基于PI调节器的三相光伏并网逆变器功率因数控制与现场验证

本文主要探讨了三相光伏并网逆变器的功率因数控制问题，因为光伏并网发电系统的稳定运行与逆变器的性能密切相关。传统的并网逆变器通常以单位功率因数运行，以最大化光伏阵列的输出效率，但这可能导致电网稳定性问题，特别是在大规模光伏电站中，功率波动性较大。因此，研究如何调整逆变器的功率因数变得尤为重要。 在文章中，作者首先分析了三相并网逆变器在同步旋转坐标系下的电流特性，认识到可以通过控制电流的幅值和相位角来独立控制有功功率(P)和无功功率(Q)。根据功率因数定义为有功功率与视在功率的比值，即cosφ = P/S (其中S = U × I)，控制无功功率可以间接改变功率因数。 为了实现这一目标，作者提出了一种基于同步旋转坐标系下PI调节器的设计方案，这种方法能够有效解耦有功和无功控制，从而实现逆变器功率因数的灵活调节。接着，作者使用MATLAB/Simulink这个强大的仿真工具，构建了三相并网逆变器的数学模型，对提出的控制策略进行了详尽的仿真验证。 实验部分，文章提到了在尚义MW级光伏电站中实际安装的150kVA功率因数可调逆变器，通过现场试验验证了所设计的控制器的可行性。这些实验结果显示，采用可调功率因数的并网逆变器可以在满足电网需求的同时，有效地利用逆变器的闲置功率，有助于提高电网的稳定性。 总结来说，本文的核心贡献在于提出了一种有效的三相并网逆变器功率因数控制策略，通过动态调整电流的控制参数，能够在确保光伏电站高效运行的同时，改善电网的功率平衡，对于推动绿色能源的发展具有重要意义。通过理论分析、仿真模拟以及实际应用验证，该研究为优化太阳能光伏发电系统的集成与控制提供了新的思路和技术支持。