第40卷第18期电力系统保护与控制V ol.40 No.18 2012年9月16日Power System Protection and Control Sep. 16, 2012
小功率微型逆变器的研究
牟龙华，黄舒予，周伟
(同济大学电气工程系，上海 201804)
摘要：为克服传统光伏阵列逆变器因局部不佳而造成整体输出功率下降的缺陷，提出了一种针对单块太阳能电池板的小功率微型逆变器拓扑结构及其相应的控制策略。微型逆变器采用两级式并网结构：前级控制采用基于传统电导增量法和自适应算法的变步长最大功率跟踪算法以获得更好的动稳态特性；后级控制鉴于LCL滤波器的结构特点采用电压外环与双电流内环组成的三环控制策略以获得高品质的入网电流。在Matlab仿真环境下，利用SimpowerSystems功能模块，对太阳能电池板的数学模型、最大功率跟踪算法控制策略和并网控制策略分别建立了仿真模型，仿真结果证明了该方案和控制策略的正确性。关键词：光伏电池；微型逆变器；最大功率跟踪；自适应；并网控制
Research on low-power micro-inverter
MU Long-hua, HUANG Shu-yu, ZHOU Wei
(Department of Electrical Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China)
Abstract：To improve the whole drop of the traditional PV inverter caused by poor local output, a low-power micro-inverter topology and the corresponding control strategies for a single solar panel are presented. A two-stage network structure is considered for the micro-inverter. For the former control, a variable step adaptive MPPT algorithm based on traditional increment conductance method and adaptive algorithm is applied in order to get better dynamic and steady performance. Meanwhile in view of the structure and characteristics of the LCL filter, the latter control applies a strategy consisting of an outer voltage loop and a dual inner current loop for high-quality network current. Simulation model for the photovoltaic cell mathematical model, MPPT strategy and grid-connected strategy are built on the platform of Matlab by using the functional modules of the SimpowerSystems. The simulation results confirm the correctness of the scheme and control strategies.
Key words：photovoltaic cell; micro-inverter; MPPT; adaptive algorithm; grid-connected control
中图分类号：TM464 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2012)18-0058-07
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近年来，为缓解全球能源及环境危机，世界各地都将关注的目光投向光伏产业。而作为光伏利用主要形式的光伏并网发电系统更是倍受人们的青睐。
在光伏并网发电系统中，光伏并网逆变器是连接光伏模块与电网的桥梁，它不仅要实时控制光伏模块的输出以保证系统工作在最大功率点，同时还要向电网提供高品质的入网电流，因此光伏并网逆变器的结构将直接影响系统光电转换的效率及其他设备的容量选择与合理配置。
基金项目：上海市教育委员会科研创新项目(11CXY12)；中央高校基本科研业务费专项资金资助(0800219170)；国家火炬计划项目(2008GH040894)
集中式逆变和组串式逆变是目前光伏并网系统中最常见的两种逆变方式[1]。集中式逆变器一般适用于大型光伏发电站，其直流输入取自多个并行的光伏组串，因此系统容量较高，但逆变器结构灵活度不高，系统不易扩展，光伏组串间的不当配合及局部阴影都会降低系统出力。组串式逆变器在各光伏组串支路配置具有最大功率跟踪功能的DC/DC 变换器，与集中式逆变器相比，光伏组件的串并联个数明显减少，系统效率可以提高1%~3%[2]，而且支路模块化的处理方式使系统更容易扩展，但局部光伏模块的不佳运行依然影响支路的整体出力。为进一步提高光伏模块的效率，“微型逆变器”孕育而出，并将成为未来发展的主流。微型逆变器(以下简称微逆)以单个太阳能模块为研究对象，在面板级实现最大功率峰值点的跟踪，大大提高系统抗局部阴