光伏-蓄电池储能系统的恒功率控制：基于谐波补偿增强型比例谐振控制器的研究
2026-06-06 11:39:29
本文提出一种适用于并网单相直流耦合光储(PV-BAT)混合体系的固定沟通功率注入战略(FPIS)。该战略旨在坚持注入电网的有功功率安稳，不受太阳辐照度继续动摇的影响。在直流耦合拓扑结构中，与电网瞬时功率沟通引发的直流母线二阶纹波(2ω)会直接影响直流母线电压，进而下降注入电流质量并限制操控体系的精度。为缓解这一问题，所提出的
电池（BAT）操控器经过选用合适的BAT充放电电流操控战略来安稳直流母线电压，然后完成直流母线的功率平衡。此外，选用了一种增强型比例谐振谐波补偿（PR-HC）操控器，该操控器集成选择性谐波补偿器以消除高次谐波重量。所提办法经过PSIM模仿和试验测验得到成功验证。在220VAC/50Hz电网环境下，分别选用四象限放大器APS1000和EMS 100-10电源来模仿BAT和600W光伏源。试验结果证明，即便在光伏源忽然动摇和电网电压坠落10%的情况下，体系仍能以预设功率440W完成准确功率注入，电流总谐波畸变率（THDi）低于5%，且直流母线电压安稳在400VDC。这些结果证明了所提战略的有用性，该战略能保证直流耦合光伏-
电池体系完成安稳、高质量的电能注入，一起契合IEEE 1547规范关于固定有功功率操控、电压扰动穿越（VDRT）以及电流畸变限值的规定。
导言
在全球动力转型和可再生动力（RESs）加快渗透的布景下，并网太阳能转换体系（SECS）已成为智能电网架构和分布式发电[1]、[2]的中心处理方案。为保证向电网安稳供电，一起尽量削减对光伏（PV）动力的过度依靠（鉴于太阳辐照度在一天中频繁改变），选用蓄
电池（BAT）的功率转换器已逐步被用于补偿光伏特性固有的功率缺额[3]、[4]、[5]、[6]，然后提高全体输电容量。这些混合体系不仅提高了供电可靠性，还在医院、机场、校园、政府建筑和工业厂房等要害读档设备的动力办理与和谐中发挥着要害作用[7]。此外，经过优化与分时电价机制相匹配的充放电战略，BAT集成可带来明显的经济效益。在办公建筑中，优化算法可以和谐能量流动，然后下降净现成本并提高光伏自耗率[8]。同样地，关于住所并网光伏体系，
电池办理处理方案在保证运转安全的一起，根据实时Load数据优化与电网的能量沟通，然后有助于下降全体运营成本[9]。此外，在单相装备中，瞬时并网功率固有地包含二阶纹波重量，导致输出功率振动并体现在直流母线电压上。这些振动不仅严峻危害电能质量和电网安稳性，还会缩短直流母线电容的使用寿命[11][12]。一起，在功率级绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关操作期间，因为陡峭的电压改变率会产生高频噪声[13][14]。这些噪声信号直接影响直流母线电容，使得操控更具挑战性。该问题在直流耦合光伏-蓄
电池拓扑结构中得到了彻底处理，因为振动功率重量被直接连接至蓄
电池(BAT)的双向DC-DC变流器所吸收，直流母线上的二阶(2ω)功率纹波简直被彻底按捺。
但是，传统的双向DC-DC变换器一般选用双开关管进行升降压操作，其间仅一个开关管处于主动操控状况，另一个则作为二极管被迫导通电流。这种半同步装备明显下降了体系全体功率，原因在于二极管的被迫特性使其仅能在正向偏置下完成单向电流传导。半导体二极管的反向恢复效应进一步加重了这些损耗，该效应经过缓慢恢复过程增大功率器材的电压与电流应力，最终导致元件寿命衰减[15][16][17]。本研讨在BAT支路中选用半桥式双向Buck-Boost DC-DC变换器。相较于传统根据二极管的Buck-Boost拓扑结构，这种同步整流装备既消除了二极管导通损耗与反向恢复现象，又能按捺电磁搅扰并提高全体功率[18][19]。此外，体系选用SOGI-PLL作为相位同步模块（phase synchronization block），用于在畸变和噪声条件下精准提取单相电网电压的相位角与频率。SOGI-PLL的选用根据其在前期研讨[20][21]中已验证的优势：包含有用的谐波按捺能力、准确的正交信号生成特性以及快速的动态呼应，这些特性使其特别适用于单相光储体系（PV-BAT）及微电网使用。
从操控角度而言，为保证向电网注入高质量电流，学界已研讨开发了多种操控办法以习惯电网扰动[22][23][24][25][26]。最具代表性且最简易的办法之一是选用比例-积分（PI）操控器对逆变器输出的正弦电流进行调制。但是该办法仅在同步dq坐标系中体现良好，且在操控沟通电流时无法消除稳态差错，特别是对基频正弦盯梢场景[22]。为战胜这些不足，比例谐振(PR)操控器应运而生，其直接在静止αβ坐标系下作业，并经过基频谐振完成对50/60Hz正弦电流的零稳态差错[23]。但是，电网中的高次谐波无法被彻底按捺，导致注入电流的总谐波失真(THD)升高及继续残留噪声。根据上述两种操控战略的优势与不足，比例谐振谐波补偿(PR-HC)操控器引进额定的传递函数，然后完成对高次谐波重量的直接补偿[24][25][26]。该办法明显提高了50Hz输出正弦波形的质量，有用下降THD，并经过可调比例环节供给的快速动态呼应增强电网安稳性
