（华北水利水电大学电力学院 河南省郑州市 450000）
摘要：随着科技的不断发展，太阳能发电逐步成为了热门，太阳能清洁安全无污染，通过光伏发电进行并网逆变到电网上，然而并网前后电流会发生畸变，需要我们进行改善电流的质量。电网并网前后电流会受各种影响从而达不到预期的期望值，通过滤波器和PI控制器的作用，减弱谐波的危害，提高电流波形的稳定、改善电流的畸变。
关键字：PI控制；滤波器；谐波；太阳能
引言
随着经济的发展，人口数目的增多，不可再生能源的消耗，不可再生能源总有一天会使用殆尽，可再生能源逐步成为了热门[1]。光伏电池发电系统作为能量转换的器件，也作为能量的产生点，直流-直流通过对直流电压进行升高，提高了系统的稳定性，减少能量的损失，以便给交流侧使用。但是光伏发电需要依靠阳光来进行调节，但是用电量需要时时刻刻需要使用，这就是需要储能系统来存储电能，当用户在没有阳光的情况下，储能系统用来给用户提供电能来解决矛盾，来达到用户的使用与发电之间的时时刻刻对应。
1光伏电池工作原理
光伏发电的主要的核心是利用半导体P—N结产生的“光生伏打”方法[2]，太阳光照射到上面，会产生能量的分布进而会产生电荷的移动，电荷的移动会产生电流，进而会产生电势差，通过电势差形成电压产生电能，这就形成了电能到势能的改变方式。
图1展示了太阳能发电的方式：可以表现在当太阳的光照照射到太阳能光板上面的时候，可以从图中看出里面其内部N区原子和及P区原子受到太阳能的光照射获得能量可以促使电子获得足够的能量逃脱共价键的束缚，去冲击能量不饱和的空穴对。这些电子会形成新的稳定的状态由于在碰撞中电子的移动会使得一边呈现正极另一边呈现负极，电子的移动会形成电流。
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图1 光伏电池工作原理示意图
2 LC滤波器
经研究可以看出，电网和逆变器之间还存在着十分重要的一环，这重要的一环就是交流滤波器。滤波器的性能是否良好，参数设计的精准与否都十分重要，这些条件的重要性体现在，一旦这些条件都得到满足，我们就能得到干净且电能质量高的并网电流。更加具体来说，我们之所以需要高质量的纯净并网电流，是因为除了逆变器在控制器控制下输出工频正弦波形外，还会因为逆变器死区时间、直流侧波动等造成大量高次谐波混含并网电流中。因此，交流滤波器的性能与参数设计精准性就显得格外重要[3]。
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图2 LC滤波器电路结构
当前被广泛应用于并网逆变器、整流器等方面的滤波器大多为LC型、LCL型。因为这种滤波器具有能够有效保证滤波效果、有效限制滤波器体积等优点[4]。与传统的单L型滤波器相比较起来，传统滤波器体积大且成本高，就更体现了LC型滤波器和LCL型滤波器的优势。在实际操作中，在需要提高并网效率的情况下，我们要根据实际情况，依据实际并网需求来选取符合要求的滤波器。合理的选择滤波器不仅能提高并网效率，还可以节约成本，因此需要根据实际情况对滤波器的使用进行选择。
滤波器即为图1所示，它可以-40dB/dec衰减高于其谐振频率的高次谐波[5]。 滤波器电感值 与电容值 取决于输出电流纹波
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而 的取值与高频段谐振频率成反相关。
根据图3所示伯德图，我们可以看出过大的电容值会产生较高的无功电流从而使得系统效率降低。根据这一情况，就需要我们对 滤波器、 滤波器先进行一个大概计算，确定出一个整体的取值范围，根据这一范围再加上经验值来做一个调整进而确定电感和电容的取值，从而得出最适合并网逆变系统的交流滤波器。
图4 LCL与LC滤波器伯德图
4控制器
4.1 PI积分控制
在三系交流逆变的系统中，因为三相电流相角相差120度，电压的大小、电流的大小也一样，所以三相电流、电压也是对称的，可以经过旋转转换为同步旋转下的坐标系直流量[6]。接着可以通过直流分量进行PI积分控制，再通过调制PWM产生波进而操控逆变器桥臂的开关通断使他产生稳定的波形。在旋转情况下的坐标系PI控制可以通过对稳态性能的跟踪用来改善系统的精确性和稳定性。但是这种方法并不是在任何情况下都可以使用。因为在系统中只有一个交流变量， Park变换不能对一个量进行变换，如果增加了一个与它对应的物理量垂直虚拟变量合成的两相静止下的坐标系，进而实现坐标的变换[7]。
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图5 双环PI逆变控制器
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图6 双环PI逆变控制器波形
4.2 PI控制
PI控制调节速的度和它的比例系数有着亲密的关系，一般来说当比例系数越大的时候它的调节速度也就越快，如果超过它的调节范围或者操作失误使系统震荡不良的影响也是因为比例系统的增大产生的。积分系数与稳态系统的误差有相应的关系，如果增大PI控制精度，但是越大调节速度越慢。PI控制主要在直流量调节等许多方面具有改善的作用，因为简单容易操作不会引起系统的震荡，从而被大规模的使用。双闭环的电流电压PI控制在一定程度上可以缓解系统的一定的稳态误差，可以提高系统在一定程度下的抗干扰能力，但是由于控制系统设计比较复杂。逆变器因为是非线性因素具有一定的延迟，进行前馈补偿会伴随着系统的变化发生变化。
对电流PI参数进行调试，使之达到跟踪参考电流的作用，其次对电压环PI进行调试，使整个逆变控制器可以达到最优的跟踪控制效果[8]，具体仿真模型的搭建如图所示。网侧电压有效值为220V，直流侧电容为1000 ，滤波电感为15 ，滤波电容50 ，直流母线电压设定为400V。
5结语
通过派克变换实现单相dq同步坐标系的电压电流双环比例积分（PI）控制，增加一个谐波前馈补偿环节。检测出数量比较多的低次谐波分量，再通过改进对电网电流并网追踪。通过前面的升压电路，然后通过电网并网，找出高含量的低次谐波，用增加补偿电流来改善电路中谐波的含量。
参考文献
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