自动控制技术在光伏逆变电源中的应用

周多多

摘要：光伏逆变电源在绿色能源的探索发展中起到关键的作用，而自动控制技术对于光伏逆变电源的发展又举足轻重，自动控制技术在光伏逆变电源中的应用发展无论是在经济发展还是在环境保护方面都遇着重大的意义，本文对光伏逆变电源的发展出发，对自动控制技术在逆变电源中的应用进行梳理和分类，分别中逆变电源的制造，对逆变电源的控制以及控制理论应用三个方面进行阐述，期望能够对自动控制技术在逆变电源的应用提供有意义的参考。

关键词：自动控制 逆变电源 逆变控制

中图分类号：TM464 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0105-01

随着生态环境日益恶化，世界各国都努力寻找无污染并且可以持续利用的能源，不断开发新能源以遏制环境污染的加剧。太阳能作为新型的清洁能源尤其受到人们的重视，在太阳能利用中，一般家用太阳能照明设备或者大型的太阳能厂，都需要将直流电源交流电，因此光伏逆变电源的转化效率和对电网的安全由为重要。在光伏逆变电源中电能的转换分为三种：光热转换、光电转换、光化学转换；光伏逆变就属于其中的一个。光伏逆变电源的最终目的就是能够通过防腐电源将太阳能辐射转化为电能，能够对其操控和储能，光伏逆变电源中最重要的部分就是直交转换装置，光伏逆变电源在通信、农村和边缘地区照明等方面都有广泛的应用。自动化技术在光伏逆变电源的制造、逆变电源的控制、理论应用等方面都取得了长足的发展，本文从以上几个方面阐述自动控制技术在光伏逆变电源中的应用进行比较系统的阐述。

１ 逆变电源中的自动控制技术

光伏逆变电源必须具有较高的效率和安全的可靠性，由于太阳光度的大小会随着太阳角度的变化、天气状况的变化而变化，产生的电能大小也会随之发生变化，并且随着电源电池的老化输出终端电压也会发生波动，因此光伏电源处理的电压能力必须具有较宽的适应范围。在这个不断变化和外来影响的情况下需要采用自动控制技术对整个电流、电压实时监测和调整，使得输出的电压能够保证在需求范围内。例如大型的太阳能发电厂发需要实现光伏电源的并网逆变，即将发出的直流电源转化为可以入电网的交流电，电网的运行必须具有安全性和可靠性，由于太阳能输出的不稳定性可能会对整个电网的稳定运行带来致命的冲击，因此我们可以在逆变电源中加装单片机等自动控制方法对电源的整个状态进行监控和调整，达到并网的目的。随着电力电子和自动控制技术的快速发展，光伏逆变电源制造朝着智能化、全数字化、网络化的方向发展，光伏逆变电源的自动控制策略能够实现各种控制功能，不需要变更硬件的电路，只需要修改单片机等相应的软件参数即可，这大大缩短了研发的周期，而且可以应用一些新型的复杂的应用策略，这给光伏逆变电源进一步发展提供了基础，并最终保证可靠性高的大规模光伏逆变电源并联运行。

２ 对光伏逆变电源的控制应用

对逆变电源的控制应用是指在已经制造的光伏逆变电源的基础上，应用自动控制技术对光伏逆变进行外围自动控制操作。随着光伏逆变电源的功能的衰退或者其他原因导致光伏电源本身的控制系统不能很好进行自动控制操作，或者需要对原有的光伏逆变电源进行管理升级，因此就需要在已经运行的光伏逆变电源外围进行自动化改造或升级，特别大型的太阳能发电厂对外围的光伏电源的自动化控制更为重要。目前工业控制计算机技术在光伏逆变电源中的应用研究已经被重视，将工业控制的自动化技术引入光伏逆变电源的控制能够对光伏逆变电池进行最大功率点跟踪和控制，是光伏逆变电池能够最大功率的的将太阳能转化为电能。因此采用工业控制计算机技术能够很好的使用光伏逆变并网控制的需要。在光伏逆变电源控制中控制监测系统也充分应用可自动控制技术，监测系统通过工控计算机系统、环境数据监测和相关的数据软件，能够采集并记录相关运行数据，如电性能参数，设备状况和太阳辐射气象资料等，在执行操作中可以进行太阳能光伏逆变电源方阵的输出和跟踪控制。工控计算机还能对光伏逆变电源的故障进行自我保护，记录和保存故障信息发出故障报警信号，还可以实现远程监控功能。

３ 自动控制理论在光伏逆变电源中的应用

对于自动控制理论在光伏逆变电源中应用，主要包含控制方法的研究、模糊控制理论等等。首先控制方法研究，在控制方法中随着大规模集成微电子技术的发展，专用的波形产生芯片和智能芯片逐步取代了小规模的元器件，这种方法有利于对波形的参数修改和完善，由此产生一系列的逆变控制方法，其中SPWM技术被广泛的运用。在智能的光伏逆变电源中，一般采用智能控制器和传感器，使光伏逆变电源充电和放电更合理，同时能够延长蓄电池的寿命，在信号处理的算法解决中采用相关的拓补结构，系统效率得以提高，满足电网的要求。其次模糊控制理论在光伏逆变电源中的应用，在光伏逆变电源并网中采用模糊控制理论，能够将参考电流和误差电流作为系统的参考控制量，运用较少的模糊控制参数，减少模糊判断的时间，具备更好是使用性能达到最佳的控制效果。再次是模数控制理论的应用，这种理论是采用模拟电路和数字电路混合的来实现逆变电源电压的同步、跟踪控制，基于这种理论可以选择合适的单片机和数模转换芯片，并应用电路给定电路结构，在大范围内对逆变电源进行细致的调解。这样有利于逆变电源并网的稳定运行，利用功能简单的单片机结合数模控制的方法构成数模控制系统，能够达到并网逆变的控制要求。最后是复合控制理论在光伏逆变电源中的应用。复合控制的方案就是把作用于系统外的动力学模型放入逆变电源的控制器，形成具有高精度反馈的逆变电源，这种控制理论也是基于内模原理的控制策略。在控制思想方面主要是给定一个周期的输出，并且波形发生变化在下一个周期产生影响，控制器通过给定相应的指令对反馈的信号进行修订和校正，并将此信号加载到原来的控制信号上同时对下一个信号进行畸变校正。当输入信号是零，复合控制还能够不断的对输出信号进行累加，保持输入波形的稳定。

参考文献

[1] 朱淼，刘飞飞，穆芳芳.单片机控制光伏并网逆变器的设计及其应用[J].数字技术与应用，2009（11）：73-74.

[2] 施佳锋，沈燕，程彩艳，等.光伏发电有功自动控制技术[J].宁夏电力，2012（1）1-5，57.

[3] 周志敏太阳能光伏发电系统设汁与应用[M].北京：电子工业出版社，2010.

[4] 王海勇.光伏发电中逆变器控制方法的研究[J].工业控制计算，2011，24（11）.

[5] 汪海宁.模数混合控制光伏并网型逆变电源的设计[J].计算机测量与控制，2005，13（2）.