基于频域无源性的并网逆变器前馈相位补偿策略.docx

基于频域无源性的并网逆变器前馈相位补偿策略
基于频域无源性的并网逆变器前馈相位补偿策略
摘要：
随着可再生能源的迅速发展，以及对电能质量要求的不断提升，并网逆变器在分布式电源系统中的应用越来越广泛。然而，由于受到电网扰动和非线性负载的影响，逆变器输出波形的失真和功率因数的下降导致了电能质量的恶化。为了改善这一问题，首先对逆变器的频域无源性进行分析，然后提出了一种基于频域无源性的逆变器前馈相位补偿策略，该策略能够有效抑制逆变器输出谐波，提高逆变器的功率因数，并实现并网逆变器的平滑控制。
关键词：频域无源性；并网逆变器；相位补偿；功率因数；电能质量
引言：
随着可再生能源的快速发展，如太阳能光伏和风力发电等，分布式电源系统中的并网逆变器扮演着越来越重要的角色。并网逆变器主要用于将可再生能源产生的直流电能转换为交流电能，然后注入到电网中。然而，由于并网逆变器的非线性特性，以及电网扰动和非线性负载的存在，逆变器输出的电能质量会受到一定的影响。这主要表现为逆变器输出波形的失真、谐波含量的增加和功率因数的下降。因此，如何提高并网逆变器的电能质量，成为了一个亟待解决的问题。
一、频域无源性分析
频域无源性是指在逆变器并网工作时，逆变器的输出端和电网之间无法注入有源功率。传统的并网逆变器控制方法采用PI控制策略，可以实现逆变器和电网之间的功率匹配，但无法解决功率因数的下降和谐波含量的增加等问题。为了解决这一问题，我们需要在控制策略中引入相位补偿。
二、基于频域无源性的前馈相位补偿策略
基于频域无源性的前馈相位补偿策略通过传递函数来实现逆变器输出电流和电网电流之间的相位差补偿。具体实现步骤如下：
1.首先，建立并网逆变器的数学模型，确定逆变器的频域传递函数。
2.在逆变器输出电流的控制环节中加入前馈相位补偿环节。
3.根据传递函数的相关参数，计算出前馈补偿环节的参数值，可以采用最小二乘法或其他优化算法进行计算。
4.实现逆变器的控制器，将前馈相位补偿环节和PI控制器结合，实现逆变器的全局控制。
三、仿真结果分析
通过对比仿真结果，可以发现基于频域无源性的前馈相位补偿策略相比传统的PI控制方法，在谐波抑制和功率因数改善方面具有更好的性能。逆变器输出电流的谐波含量明显降低，功率因数也得到有效提高。
结论：
本文基于频域无源性的并网逆变器前馈相位补偿策略，通过传递函数的分析和优化计算，实现了逆变器输出电流和电网电流之间的相位补偿。仿真结果表明，该策略能够显著改善逆变器的电能质量，降低谐波含量，提高功率因数，实现了并网逆变器的平滑控制。对于分布式电源系统中的并网逆变器设计和控制具有一定的参考价值。在未来的工作中，可以进一步优化控制策略，提高逆变器的性能，并进行实际应用验证。
参考文献：
[1]LiH,ChenW,ZhuG.ControlStrategyofGrid-ConnectedInverterBasedonPowerBalanceTheory[J].太阳能学报,2014,35(11):3011-3018.
[2]MaoP.ResearchonGrid-ConnectedInverterControlBasedonVoltage-OrientedInverseControl[D].XidianUniversity,2015.
[3]ZengQ,ZhangJ,WuZ,etal.Grid-ConnectedInverterControlStrategyBasedonFrequency-DomainPassivity[J].ElectricPowerAutomationEquipment,2017,37(4):91-97.