面向实验室建设的微电网运行控制系统设计(4)
1.4 并网光伏逆变器简介
并网逆变器是并网发电系统的核心部分，由几个功率开关管组成，通过控制开关管的通断将直流逆变为交流，一般具有以下几种功能：
（1） 自动开关：可以根据日照条件在日出和日落时实现自动开始和停止，可以尽可能发挥光伏阵列的输出电能的潜力，也可以减少逆变器在夜间不工作时的自耗电。
（2） 最大功率点跟踪：并网逆变器对外界的环境变化十分敏感，可根据光伏阵列表面的温度变化以及太阳光照射强度的变化对产生的输出电压和电流进行跟踪控制，使光伏方阵始终工作在输出功率最大的工作状态，达到效益最优化。
（3） 并网电压过高保护：流入大电网电能过多时可能使并网点电压过高，逆变器应能自动防止电压过高，以免超出电网电压规定范围，保证稳定运行。
（4） 反孤岛保护：交流电网因某种原因故障无法向系统供电时，由于逆变器输出变化不大，如果逆变器无法察觉到系统的故障，容易产生光伏并网系统继续向系统负荷供电的现象，这种情况称为孤岛现象。应设置反孤岛保护来应对这种情况发生。
上世纪70年代以来，门极可关断晶闸管、场效应管、绝缘栅极双极晶体管迅猛发展，这些功率器件的快速更新换代极大地促进了并网逆变器的发展。另外，全控型电路的主要控制方式PWM调制技术有了很大的进展，控制电路从传统的模拟电路向数字化发展，数字化芯片DSP也逐渐取代了较早的单片机。
1.5 本文主要研究内容
本文主要研究对象是面向实验室建设的光伏并网发电系统，正文绪论部分介绍了光伏发电系统的基本情况，总结了光伏发电以及并网逆变技术的国内外发展状况。第二章对实验室建设微电网的需求做出分析，设计本文的光伏发电系统的基本结构。第三章阐述了太阳能电池板的工作原理，建立电池板仿真模型，实现光伏电池板最大功率点跟踪控制。第四章分析并网逆变技术的工作原理以及PWM调制方法，对并网运行控制策略和并网电流闭环控制系统进行研究，建立逆变电路Matlab模型，并进行仿真研究。第五章是实验部分，借助DSP芯片完成Boost电路的PWM波调制和逆变电路的SPWM波调制。第吹冰章是对全文的总结以及提出下一步应进行的工作。
2 光伏并网系统总体方案
2.1 实验室微电网建设需求分析
本文所建设的实验室微电网应能够随时提供实验室用电，包括照明用电以及实验设备用电，发电量充足时由光伏发电系统对实验室单独供电，发电量盈余时可将电能回馈给电网，光照不足时实验室可从市电网络中或其他分布式电源获取所需电能。光伏发电微电网规模设计为15kW，由几十块光伏电池板供电，除此之外，还可以包含蓄电池组和其他分布式电源，如小型风力发电模拟系统、小型内燃机发电系统等。该实验室将构建一个完整独立的微电网系统，可在并网和离网运行方式灵活切换控制，并可模拟多种主从、对等控制策略，实现分布式电源功率输出的协调优化最优分配等一系列运行试验。本文所研究的是该实验室微电网核心的15kW光伏并网发电系统，并完成对该光伏系统运行控制的仿真调试。