PTS-系列之PEK-500系列教学

PEK-510模块之单相光伏并网逆变器PQ下垂控制

写在前面的话：

PQ下垂控制是一种基于电流和电压的控制方法，通过测量负载的电流和电压与设定的参考值进行比较，然后根据比较结果来调整逆变器的输出电流和电压，使其满足负载的需求，具体来说，当负载的功率需求增加时，逆变器会增加输出电流和电压；当负载的功率需求减少时，逆变器会减小输出电流和电压；PQ控制具有较好的稳定性和响应速度，具有精确性高、效率高、稳定性好等优点，在光伏并网系统中具有广泛的应用。本节通过PKE-510单相光伏并网逆变器PQ控制功能进行教学与分析，为老师提供相关实验与教学资源参考。

PEK-510 单相光伏并网逆变器

PEK-510模组介绍：

PEK-510 为单相光伏逆变器模组(Single Phase PV Inverter Module)，模组实物照片如图1 所示，主要两级组成，前级为升压式转换器(Boost Converter)，后级为单相全桥逆变器(Single Phase Inverter)，同时还具有主要变量的检测和DSP控制功能部分。该模组实验目的是为使用者提供基于DSP控制的电力变换器学习平台，即借助 PSIM 软件完成仿真和实验。第一实验者可以在PSIM上建立模拟（连续）仿真电路，以学习电力变换器的原理、分析和功能设计；第二将电力变换器的控制转化去数字（离散）仿真部分，进行仿真研学；第三借助DSP芯片内部所具有的A/D转化器、数据处理和PWM信号生成功能，再次进行数字（离散）仿真；第四通过PSIM 之 C代码生成功能，将控制部分生成C代码；最后将生成的C代码下载于PEK-510的DSP之中，以备实物实验。这样设计的最大优点方便实验者能够快速完成DSP对变换器主电路的控制。

进行实验除需要PEK-510 模组外，仍需配置PEK-005A(辅助电源)和 PEK-006 (JTAG 下载器)等，并在 PTS-5000 的实验平台上完成。

PTS-5000 实验平台

单相光伏并网逆变器PQ控制组成

单相光伏并网逆变器实验系统组成如图3所示，即主要由DC电源、单相逆变电路、交流电源、检测单元模块和DSP数据采集、处理及PWM信号模块组成。

图3 单相光伏并网逆变器实验系统

单相光伏并网逆变器PQ控制方案

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。

关键词:固纬电子电力电子教学小课堂 PEK-510模块 单相光伏并网逆变器

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来 源：固纬电子

编辑：白芷

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