基于分布式电源并网逆变器控制策略与仿真研究

　　（3）当光照强度发生变化（由于在短时间内，环境温度的变化对系统输出功率的变化影响不大，可以忽略），即输出电压Umax时的输出功率P1与之前的Pmax之间差值超过一定阈值△P时，若P1>Pmax,说明光照强度增加了，MPP处的输出电压也相应增大了，所以此时应启动按增加光伏电池阵列输出电压的方向用过山车法寻找MPP程序。

　　2分布式电源并网逆变器仿真

　　2.1 DC-DC直流升压PID控制仿真

　　作为直流母线400 V电压必须具有一定的稳定性，不应该随着负载的变化或电池电压的改变而产生波动。因此必然需要用到反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。

　　针对DC-DC直流母线硬件结构以及控制方式对被控模型进行数学建模，由于PWM装置的数学模型与晶闸管装置一样，在控制系统中的作用也一样。因此，当开关频率为10kHz时，T=0.1 ms,在一般电力自动控制系统中，时间常数这么小的滞后环节可以近似一个一阶惯性环节，故其传递函数为：Ws（s）≈Ks/（TS+1） （5）

　　这与晶闸管的传递函数完全一致。但需要注意，式（5）是近似的传递函数，实际上PWM变换器不是一个线性环节，而是具有继电特性的非线性环节。继电控制系统在一定条件下会产生自激振荡，这是采用线性控制理论的传递函数不能分析出来的。根据式（5）结合本设计开关频率10 kHz可以建立被控对象数学模型为：Ws（s）≈（400/9）/（1e-4+1） （6）

　　如图1（a）为进一步进行PID参数整定后的PID输出电压响应曲线，可以看出即使在外界认为施加干扰的情况下PID调节器输出电压还保持在许可范围内。图1（b）所示为进一步进行PID参数整定后直流母线电压响应曲线。可以看到即便在外界认为施加干扰的情况下直流母线电压仍可自动稳定在400V的要求电压。这能为后续的SPWM逆变并网提供稳定的直流母线电压；而由于硬件电路限制，由于PID控制一推挽电路，而该推挽电路仅可提供0~12V的调节，考虑这一点所设计出来的PID调节器输出在0~12V范围之内。 2.2 逆变并网器并网仿真

　　逆变并网是将逆变器所产生的正弦电压，在同频同相同幅的情况下进行并网。并通过锁相环调节并网电压以及电流，使它们达到同相，改善电能质量，从而提高传统电网稳定性。针对这一点，本设计建立元件级Simulink仿真。能有效减少失误率，提高并网可靠性，因此建立该仿真模型是很有必要的。模型中设计了相应的PID调节器，并对MPPT算法进行编写相应S函数。

　　太阳能电池的伏安特性如图2（a）所示，它表明在某一确定的日照强度和温度下，太阳能电池的输出电压和输出电流之间的关系，简称V-I特性。从V-I特性可以看出，太阳能电池的输出电流在大部分工作电压范围内近似恒定，在接近开路电压时，电流下降率很大。

　　由图2（a）可知，该伏安特性曲线具有强烈的非线性。太阳能电池的额定功率是在以下条件下定义的：当日射S=1 000 W/m2,太阳能电池温度T=25℃时，太阳能电池输出的最大功率便定义为他的额定功率。太阳能电池额定功率的单位是“峰瓦”,记以“Wp”.相应日射强度下太阳能电池输出最大功率的位置，称为“最大功率点”.根据Matlab提供的太阳能电池板模型的输出特性曲线可知当前条件下，最大功率点为241.8V时输出2083W.经过MPPT算法后，太阳能输出电压自动跟踪输出时最大功率点时的对应电压，而其亦以最大功率稳定输出。即输出为238.7V时，功率为2084W.对比之前实际太阳能电池板最大功率点数据，最大功率点为241.8V时输出2083W.可以看出该算法基本能跟踪太阳能电池板的最大功率点。

　　3 结论

　　本文针对分布式电源并网过程中的直流升压、同步锁相、逆变并网动态过程，研究了基于电网特点的FIR数字滤波、交流采样和稳定直流母线电压的数字PID控制器等技术，提出了相应的控制策略并进行Simulink动态仿真，研究工作对分布式电源并网逆变系统设计理论上具有一定指导作用。