由图6可以发现,
这里,
1)电流控制器设计
根据逆变器的输出电流方程(3),设计PI控制器,设计框图如图7所示
2)电压控制器设计
由于电流内环的频带宽度远远高于电压环,因此在设计电压控制器时,电流环可以视为单位1,即电流环的输出跟踪输入。电压控制器采用2型控制器,以减小直流母线2次纹波电压。电压控制器设计框图如图8所示。
在图8中,
3)主动频率偏移孤岛检测控制
孤岛模式产生示意图如图9所示。光伏并网系统由于某种原因与主电网断开连接,仍向负载供电,由此形成一个无电网控制的自给独立供电系统。
在孤岛检测方法中,孤岛效应的主动检测方案主要是通过控制算法使逆变器输出微弱的周期性扰动。其中主动频率偏移检测方案是最具有代表性的主动孤岛检测方法之一。光伏并网逆变器的输出电流可表示为下式:
光伏逆变器通常采用电流控制来实现孤岛检测,其基本原理是利用频率或者相位干扰来达到公共耦合连接点(PCC)移频的目的,即通过输出电压频率与电网电压频率之间存在的一定的微小误差(在并网标准允许范围内)。在电网正常运行期间,由于锁相环的校正,逆变器的输出电压频率与电网电压频率之间的误差始终在一个小的范围内,当电网断开连接时,PCC处测的电压频率为逆变器输出的上一个周期电流频率,箝位效应消失,此时锁相环不能进行校正,逆变器输出电压的频率会发生变化,由于微小扰动的持续存在,这等同于增加一组频率误差来控制逆变器输出电压的频率,重复此过程,逐渐积累持续偏移最终超过设定的频率阈值,逆变器不再输出电流,即成功检测出孤岛状态并停止向负载供电。主动频率偏移检测方案与控制流程如图10、图11。
结合PLL锁相,采用主动频率偏移检测的仿真设计如图12
PSIM 仿真
在PSIM搭建模拟仿真图如图13所示。仿真结果如图14、15与图16所示。