其中,Pref为有功额定值,Qref为无功额定值。图中,有功分量和无功分量由外部给定功率参考值,其与测量到的电网交流侧的有功、无功作差,经过PI调节器,来控制逆变器的相角和幅值,达到无差调节,使稳态误差为零,进而达到控制输出有功和无功的目的。另外,利用锁相环(PLL)技术,可使得PQ控制的微电网逆变器能够获得频率支撑。
实 验
应用PTS-5000完成光伏单相并网逆变器PQ控制,其连接线图如图5所示,交流电源APS-300设置为50Hz,相电压40V,操作于1P2W模式下,参数设置如图6所示,模拟光伏电源PSW160-7.2参数如:开路电压为65V、短路电流2.7A、最大功率点电压50V及最大功率点电流2.4A,设置如图7所示。设定完毕后,通过SAS程式开启PSW输出,并开启APS-300输出,再将PEK-510开启。当电网发生电压或频率变化时,逆变器将根据当前的状况借由系统的PQ控制器调整功率(有功功率和无功功率实功或虚功)输出。
有功功率控制(p- ω)
利用SAS(程式)程序输出,逆变器输出功率很快到达最大功率点,如图8所示。
图9 逆变输出至最大功率点
在此条件下,将APS-300频率调整为51Hz,此时PSM_Poset因ω的上升而下降,逆变器输出功率PSM_Po随之降低,当系统不再以最大功率输出时,则PV曲线必然偏离最大功率点以维持功率平衡,如图9所示,反之亦然。
图10 逆变输出偏离最大功率点
无功功率控制(q-v)
APS-300输出电压40V,此时逆变器无功功率(无虚功)输出,逆变输出电压PSM_Vs与逆变输出电流PSM_Is无相位差,将APS-300输出电压调为36V,逆变器有无功功率(虚功)产生,PSM_Vs与PSM_Is有相位差产生,电流超前电压。输出电压调整前后波形与相位差波形分别如图16、17所示。反之亦然。
结 论:
当电网频率上升时,逆变器会依据频率变化的程度降低其输出有功的大小,当电网电压变化时,逆变器会依据电压变化调整其输出无功的大小。