摘要：基于光伏發電并網逆變器控制中電流鎖相的重要性和復雜性，提出了帶預鎖相和遺忘算法的電流鎖相方案，該方案可采用硬件鎖相和軟件鎖相兩種方式實現。建立了以MC56F8345型DSF為控制核心的PWM逆變器數字化并網實驗平臺，對改進后的電流鎖相方案進行驗證。實驗結果表明，該方案很好地實現了逆變器輸出電流與電網電壓的同步鎖相控制，且輸出電流的幅值、相位、頻率均符合控制要求，可穩定、可靠地并網發電，并能實現網側單位功率因數。
關鍵詞：光伏發電；并網逆變器；電流鎖相

1 引言
在光伏發電系統中，并網逆變器輸出電流的控制十分重要。有效控制逆變器輸出電流可實現網側功率因數可調。控制電流時，電流鎖相十分關鍵，必須對電網電壓的頻率和相位進行實時檢測，并以此控制逆變器輸出電流與電網電壓保持同頻同相，即同步鎖相。若不能穩定、可靠地鎖相，則在逆變器與電網連接(并網)過程中會產生很大的環流，對設備造成沖擊，縮短設備使用壽命，嚴重時還會損壞設備。因此，研究光伏發電并網逆變器電流鎖相改進方案及數字化實現具有現實意義。

2 光伏并網逆變器電流矢量控制策略
光伏發電并網系統結構框圖如圖1所示。圖中上半部分為系統主電路，下半部分為系統控制電路。控制過程如下：根據PV的輸出電壓、電流，由MPPT算法獲得Ud參考值，與Ud實際值比較后經電壓調節器得到有功電流(d軸電流)參考值。φ*為給定功率因數角，為無功電流(q軸電流)參考值。若要求單位功率因數，則φ*=0，=0。

電流閉環控制通常采用電流矢量控制。圖2示出電流矢量控制的矢量關系圖。

u，i．e分別為逆變器輸出電壓、輸出電流和電網電壓的空間矢量。旋轉坐標系d軸與e重合，q軸超前d軸90°，其旋轉速度ω=2πf(f為電網頻率)。φ為功率因數角，θ為d軸與三相靜止坐標系a軸夾角，是旋轉坐標變換必需的參數。三相PWM逆變器在d，q坐標系下的數學模型為：

式中：ud，uq為u在d，q軸的分量；ed，eq為e在d，q軸的分量，ed=e，eq=0；L，R為網側回路的電感和電阻。
由式(1)可得圖1中電流閉環控制部分。其中ACDR和ACQR均為PI調節器，分別調節id，iq。
電流矢量控制的優點是可實現逆變器輸出電流有功、無功分量的獨立控制，控制精度較高，穩態和動態性能較好。

3 帶預鎖相和遺忘算法的電流鎖相方案
3．1 鎖相角初始值的確定
逆變器電流矢量控制中，電流鎖相極為重要，其實質是實時、準確地計算出鎖相角，即圖1，2中的θ，這是順利實現整個系統電流矢量控制策略的基本保證。確定鎖相角初始值θ0是鎖相算法的第一步，θ0可選擇在網側相電壓或線電壓過零時確定，此時無論θ為任意值都要強制令θ=θ0。設ea，b，c為余弦函數。若通過電網相電壓確定θ0，則相電壓ea由正到負過零時，e(d軸)超前a軸90°，即θ0=90°；同理ea由負到正過零時，θ0=270°。若通過電網線電壓確定θ0，則線電壓eab由正到負過零時，θ0=60°；eab由負到正過零時，θ0=240°。此處選擇eab由負到正過零時開始鎖相，所以取θ0=240°。