低，母線電壓降低后帶來的功率差額也相??應變小，因而系統(tǒng)更不易出現(xiàn)電壓崩潰。??３．２．４?功率損失評估??隨著直流母線電壓的降低，光伏陣列輸出功??率減校即使在功率擾動過程中，系統(tǒng)并未失穩(wěn)，??也可能由于直流母線電壓較為劇烈的變化導致功??率損失。圖６為時，不同Ｔ??及光照下，系統(tǒng)從最大功率點執(zhí)行一次擾動引起??的最大功率差額ＡＰ。由分析結果可知，功率采樣??周期越大，引起的功率差額越大，即使系統(tǒng)并未不??穩(wěn)定，也需考量允許的功率損失進一步限制功率采??樣周期的選齲此外，為保持系統(tǒng)穩(wěn)定，在選取合適??的功率采樣周期的同時，還需配合以
【參考文獻】：
期刊論文
[1]大功率高升壓比光伏直流變壓器控制策略[J]. 劉芳,鄧金鑫,張杰,張喆. 電力電子技術. 2019(05)
[2]單級式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)MPPT的人工魚群控制策略[J]. 李圣清,張彬,徐天俊,楊峻. 電力電子技術. 2014(03)
[3]雙級式光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓二次紋波抑制[J]. 彭良平,石峰,杜毅,湯濟澤. 電力電子技術. 2013(09)
[4]一種單級光伏并網(wǎng)系統(tǒng)MPPT算法的分析[J]. 鄭必偉,蔡逢煌,王武. 電工技術學報. 2011(07)
[5]任意光強和溫度下的硅太陽電池非線性工程簡化數(shù)學模型[J]. 廖志凌,阮新波. 太陽能學報. 2009(04)
[6]單級式光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中的最大功率點跟蹤算法穩(wěn)定性研究[J]. 吳理博,趙爭鳴,劉建政,王健,劉樹. 中國電機工程學報. 2006(06)
本文編號：3407541
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