肖佳莉

[摘 要]伴随着全球能源危机的日趋加剧，大力开发和应用清洁能源成为了全球的共识。由于太阳能是一种清洁可再生资源，利用其进行发电取得了较好的效果。对于并网光伏发电系统而言，其仅仅向电网输送有功电能，一旦处于夜间或者是光照比较弱的状况下，则光伏并网发电系统会立即停止供电，使得设备的利用效率较低。因此文章提出了一种基于瞬时无功功率理论的光伏并网发电系统有功无功综合控制策略，该控制方式能够发电系统并网发电的时候实现对电网的无功补偿，无需增加无功补偿设备，便可以确保提升系统的经济性。

[关键词]光伏并网发电系统；有功控制；无功控制

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0004-01

当前社会，人们对电能的需求量在不断增大，电力行业为了更好的满足用户的需求，对发电系统进行了合理的优化与改进，希望可以保证三相并网光伏发电系统更好的运行。随着人们对可持续发展的重视，相关人员提出了太阳能发电以及光伏发电等技术，这可以减少对不可再生能源的消耗。随着能源的不断开发，化石能源的数量正在不断减少，只有加强对再生能源的开发，才能促进电力行业稳定、长远的发展。

一、太阳能光伏发电概述

太阳能可以作为光热利用，也可以作为光伏利用，在进行光伏发电时，具有以下几个特点：首先，无污染，在发电时具有零排放的优点；其次，可再生，太阳能这一资源可以无限利用，而且可以输出高质量电能，具有可持续发展的优点。该资源不会受到地域的限制，各个地区都蕴藏着这一资源，只有资源是否丰富之分。光伏发电可以将电能安全的在输电线路中传输，具有便捷、易于存储等优点。再次，光伏发电可以提高整个系统的安全性以及可靠性，还能地域自然因素的侵害。最后，光伏发电具有灵活性，发电系统的容量可调整，扩容也比较方便，在对系统的组件进行安装时，不容易磨损活动部件。当前社会，光伏发电的产业正在迅猛的发展，由于常规能源正在不断减少，生态环境也出现了恶化的情况，只有加强对可再生能源的开发与利用，才能实现电力行业的可持续发展。光伏发电的技术在不断提高，光伏电池的转换效率也在不断提高，这有利于降低光伏发电系统的成本。我国属于能源消耗大国，为了解决能源紧缺的现状，相关单位需要提高能源的利用率，还要对能源结构进行合理的调整，这有利于实现可持续发展。我国太阳能资源丰富，有着较大的开发潜力，很多地区土地资源广阔，蕴含着丰富的太阳能资源，比如西藏等地，日辐射量达到了每平方米几千瓦时以上。所以，光伏并网发电在我国有着广泛的应用前景广泛发电有独立与并网两种形式，光伏并网发电省略了储能的环节，有效节约了投资的成本，该系统采用了拓扑结构，具有易于维护的特点，该系统的效率比较高，可以减少放电过程中能量的损耗。我国并网光伏发电起步比较晚，但是对光伏发电技术的开发与研究比较重视，使得光伏发电的成本在不断降低。

二、光伏并网逆变器常用控制策略

光伏并网发电系统完整结构包括光伏阵列、DC/DC、变换器、DC/AC逆变器、LCL滤波电路、负载、变压器以及MPPT控制和并网控制等控制系统。即通过DC/AC逆变器、滤波电路将光伏阵列输出的直流电转化为符合并网标准的工频交流电能，经三相变压器接入配电网。通常情况下，从配电网侧考虑，希望DG能够具有拟负荷特性。中小型容量的PV发电系统通常采用PQ恒功率控制方式进行并网，电网内的负荷波动、频率和电压扰动均由电网承担。该方法通过控制逆变器输出的有功无功电流使其跟踪电网参考电流即可完成控制目标。该方法由于控制简单，因而广泛采用。

（一）PQ控制

PQ 控制主要应用于分布式电源并网运行，在该模式下分布式电源输出的有功和无功等于其参考功率，而分布式电源并网逆变器所连并网点的频率和电压波动及负荷扰动均是由大电网系统支撑。其中，uSd、uSq、iSd、iSq分别为三相瞬时电压uSABC和电流iSABC经 Park变换后的d、q 轴的分量；pout、qout分别为瞬时功率；Pfilt、Qfilt分别为低通滤波器后的平均功率值；Pref、Qref分别为给定参考值；Idref、Iqref分别为内环控制的参考信号；I/（I+Trs）为低通滤波器环节；I/Tr为低通截止频率；（KPP+KIP/s）、（KPQ+KIQ/s）均为PI调节器环节；KPP、KPQ为比例系数；KIP、KIQ为积分系数。

（二）V/F控制

V/F控制主要应用于分布式电源孤岛运行，通过给定的参考值调节并稳定逆变器所连并网点电压和系统输出频率。同时，在PI调节器作用下，实时控制并网逆变器并进行功率输出。V/F控制典型结构如下：fs、fref分 别 为系统频率与参考频率；Us、Uref分别为系统电压与参考 电压；（KPf+KIf/s）、（KPU+KIU/s）均为PI调节器环节；KPf、KPU为比例系数；KIf、KIU为积分系数。

三、基于瞬时无功功率理论及谐波和无功电流控制策略

一般而言，我们可以将逆变器理解为一个光伏阵列的负载。因为在其直流侧存在一个电容，所以可以等效为电压源型负载。逆变器作为一个电能变化器直接连接在电网上，如果忽略掉功率损耗等因素，则逆变器直流侧的电压主要取决于输出的电流和输入电流之间的差值。具体来说，当逆变器的输出电流保持不变，若输入的电流减小，则直流侧的电压会向外提供电流，进而引起直流侧的电压下降；反之，若输入的电流增大时，则直流侧的电压会因为电容的充电而逐渐升高。而对于光伏发电系统而言，系统的无功补偿功能还应该要求直流侧电压保持恒定同时还应该高于交流母线的电压峰值，这也是确保光伏发电系统稳定的重要基础。不然的话，逆变器的输出电压难以有效跟踪并网的电流，同时还会导致电流的波形出现畸变现象。

为了维持逆变器直流侧的电压稳定，采用直流侧电压的闭环控制，即将直流侧电压Vdc。与参考电压的差值VdCref。经过PI调节后作为逆变器输出有功电流的参考值I*P，即为：

（公式1）

在上述公式中，KP、Ki为PI的调节系数；

参考电压VdCref为光伏阵列电压；

Vdc则表示经过BOOST电路升压后的直流侧电压。

I*P乘以三相电网电压同步正弦信号得到三相交流电流的瞬时有功分量，即：

（公式2）

由上可知，二者的矩阵系数是完全相同的，都是电网电压的同步正弦信号。所以我们可以在无功电流检测电路中将瞬时电流有功分量的计算融入进去，以便于简化整个控制结构。将直流电压调节输出I*P叠加到被检测的电流的基波有功直流的分量之上，经过相关运算之后，指令电流中包含了被检测电流的无功分量、谐波分量和直流侧所提供的有功分量等。采用这种控制策略，能够确保光伏列阵在具备充足的能量输出的同时，逆变器能够将这部分能量最大限度的输送到电网上去。当夜晚或者光伏阵列停止输出有功功率时，通过直流侧电压的闭环控制，逆变器从电网吸收有功电能，维持直流侧电压保持恒定以满足无功补偿的需要。

综上所述，文章对于逆变器控制进行了理论分析，针对逆变器直流侧电压对系统无功补偿功能的影响，采用直流侧电压闭环控制，以维持直流侧电压恒定。将瞬时电流有功分量的计算与无功电流检测相结合，从而简化控制结构。期望能够起到借鉴和参考的作用。

参考文献

[1] 郭佳.光伏并网发电和无功补偿综合控制技术研究[D].河北工业大学，2013.