单相光伏/电网电力系统的增强型 Lyapunov 函数和带主动阻尼的预测电压控制的性能和稳定性分析

摘要 随着全球越来越多地转向可再生能源，太阳能光伏（PV）系统并入电网已成为一个关键的解决方案。要充分利用这些并网光伏系统的潜力，有效的控制方法至关重要。虽然现有的控制方法已经奠定了基础，但仍然迫切需要能够超越传统方法局限性的创新方法。本文介绍了一种新型非线性控制方法，该方法利用增强型 Lyapunov 函数来控制单相光伏/并网发电系统。通过使用预测电压控制 MPPT 来控制最大光伏电压，实现了与并网单级逆变器连接的太阳能光伏系统的高性能运行。增强型 Lyapunov 函数将光伏电压与其参考电压之间的差值视为受控状态误差，从而保持直流母线上光伏电压的稳定性。值得注意的是，即使在太阳辐照度变化的情况下，这种方法也能确保闭环光伏系统的稳定性。为了高质量地向电网注入全部有功功率，通过集成具有虚拟电阻的 LCL 滤波器作为电网电流反馈控制的有源阻尼电路，增强了所提出的增强型 Lyapunov 函数。这种集成为电网侧电感电流引入了一个相反的电流。这种补偿机制利用全球光伏/电网系统的 dq-SRF 数学模型修正 q 轴电网电流。提供了 LCL 参数和虚拟电阻设计方法。通过使用 MATLAB/Simulink 软件进行仿真，证明了增强型 Lyapunov 函数的有效性。结果表明，与传统的 Lyapunov 函数和滑动模式控制策略相比，该方法在实现关键目标方面具有出色的性能，包括零状态误差、全局稳定性，以及在共耦点产生具有低总谐波失真和单位功率因数的正弦电网电流信号。