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摘要：目前全球各国都在积极发展各种可再生能源，以减少对煤炭、石油等传统能源的依赖。太阳能是当前世界上最有前景、最清洁、最现实、大规模开发利用的可再生能源之一。太阳能光伏利用受到世界各国的普遍关注，而太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势，必将得到快速的发展。此外，高性能的数字信号处理芯片（DSP）的出现，使得一些先进的控制策略应用于光伏并网逆变器成为可能。本文在此背景下，对太阳能并网发电系统中的最大功率控制及其核心器件并网逆变器进行了较为深入的研究，具有重要的现实意义。
关键词：光伏发电；并网；控制策略
一、光伏电站并网技术
光伏电站并网运行必须在多个方面需要满足电网要求，其中包括电能质量、功率和电压调节功能、电网异常情况下的保护特性等，发送电能的质量，必须在谐波、电压偏差、电压不平衡度、直流分量、电压波动和闪变等方面应满足国家相关标准。并网逆变器在单机并网运行时，一般电流纹波较小，但在多机并联运行时，由于逆变器输出电流纹波的同相叠加，可能引起总电流谐波超标或电网谐振，造成电网供电质量的下降，因此必须对光伏逆变器的控制策略进行改进，并在电网合适节点位置配置阻抗滤波以改善电能质量。
调度部门对于不同规模的光伏电站有不同的要求，大型和中型光伏电站应具有有功功率调节能力，并能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。为了实现对光伏电站有功功率的控制，光伏电站需要安装有功功率控制系统，要求能够接收并自动执行电网调度部门远方发送的有功出力控制信号，并根据电网频率值、电网调度部门指令等信号自动调节电站的有功功率输出，确保光伏电站最大输出功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值，维护电力系统的稳定性。
大中型并网光伏电站应具备一定的耐受电压异常和系统频率异常的能力，避免在电网电压或频率异常时脱离，引起电网电源进一步损失。对于小型光伏电站，根据国家电网公司光伏电站接人电网技术规定（试行）要求，当并网点处电压超出规定的电压范围时应停止向电网线路送电；当并网点频率在49.5~50.2Hz范围外时应在0.25内停止向电网线路送电。
二、光伏系统并网技术的设计
1、主设备选型
逆变器作为光伏系统并网技术中的主要设备之一，通常所选择的单台逆变器的容量越大，反而单位造价越低，但大容易的单台逆变器一旦发生故障，则会给整个系统带来较大的冲击。因此在对并网逆变器进行选择时，通常都是会根据光伏系统的实际情况来进行，选择额定容量相适合的逆变器，而且还要具有相关的保护功能。另外还需要直流配电监测装置，其将光伏电池组件直接与逆变器相连，实现对光伏电池内电流的监测，实现光伏发电系统稳定的运行，而且并网的逆变器也可以分散成独立并网的形式存在。
2、升压系统
在光伏发电系统中，由于并网逆变器产生的是380V交流电，其需要通过变压器升压后才能入网，所以需要选择升压变压器，升压变压器的选择由光伏发电系统的发电量决定，通常以箱型干式变压器作为其选择的标准。升压变电站通常分上、下两层进行设置，上层作为逆变室，将逆变器监控屏设置在内，而将下层作为配电室。升压变电站内还需要高低压进线柜，在选择时以中置式空气绝缘和低压抽出式开关柜为主，同时还要有计算机监控系统，通过对升压变电站的运行状况进行有效的监测，不仅对发电量及电压、电流及铁心和线圈的温度信息进行监测，同时还可以使多路逆变器在内部群控器的控制下进行同步运行，实现对多台逆变器的投切进行控制器，可以有效的提高逆变器的使用寿命，降低低载损耗。
3、保护措施
在高温情况下，升压变压器可以进行跳闸保护，在发生过电流和过电压时高压和低压开关柜内的测控保护装置则可以进行自动保护。而对于电压过高、不足，频率不稳等情况时，电容器开关柜内的测控保护装置则会充分发挥作用。同时在低压进线开关处还设有过流跳闸功能。当发生极性反接、孤岛效应及负载过重时，在太阳能光伏系统中逆变器可以实现自动脱离，避免系统受到损毁。
4、防雷接地
雷电作为一种自然现象，为了有效的避免发生雷击的可能性，则应在升压变电站的屋顶及光伏电池组件上安装环形避雷带，通过独立引下线来完成。同时还要在电气设备上进行接地装置的安装，做好设备外壳的接地，这样不仅有效的保证了设备的安全，而且也保护了操作人员工作的安全。
三、光伏发电并网控制策略的研究
要实现并网，不仅要使逆变器侧的输出电流在频率和相位上与电网电压保持同步，并能够很好地跟踪电网电压参数变化，且电流总畸变率THD要很小，这样可将对电网谐波的影响降到最低，而且还要使逆变器侧输出有功功率达到最大值，即功率因数接近1。因此，控制并网逆变器是光伏并网发电控制系统的关键所在，选用何种逆变器控制策略也会影响整个系统的效率。
由于光伏发电系统的输出不具有同步发电机那样的外特性曲线，为了使光伏并网逆变器输出设定要求的电压、频率、相位的电能，需要对光伏并网逆变系统进行相关的控制，一般是对光伏并网逆变器的输出电流进行控制。并网逆变器的电流控制方法其实就是从采用来的电网电压中分析有无变化和何种变化，然后输出反映了该变化的指令信号，使得逆变器的输出电流实现对电网电压的跟踪。逆变器依据控制对象的不同，可以将逆变器分为电流源型与电压源型两类。直接电流控制与间接电流控制是两种常用的逆变器控制策略。间接电流控制无需电流反馈，控制算法相对比较简单，但是间接电流控制对系统参数敏感，电流动态响应慢。而直接电流控制需要电流反馈，且电流的响应速度快，输出电流的质量较好，适合进行精密控制。本文中对常用的瞬时值滞环比较控制、定时比较控制、三角波比较控制、滑模变结构控制、无差拍控制等是较常用的电流控制方式进行了分析比较，重点分析PI控制和重复控制，PI控制的参数较少，简单可靠，易于实现，减小系统的稳态误差，但是并不能完全消除稳态误差，PI控制的抗干扰能力也较差。重复控制则可以实现对参考信号进行无差跟踪，实时控制效果较差。
近年来，随着数字控制技术的快速发展，已渐渐取代了模拟控制技术。数字化PWM控制算法因其算法简单、控制效果好、硬件调试电路比较简单，这样使得硬件成本下降不少，因而得到了不断发展，应用前景广阔。为了使并网逆变器侧输出单位功率因数且无谐波的正弦电流，世界各国的研究人员经过不断的摸索与实验，提出了多种有效的数字控制方案。针对并网电流控制，仅仅采用常见的控制策略有重复控制、滞环控制、无差拍控制、PI控制等实现单位功率因数运行是不够的，我们应当根据不同情况下的不同控制目标，来采取多种控制策略的转换来实现。
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