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光伏并网系统中直流注入问题最新进展及发展趋势(七)

时间:2014-10-08 10:23来源:未知 作者:admin 点击:
2.3 电容隔直法 根据电容通交隔直的特点,可以在电路中串联电容,将直流电流阻断,使之不进入电网。以串入电容是否真实存在为依据,可将该类方法分为直接串联隔直电容法和虚拟电容法。 2.3.1 直接串联隔直电容法 利用电容隔直作用最直接的方法是在逆变输出与电网之间串入隔

     2.3 电容隔直法


     根据电容通交隔直的特点,可以在电路中串联电容,将直流电流阻断,使之不进入电网。以串入电容是否真实存在为依据,可将该类方法分为直接串联隔直电容法和虚拟电容法。


     2.3.1 直接串联隔直电容法


     利用电容隔直作用最直接的方法是在逆变输出与电网之间串入隔直电容。这种方法虽然能够有效抑制直流分量,但是该电容在50 Hz 频率处必须呈现低阻抗,因此串联电容容值大,系统成本和体积随之增加。


     文献[10]从所串联电容的材质进行考虑,选择单层铝电解电容作为串入电容。单层铝电解电容器能同时保证容值大,体积小,且价格低廉,因此在容值大小上较易满足串联要求。但是这种电容不能处于反极性状态,否则可能引起爆炸。逆变器输出电压中较小的直流分量能够对电容充电,使电容两端为正电势,防止电容极性反偏。正电势的维持要通过额外的电容端电压控制电路实现。逆变器工作初期,电容充电,不能确保其不发生极性反偏;另外,电网故障也可能使电容反偏,而一旦电容损坏引起断路,电感能量将无法释放而导致过压,因此设置电容保护电路十分必要。因此系统的控制策略和总体结构更加复杂。


     2.3.2 虚拟电容法


     针对直接串联隔直电容存在的问题,国内学者提出基于虚拟电容的直流抑制方法[32]。为了抑制并网电流直流分量,在逆变器输出端串联交流电容,如图10 所示。该系统的控制模型如图11 所示。根据控制理论中“变换前后回路中传递函数乘积保持不变”的原则对图11 进行变换,改变电容电压反馈节点的位置,得到图12 所示模型。

 

    


     文献[32]通过频域分析得出直流输入信号经过闭环系统后衰减为零,实现了零稳态直流注入。由图12 可知,将并网电流进行采样并通过积分环节作用,将积分结果前馈至SPWM 调制信号处,可实现隔直电容的作用,由于其并非客观存在,故称之为虚拟电容。


     这种方法采用控制方法代替无极性电容,使并网逆变器既可实现零直流注入,又可实现隔直电容零损耗。另外,虚拟电容法本质与积分检测法相同,两者都是将并网电流采样后经过积分环节作用,再进行反馈。在该方法中,若所选电流调节器消除了校正前系统中位于原点处的零点,则结合频域分析可知,要使直流输入信号经过闭环系统后衰减为零,需要根据电流调节器的形式推导调节器参数和电容取值需满足的关系,若关系式不易满足,则会影响抑制效果,甚至导致方法失效。另外,电容越大,动态响应越慢;而电容越小,电容阻抗越大,基波压降越大,电容取值要折中考虑,使系统不能工作于最佳状态[11]。

 

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