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单相光伏并网逆变器控制策略研究
随着能源需求的快速增长和环境保护意识的提高，太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注和应用。
而光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其控制策略的研究对于提高光伏发电系统的性能和效率具有重要意义。
在单相光伏并网逆变器的控制策略研究中，首先需要考虑的是逆变器的稳定性和可靠性。
在逆变器设计中，采用合适的控制算法，能够有效提高逆变器的稳定性，减少系统的故障率。
同时，还需要考虑逆变器的输出电压和电流的波形质量，以保证光伏发电系统的输出功率稳定和高效。
另外，单相光伏并网逆变器的控制策略研究还需要关注逆变器的响应速度和动态性能。
在光伏发电系统中，由于天气变化等原因，光伏电池的输出功率会发生变化，因此逆变器需要具备快速响应的能力，以实现对光伏电池输出功率的有效控制。
此外，单相光伏并网逆变器的控制策略还需要考虑并网电网的要求。
在并网过程中，逆变器需要满足电网的电压和频率的要求，同时还需要具备对电网电压和频率的检测和保护功能，以确保光伏发电系统与电网之间的安全运行。
最后，单相光伏并网逆变器的控制策略还需要考虑逆变器的效率和功率因数。
在光伏发电系统中，逆变器的效率和功率因数
直接影响系统的发电效率和经济性。
因此，在控制策略的设计中，需要综合考虑逆变器的效率和功率因数的优化。
综上所述，单相光伏并网逆变器的控制策略研究涉及逆变器的稳定性、波形质量、响应速度、动态性能、并网要求、效率和功率因数等多个方面。
通过合理设计和优化控制策略，能够提高光伏发电系统的性能和效率，进一步推动光伏发电技术的发展和应用。
光伏单相逆变器并网控制技术研究
1.逆变器的控制策略：逆变器的控制策略是保障逆变器与电网稳定连
接的重要手段。
逆变器的控制策略包括功率控制、电流控制和电压控制等。
光伏单相逆变器的控制策略应根据电网供电要求和光伏发电系统特点进行
优化设计。
2.并网控制算法：光伏单相逆变器的并网控制算法是实现逆变器与电
网连接的关键。
并网控制算法需要考虑电网的电压和频率波动、逆变器的
响应速度和稳定性等因素，保证逆变器能够满足电网供电的要求。
常用的
并网控制算法包括电压-频率双闭环控制、电流环控制和功率控制等。
3.逆变器的安全保护功能：光伏单相逆变器并网控制技术还需要具备
安全保护功能，保障系统的安全运行。
逆变器的安全保护功能主要包括过
流保护、过压保护、过温保护和短路保护等。
通过合理的安全保护功能，
可以有效防止逆变器因外界因素或系统故障导致的损坏。
4.逆变器的故障检测和诊断：光伏单相逆变器的故障检测和诊断技术
是保障系统稳定运行的重要环节。
逆变器的故障检测和诊断技术可以实时
监测逆变器的工作状态和性能，并判断逆变器是否存在故障，并可以进行
相应的诊断和处理。
通过故障检测和诊断技术，可以及时排除故障，保证
系统连续稳定运行。
总结起来，光伏单相逆变器并网控制技术主要涉及逆变器的控制策略、并网控制算法、安全保护功能以及故障检测和诊断技术等方面。
充分掌握
和研究这些技术，可以提高光伏单相逆变器的效率和性能，保障光伏发电
系统的正常运行，并为光伏发电行业的发展提供技术支持。
光伏并网系统结构及单相并网逆变器并网控制方法1.1 光伏并网系统结构分析光伏并网系统的结构方面其主要是通过并网逆变器以及光伏阵列等继电爱护装置所构成，并网逆变器主要是把光伏电池所发的电能逆变成正弦电流并入到电网当中，而电压型的逆变器则是通过电力电子开关器件连接电感所构成，并且是通过脉宽调制形式来向电网进行送电的。
其中的光伏列阵构成要素则是在并网系统当中比较重要的部件，主要就是把光能转换成电能;除此之外还有掌握器以及继电爱护装置，前者是光伏发电系统的核心部件，掌握器主要是对光伏电池最大功率点跟踪掌握，保证电能间的平衡，而后者则是对光伏系统以及电力网平安性的保证。
1.2 单相并网逆变器并网掌握方法探究为能够将并网逆变器的性能得到有效提升，对并网掌握的方法主要就是电流跟踪掌握方法，在这一方法中的电流滞环掌握法是较为常用的。
在电流滞环掌握方法的原理上主要就是把实际电流信号和所需给定指令电流信号加以比较，假如是输出电流处在正弦波上半周期电流信号比滞环电流限定上限大，就可通过T2、T3管进行导通，这样就能够使得电流信号由此而减小。
滞环电流的掌握系统主要就是双闭环结构，其外环是直流电压掌握环，而内环则是沟通电流掌握环，滞环电流掌握核心就是通过电流差值进行掌握开关管的占空比，所以在实时性方面就能够有讲好的呈现。
再有就是固定开关频率法，这一掌握方法主要是将所给定正弦参考电流信号和实测电流信号进行比较，在得到的误差经过电流掌握器进行处理之后和固定频率三角波信号实施比对，产生谐波的频率在固定开关频率掌握作用下是固定的，可通过设计对某频段滤波器使其频段谐波能够最大化衰减，这一方法功率管开关的消耗也相对较少。
虽然这一掌握方法有着肯定的缺陷但经过优化就能够解决实际的问题，主要是在之前的基础上进行添加电压前馈，从而来让电流无差时保持输出的状态，最终产生所需要的信号。
单相光伏并网逆变器的研究引言：随着全球对可再生能源的需求不断增长，太阳能作为一种最为常见和可再生的能源之一，被越来越广泛地应用于电力领域。
并网逆变器作为太阳能发电系统中的重要组成部分，扮演着将太阳能电能转换成可供电网使用的关键角色。
在其中，单相光伏并网逆变器作为逆变器的一种特殊形式，具有其独特的优势和挑战。
本文旨在探讨单相光伏并网逆变器的研究进展和未来发展方向。
一、单相光伏并网逆变器的基本原理单相光伏并网逆变器是将太阳能电池板产生的直流电能转换成交流电能，并实现与电力网的无缝连接。
其基本原理如下：首先，通过光伏阵列将太阳辐射转换成直流电能；然后，将直流电能输入给逆变器；逆变器通过PWM控制或其他技术将直流电转换成交流电，最终与电力网相连接。
二、单相光伏并网逆变器的关键技术1.MPPT算法最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）是光伏并网逆变器的核心技术之一，主要用于提高系统的能量利用率。
MPPT算法能够根据光照强度和温度变化追踪光伏阵列的最大功率点，从而使得光伏阵列的输出功率最大化。
2.电网互感器设计3.低谐波控制技术光伏并网逆变器的运行可能会引起一些电网发生谐波，噪声等问题。
因此，低谐波控制技术在单相光伏并网逆变器的研究中显得尤为重要。
现有的低谐波控制技术包括多级逆变器、谐波滤波器等，旨在减小谐波和噪声对电力网的影响。
三、单相光伏并网逆变器的应用和发展趋势在未来的发展中，单相光伏并网逆变器将会朝着以下几个方面发展：1.提高逆变器的效率和电能质量，以提高发电系统的整体性能。
2.发展更智能化和自适应的MPPT算法，以提高能源利用率。
3.发展更为紧凑和轻便的设计，以适应各种场景的需求。
4.加强逆变器与电力网的通信和控制能力，以实现更高效的能量管理。
结论:单相光伏并网逆变器作为太阳能发电系统的重要组成部分，具有广阔的应用前景。
通过MPPT算法、电网互感器设计和低谐波控制技术等的不断创新，单相光伏并网逆变器在提高能源利用率、提高发电系统效率等方面取得了显著的研究进展。
单相光伏并网逆变器的分析[摘要]伴随能源危机日益严重化，为更好地摆脱这一困境，便需积极开发及运用更多的绿色能源。
目前太阳能已被有效应用至光伏并网的发电领域，而并网式逆变器则属于其中的一个重要装置。
为更好地实现对光伏并网的逆变器有效控制。
本文主要对单相的光伏并网逆变器整个系统设计开展深入研究，期望为今后更好地开展此方面设计优化及其应用研究提供有价值的指导或者参考。
[关键词]光伏并网；单相；逆变器；前言：伴随新能源科技持续地进步发展，对光伏并网逆变器提出更高的设计应用要求，为更好地落实光伏并网逆变器相关设计开发及其应用工作，对单相光伏并网逆变器开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。
1、光伏式逆变器光伏式逆变器，属于太阳能的光伏发电当中所应用一种逆变器，能够把太阳能电池所产生直流电，经电力电子式变换技术，促使其被转换成为可以直接并网及负载的相应交流能量，属于光伏系统当中重要部件[1]。
在一定程度上，光伏并网逆变器属于光伏电池和电网重要的一个接口装置，把光伏电池电能有效转换成为交流电能后，传输至电网当中，对于光伏并网整个发电系统所起到作用较为突出。
2、系统设计2.1在总体构思层面单项光伏并网逆变器，内含信号采样、L滤波、逆变器的驱动、硬件控制等电路，还有DSP单元、隔离变压装置、辅助电源等。
硬件控制当中的电路属于系统最为重要的构成部分，硬件电路实际运行期间所产生相应的SPWM波，可以持续驱动着IGBT，以至于PID实现有效调节[2]。
PID单元在功能上，以锁相为主，其可针对电网电压予以采样输出，与电压呈正弦波实现向着至硬件的控制电路同步传送。
针对采样电路，其以电压电流相应霍尔传感系统装置为基础，有效采集电力电压和并网的电流；针对驱动电路，其能够加工处理好硬件控制相应电路实际输出的信号，对IGBT产生一定的驱动作用；针对滤波电路，则设为单电感形式的滤波。
为能够让逆变器实现有效地并网运行，便需基于电压源位置电流控制，有效控制逆变器实际所输出的电流，并实现对电压相位与其频率的跟踪控制，呈正弦形式持续输出幅值，并网总体功率因数将得以提高，相位与其频率控制整个过程相对简单，以硬件电路为基础，能够实现快速的速度控制操作响应，且能够更好地发挥DSP系统功能。
单相双级式光伏并网逆变器张厚升，赵艳雷（山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博255049）摘要：分析了单相双级式光伏并网系统的工作原理，使用直流电源加可变电阻来模拟太阳能电池的输出特性曲线，并对其可行性进行了理论分析。
提出了一种改进的变步长占空比扰动法，提高了系统的快速性和高效性。
详细分析了以DSP 为核心的单相光伏并网逆变器的并网策略，设计了并网逆变器的电压、电流双闭环控制系统。
其中外环为直流电压控制，控制并网逆变器直流输入端电压稳定；内环为并网电流控制，控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频、同相。
在锁相跟踪控制中，提出了一种软硬件相结合的改进方法，可有效提高跟踪锁相的精度。
实验结果表明所设计的并网逆变器能够实现最大功率点跟踪，并能实现输出电流精确跟踪电网电压，功率因数可达0.998。
关键词：太阳能电池；最大功率点跟踪；并网逆变器；锁相环；双闭环控制；DSP 中图分类号：TM 615文献标识码：A 文章编号：1006－6047（2010）08－0095－05收稿日期：2009－11－30；修回日期：2010－04－27电力自动化设备Electric Power Automation EquipmentVol．30No .8Aug.2010第30卷第8期2010年8月T RLL 2太阳能图1DSP 控制的单相双级式光伏并网系统Fig.1Single -phase double -stage photovoltaic grid -connected inverter controlled by DSPL 1太阳能是当前世界上最清洁、最现实、大规模开发利用最有前景的可再生能源之一［1］。
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［2］。
此外，高性能的数字信号处理器（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核心部分即最大功率点跟踪MPPT （Maximum Power Point Tracking ）和并网控制策略进行了较为深入的研究。
太阳能电池是一种非线性电源，而且输出电能受光照强度和环境温度的影响，为了使太阳能电池能够最大效率地将太阳能转化为电能，需要对其进行MPPT ［3-4］。
然而由于光照强度、环境温度等条件的不可控，变化周期长，在太阳能电池系统中研究MPPT 控制有众多不便［5-6］，而且直接使用太阳能电池进行实验存在时间长、费用高等缺点。
如何用一种简单的方法模拟太阳能电池的输出特性，使其在实验室环境下也能方便、快捷地进行实验研究，同时控制太阳能电池的工作点以实现最大功率的输出是本文要解决的一个问题。
同时，为了实现逆变器输出电流与电网电压完全同相，达到功率因数为1的目的，文中分析了光伏并网逆变器的控制方式及其电压、电流双闭环控制的原理，同时对改进的同步锁相环进行了分析，最后给出了实验结果。
1单相双级式光伏并网系统图1为所设计的以TMS320LF2407型DSP 为控制核心的双级式光伏并网系统。
系统由光伏阵列、DC ／DC 变换环节、DC ／AC 逆变环节、隔离变压器以及负载（电网）组成。
其中，DC ／DC 变换环节完成光伏阵列的MPPT 控制，而DC ／AC 环节完成直流到交流的逆变，对于并网系统而言，还要完成系统的并网运行。
前级DC ／DC 变换器采用Boost 升压电路，由开关管V T1、二极管V D1、电感L 1、电容C 1组成。
在开关管V T1导通时，二极管V D1反偏，太阳能电池阵列向电感L 1存储电能，电感电流逐渐增加；当开关管V T1关断时，二极管V D1导通，由电感L 1和电池阵列共同提供能量，向电容C 1充电，电感电流逐渐减小。
直流母线电压U o 、电池阵列输出电流I i 的调节，只要根据输入电压调节开关管V T1的占空比d 即可完成。
后级第30卷电力自动化设备DC ／AC 逆变器采用全桥逆变，功率器件V T2～V T5组成逆变桥，V D2~V D5是对应的反向并联二极管，起反向续流的作用。
主电路采用工频变压器T R 来保证逆变电压和电网电压的匹配，并且使得电网电压和发电系统相互隔离［7］。
在光伏并网系统中，太阳能电池板输出额定电压为50~100V 的直流电，通过DC ／DC 变换器转换为400V 的直流电，然后经过DC ／AC 逆变器得到220V ／50Hz 的交流电，保证了并网电流与电网电压的同频、同相。
为了便于实现MPPT 的控制方案，采用同一块控制芯片TMS320LF2407A （简称F2407）进行协调控制，这不仅可以保证并网系统的可靠运行，而且还能提供高品质的并网电流。
2太阳能电池的特性及其模拟实现电路2.1太阳能电池的特性太阳能板由很多的太阳能电池板组成，而每一个太阳能电池都是一个P -N 截面的半导体，并且直接将光能转换成电能输出，因此可以假设太阳能板经由光照射之后，自己产生一独立电流源供给负载。
太阳能电池的输出特性是非线性的，它受到光照强度、环境温度等因素的影响［8］，如图2所示，图中MPP 为太阳能电池最大功率点。
由图2可见，当太阳能电池的输出电压或电流最大时，其输出功率均很小。
在一定的光照强度和环境温度下，只有使其工作在特定的电压（电流）下，才能输出最大功率。
故太阳能电池可等效为一个电压随光照强度、环境温度变化且等效内阻随外接负载电阻变化的电压源。
为提高太阳能电池的利用效率，应使其工作在最大功率点。
2.2太阳能电池特性的模拟实现电路在实验室环境下，直接使用太阳能电池进行实验存在着时间长、费用高等缺点。
为了方便、可靠地对太阳能电池进行MPPT 实验，可使用直流电源加可变电阻来模拟太阳能电池的输出特性曲线［5］。
实验电路如图3所示。
图中虚线框内为模拟的太阳能电池，它由一个直流电源U s 和一个可变电阻R 1组成，电压U i 就是模拟太阳能电池的输出电压。
虚线框外为功率变换电路，其中DC ／DC 变换器选用Boost 变换器。
从变换电路看，DC ／DC 变换器常采用的基本电路有Buck 和Boost 电路，但Buck 电路的输入电流不连续。
对光伏发电系统而言，如果光伏阵列的输出电流不连续，将损失一部分能量。
同时，多数光伏阵列的输出电压较低，而大多数负载都需在较高电压等级上工作，因此具有电压提升功能和输入电流能连续工作的Boost 电路更适合作为双级式光伏系统的MPPT 控制器。
图3中U i 和U o 是变换器的输入电压和输出电压，I i 是平均输入电流，R 2是负载。
设d 是变换器的占空比，假设电路中所有的元件均为理想元件，电路从输入到输出的过程中无功率损耗［4］，由Boost 电路输入／输出的电压关系可知：U o =U i ／（1－d ）（1）U i I i =U 2o ／R 2（2）令R eq =U i ／I i（3）由式（1）~（3）可得：R eq =（1－d ）2R 2。
可将Boost 变换器和负载看作是一个等效可变电阻R eq ，其大小随占空比d 和负载R 2变化而变化。
如果用P 表示模拟太阳能电池的输出功率，对于整个系统有P =U i U s ／（R 1＋R eq ），U i =R eq U s ／R 1＋R eq（4）由式（4）可以得到模拟太阳能电池的输出功率关系式：P =-U 2i ／R 1+U s U i ／R 1（5）当U i =U s ／2时，有最大功率输出：P max =U 2s ／（4R 1）（6）根据式（5）绘制出模拟太阳能电池的P-U 曲线，如图4所示。
该曲线与太阳能电池的P-U 曲线特性相似，说明使用本方法代替太阳能电池进行试验是可行的。
54321051015202530354045U ／VI ／A （a ）输出电压-电流特性曲线MPP1000W ／m 2800W ／m 2600W ／m 2400W ／m 2200W ／m 21501005051015202530354045U ／VP ／W（b ）输出电压-功率特性曲线MPP1000W ／m 2800W ／m 2600W ／m 2400W ／m 2200W ／m 2图2典型太阳能电池板的输出特性曲线Fig.2Output characteristic curves oftypical photovoltaic module+-R 1U s+-I iV DL 1V T1C 1+-R 2U o太阳能电池模拟器DC ／DC 变换器隔离、驱动PWMPI-+MPPTU i I i图3基于Boost 变换器的光伏电池最大功率跟踪模拟器Fig.3MPPT simulator for PV modulebased on Boost converterU i张厚升，等：单相双级式光伏并网逆变器第8期在大多数情况下，Boost 电路的输出接蓄电池或逆变器直流侧。
在较小的系统采样时间内，Boost电路的输出电压U o 变化很小，可以视为恒定，即U i =（1-d ）U o（7）在双级式光伏系统中，Boost 电路的输入电压即为光伏阵列的输出电压。
由式（7）可知，调节占空比d 即可改变U i ，从而达到MPPT 目的。
当U i 的电压为电压源U s 的一半时，模拟太阳能电池输出最大功率，此时R eq =R 1，即在负载R 2不变的情况下，通过改变占空比d 使R eq =R 1，就可实现太阳能电池的MPPT 。
3MPPT 与DC ／DC 变换器的控制在光伏系统中，光伏阵列和负载之间的接口通常采用PWM 型的DC ／DC 变换器和DC ／AC 逆变器，在这种拓扑结构的电路中，占空比d 就是可以控制的变量。
MPPT 控制器通过调整PWM 信号的占空比d 来调节变换器的输入／输出关系。
本文设计了一种变步长的占空比扰动法实现MPPT 功能，其原理是：检测太阳能电池在不同工作点的输出功率，经过比较寻优，找到太阳能电池在确定日照和温度条件下输出最大功率时对应的占空比［9］。
具体方法可通过以下2个步骤来实现。
a.使太阳能电池工作于某一确定占空比，测定太阳能电池的输出功率，然后以定步长L 1（L 1设置得稍大些）扰动PWM 信号的占空比，测量输出功率的变化并与扰动之前的功率值相比。
若输出功率值增加，则表示扰动方向正确，可向该方向以L 1为步长再扰动；若扰动后的功率值减小，则向反方向以L 1为步长再扰动。
以此类推［10］，直至P n >P n -1而且P n >P n +1时停止，则P n 是初步搜索出来的最大功率点，在P n 点附近进行更进一步的搜索，寻优过程见图5。
b.将P n 点作为第2轮寻优的起始点，重新选定较小步长L 2（L 2<L 1），搜索方法同上，直至P m >P m -1且P m >P m +1时为止，则P m 是初步搜索出来的最大功率点。
