光伏发电系统并网控制技术及输出滤波器研究(3)
5）并网电流控制分析，闭环根频率(闭环特征根的固有频率)与并网标准指标进行分析，进而提出以闭环根频率为量化指标的研究方法。根据该方法，在连续域中对并网标准对闭环根频率的要求将进行深入研究。
6）根据现有各种并网逆变器的滤波器研究方法，进行对比观察，分析各种方法的优缺点，最终缺定所利用的研究方法。
7）制作样机，调试软硬件，测试波形，并对实验结果进行分析。
2 光伏发电系统的并网控制
光伏系统按与电力系统的关系，一般可分为离网光伏系统和并网光伏系统。离网光伏系统不与电力系统的电网相连，作为一种移动式电源，主要用于给边远无电地区供电。光伏并网系统与电力系统的电网连接，作为电力系统中的一部分，可为电力系统提供有功和无功电能。现在，世界光伏发电系统主流应用方式是光伏并网发电方式，即光伏系统通过并网逆变器与当地电网连接，通过电网将光伏系统所发的电能进行再分配，如供当地负载或进行电力调峰等。光伏并网系统通常由三部分构成：光伏阵列、逆变器和电网，如图2-1所示：
图2-1 光伏并网系统
太阳能电池板输出的是直流电，而电网侧是50Hz的交流电，要将太阳能电池板输出的能量输送到电网上，就需要通过逆变器将直流电变换为交流电。光伏发电系统并网控制的目的，就是要控制并网逆变器输出的电流与电网电压同频同相，以单位功率因数向电网送电。
2.1 功率变换技术
功率变换技术是现代逆变系统中最重要的技术之一，它是逆变控制系统的主电路和控制电路成套设计的基础，是功率变换或者说逆变的一种控制思想和策略。
功率变换技术有很多种，每种形式的工作原理、特点、设计方法和应用情况都不完全相同，目前使用最广泛的是脉宽调制(PWM)技术，它几乎可以用于所有的逆变主电路拓扑形式，在本系统中功率变换部分也采用脉宽调制(PWM)，下面介绍一下PWM的工作原理、特点。
PWM控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来替代正弦波或所需的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，可改变逆变电路输出电压的大小和频率。
将PWM技术引入单相全桥逆变电路可以很好地解决谐波问题，成为当今逆变电路的主流。调制信号为正弦的PWM技术是目前应用最为广泛的逆变技术，即SPWM脉冲。其有两种形式：双极性SPWM波形和单极性SPWM波形，下面将介绍比较这两种正弦脉宽调制。在此我们讨论的是理想状态下的并网逆变电路，因此做如下假设：
1）构成逆变电路的功率开关器件均有理想特性：无关性，无内耗。开关状态的转换可在瞬间完成。
2）向逆变电路提供的直流电源无内阻，直流侧并联的电容值足够大，直流电压无纹波，可视为电压型，输出电压波形不受电网影响。
3）逆变电路负载具有理想电网特性，电压彰显，无谐波，无波动。
4）电抗器无直流电阻，侧路不饱和，电容器无内耗。
实验室中单极性SPWM波控制技术比较常用。
2.1.1 SPWM控制原理
PWM是Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制）简称，是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。SPWM是Sinusoidal PWM(正弦脉宽调频)的简称，是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列，正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的，这样输出波形经过适当的续流滤波可以做到正弦波输出。