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太陽能因其在自然界的廣泛存在及取之不盡、用之不竭的特點成為最理想的新能源之一。同時，研究表明，汽車一天中有96%的時間處于停止狀態，電動汽車的保有量也在不斷增加。因此分布式光伏發電和電動汽車入網將成為未來智能微電網發展的趨勢。微電網包含的微源種類繁多，數量也越來越大［2］。但光伏發電受環境影響大，不同的溫度和光照輻射的變化都會使其輸出特性發生變化。電動汽車既可作為微源(V2G)也可作為負荷(充電)，因此，研究光伏發電和電動汽車的并聯控制，顯得尤為重要。

1含電動汽車及光伏發電的多逆變器并聯系統

圖1為含電動汽車及光伏發電的多逆變器并聯系統結構圖。電動汽車動力電池的控制系統主要包括電池側變換器、電網側變換器、LCL濾波器和充放電控制器等。光伏發電系統主要包括光伏陣列、Boost升壓變換器、DC/AC變換器、LCL濾波器和MPPT控制器。圖1中，光伏電池及電動汽車等微源構成相對穩定的直流側電壓Udc;PLL(鎖相環)電路保證逆變器接入公共點時與微電網電壓初始相位保持同步。

2光伏發電逆變器控制系統

2．1光伏電池數學模型以硅光伏電池為例，它屬于半導體光電器件，以光生伏特效應為基礎，直接將光能轉化為電能。光伏電池的等效電路如圖2所示。

2．2最大功率點跟蹤MPPT算法由圖1可知，前級的Boost升壓斬波用MPPT控制。因光伏電池在并網的過程中，輸出特性受光照強度和電池溫度影響。為提高光伏發電的效率，需控制光伏電池在不同條件下輸出可以達到的最大功率，即最大功率點跟蹤MPPT(MaximumPowerPointTracking)控制。圖3為經PSCAD建模仿真得到的不同溫度和不同光照強度下的U－I和U－P曲線。由圖3中U－I曲線可知，當光伏電池電壓較小時，光伏電池近似為一恒流源;當電池電壓處于短路電壓附近時，其可近似為一恒壓源。由U－P曲線可知，輸出功率存在一極大值，可通過改變Boost變換器的占空比來改變輸出功率。工程中實現MPPT常用的方法有擾動觀測法和電導增量法［6］。這里采用電導增量法。

2．3光伏電池DC/AC變換器控制光伏電池DC/AC變換器控制框圖如圖4所示。圖4中，RMS為電網電壓uo2有效值測量模塊;Pout為光伏電池輸出功率。將直流電壓給定Uref2與前級反饋電壓Udc2比較后送入PI控制器，加入功率前饋環節部分，其輸出為一直流電流指令信號。乘以由鎖相環得到網側電壓的相位和頻率信號，便可得一交流指令電流。功率前饋部分使得電流環的直流給定含有光伏電池輸出功率信息，可提高系統對功率變化的響應速度，提高系統的動態性能。采用準PR控制器，因其比PI控制器消除零穩態誤差效果更好，增強了指令信號跟蹤能力，并可提高電網電壓抗干擾的能力。

3電動汽車逆變器控制系統

3．1魯棒下垂控制含電動汽車和光伏發電等微電源構成的微電網實質上是多逆變電源的并聯系統，可以通過模擬傳統電力系統中同步發電機的下垂特性，實現逆變電源并聯系統的無互聯線并聯控制，即下垂控制。下垂控制主要包括輸出濾波器、功率控制器和電壓電流雙環控制器3部分。功率控制器用于實現有功/頻率(電壓)以及無功/電壓(頻率)的對應控制。電動汽車的逆變器控制系統采用圖5所示的魯棒下垂控制。圖5中，uo1為逆變器輸出電壓(V);io1為逆變器輸出電流(A);ω*為空載角頻率參考值(rad/s);E*為空載輸出電壓幅值參考值(V)。根據輸出阻抗類型的不同下垂控制策略具有不同的形式。在此，采用Q－ω和P－E下垂控制，也就是逆變器輸出阻抗呈阻性的情況。因在低壓微網中，線路阻抗主要呈阻性，因此很容易地擴展到Q－E和P－ω下垂控制。

3．2電壓電流雙閉環控制為改善電壓輸出波形質量和增強系統動態性能，還需設計電壓電流控制環。電壓外環采用PI控制器，電流內環采用預測電流無差拍控制。電壓電流雙環控制結構如圖6所示。

3．3電動汽車充電狀態控制前面討論了電動汽車處于并網狀態的控制，電動汽車因其特殊性，不僅要作為微源參與調度，還要作為負荷進行充電。電動汽車在充電初期，充電電路以恒定的電流對鋰離子電池充電，一般鋰電池大多選用標準充電速率。恒流充電時，電池電壓將緩慢上升，一旦電池電壓達到所設定的終止電壓，恒流充電終止，進入恒壓充電過程。為了實現恒流和恒壓兩種充電模式，只需將所要實現恒定輸出的量采樣后與給定值比較，得到的差值再與三角波比較產生所需的占空比來控制開關通斷。為了實現對逆變器整流后的電壓進行Buck降壓斬波，需將電池側變換器的上橋臂作為主開關管。電網側變換器的控制原理如圖7所示［11］，其分析方法與光伏電池DC/AC變換器控制類似。

4實驗仿真研究

利用PSCAD軟件搭建了一臺光伏電池逆變器和一臺電動汽車逆變器的并聯控制模型，驗證所研究控制策略的有效性。兩逆變器濾波器參數一致。光伏電池和電動汽車并網仿真參數如表1、表2所示。當電動汽車并網和光伏電池并網時，并聯逆變器仿真波形如圖8所示。當電動汽車處于充電狀態時，光伏電池參數不變。電動汽車仿真參數如表3所示，仿真波形如圖9所示。光伏電池模型在不同光照強度和溫度下的仿真波形圖3中已給出。由圖8a可看出，MPPT控制實現了對最大功率點的跟蹤，最大功率近似在2kW左右。而由圖8b、8c可知控制策略有效地實現了光伏電池和電動汽車動力電池并聯系統的控制，輸出電壓和電流波形比較好。從圖9可知，當電動汽車處于充電狀態下時，送往電池的電壓電流基本能保持恒定。

5結語

在微電網中，包含電動汽車、儲能、風力、光伏等多種微源，而且數量越來越多。該文對光伏電池和電動汽車動力電池入網的多逆變器并聯系統進行了仿真研究。通過PSCAD仿真軟件自定義元件及FORTRAN語言編程建立了光伏電池的模型、MPPT算法模塊。同時對DC/DC、DC/AC變換器、LCL濾波器及各控制模塊進行建模;由于電動汽車既可作為微源又可作為負荷，因此對電動汽車充電狀態下的逆變器控制也進行研究。通過仿真驗證了光伏電池及電動汽車并聯系統控制方法的可行性。

作者：張明光 周君 單位：蘭州理工大學 電氣工程與信息工程學院