LPC2131新能源发电系统中的逆变与并网技术研究(12)
图4.12 电压电流双环反馈控制方式电路图
电压电流双环反馈控制方式的电路图如图4.12所示。图4.13分别为输出电流、输出电压以及参考电流的波形。
时间（s）
图4.13 电压电流双环反馈方式的输出波形
采用电压电流双环瞬时值控制方案的逆变器，因为其输出电压波形质量好、控制简单及动态响应好等特点，受到了人们很大的关注。目前采用较多的瞬时值控制一般采用双环反馈，其外环为输出电压反馈，电压调节器一般采用比例积分PI形式，其输出作为内环的给定，内环为瞬时值电流反馈。双闭环控制方案中的电流内环加大了逆变器控制系统的带宽，使得逆变器动态响应加快，输出电压的谐波含量减少，非线性负载适应能力增强。
4.2 并网仿真
光伏并网的控制目标是：控制逆变电路输出的交流电流为稳定的高质量的同频率正弦波；为了能在并网点获得最大的有功，还要求电流与电压同相。一般情况下，国内电网的电压有效值为220V，频率为50Hz，为了减少并网装置并网时对电网的冲击，根据电力系统并联的条件，并网时应满足：电路输出的交流电流为稳定的、高品质的正弦波，且与电网电压同频同相，获得高功率因数。本文选择并网逆变器的输出电流作为被控制量，在保证逆变输出电压与电网电压同频同相的同时，还要满足逆变的输出电压要高于电网电压的10%，设直流出电压为U，占空比为D，调制比为m，电网电压为Unet，为保证并网成功，必须满足下式：（4.1）
（4.1）
要充分认识到系统中调制比的作用，而且还要保证在调制比最小时也满足逆变输出电压高于电网电压，为了使系统稳定，调制比范围变化不宜过大[ ]。
并网仿真的电路图如图4.14所示。
图4.14 并网仿真电路图
当负载为40Ω电阻时，并网仿真的波形如图4.15所示。
时间（s）（a）逆变器输出电流电压波形
时间（s）（b）负载电流、逆变器输出电流、电网电流以及电网电压
图4.15 电阻负载时并网仿真波形
由图4.15可知，电阻负载时，逆变器输出电压电流都能和电网电压保持同频同相，逆变器和电网同时向负载提供有功功率。当负载为40Ω电阻和40mH电感时，并网仿真的波形如图4.16所示。
时间（s）（a）逆变器输出电流电压波形
时间（s）（b）负载电流、逆变器输出电流、电网电流以及电网电压
图4.16 阻感负载时并网仿真波形
由图4.16可知，阻感负载时，逆变器输出电压电流仍能和电网电压保持同频同相，逆变器向负载提供有功功率，电网向负载提供有功功率和无功功率。当负载为40mH电感时，并网仿真的波形如图4.17所示。
时间（s）（a）逆变器输出电流电压波形
时间（s）（b）负载电流、逆变器输出电流、电网电流以及电网电压
图4.17 电感负载时并网仿真波形
由图4.17可知，电感负载时，逆变器输出电压电流仍能和电网电压保持同频同相，逆变器向电网提供有功功率，电网向负载提供无功功率。
以上的仿真结果验证了控制系统模型的正确性，由仿真波形可以看出并网电流波形是与电网电压同频、同相的正弦波，波形符合理论分析，本文给出的光伏并网逆变器具有较好的性能，系统具有稳定性好、带负载能力强、动态响应速度快等优点。
4.3 孤岛检测仿真
4.3.1 电流变动检测法
电流变动检测是一种简单易行的主动型孤岛效应检测方式，以扰动并网输出电流的方式来检测市电断电发生。电流变动检测的原理是通过微处理器的控制，对逆变器的输出电流施以周期性的变动，以达到主动破坏供需平衡的目的。这种方法属于电力变动检测孤岛效应的一种。