单相双极式并网光伏逆变器讲义

第5章单相并网逆变器后级的DC- AC部分，采用单相全桥逆变电路，将前级 DC- DC输出的400V 直流电转换成220V/50Hz 正弦交流电，完成逆变向电网输送功率。

光伏并网逆变器实现并网运行必须满足要求：输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相（单位功率因数），而且其输出还应满足电网的电能质量要求，这些都依赖于逆变器的有效并网控制策略。

光伏并网逆变器拓扑结构按逆变器主电路的拓扑结构分类，主要有推挽逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器。

5.1.1推挽式逆变电路推挽式逆变电路由两只共负极的功率开关元件和一个原边带有中心抽头的升压变压器组成。

它结构简单，两个功率管可共同驱动，两个开关元件的驱动电路具有公共地，这将简化驱动电路的设计。

U图5-1 推挽式逆变器电路拓扑推挽式电路的主要缺点是很难防止输出变压器的直流饱和，另外和单电压极性切换的全桥逆变电路相比，它对开关器件的耐压值也高出一倍。

因此适合应用于直流母线电压较低的场合。

此外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困难。

推挽式逆变器拓扑结构如图5-1 所示。

5.1.2半桥式逆变电路}半桥式逆变电路使用的功率开关器件较少，电路结构较为简单，但主电路的交流输出电压幅值仅为输入电压的一半，所以在同等容量条件下，其功率开关的额定电流要大于全桥逆变电路中功率元件额定电流，数值为全桥电路的2 倍。

由于分压电容的作用，该电路具有较强的抗电压输出不平衡能力，同时由于半桥式逆变电路控制较为简单，且使用元件少、成本低，因此在小功率等级的逆变电源中常被采用。

其主要缺点是直流侧电压利用率低，在同样的开关频率下电网电流的谐波较大。

图5-2 半桥式逆变器电路拓扑5.1.3全桥式逆变电路全桥逆变电路可以认为是由2 个半桥逆变电路组成的，在单相电压型逆变电路中是应用最多的电路，主要用于大容量场合。

在相同的直流输入电压下，全桥逆变电路的最大输出电压是半桥式逆变电路的2 倍。

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。

单相光伏逆变控制器原理理论说明以及概述1. 引言1.1 概述随着可再生能源的普及和发展，光伏逆变控制器作为光伏发电系统中重要的组成部分，在电能转换和管理方面起着关键作用。

光伏逆变控制器负责将直流光伏电池产生的电能转换为交流电，并控制输出电压、频率以及功率因数等参数，以确保其与市电或独立发电系统的无缝连接。

本文将详细介绍单相光伏逆变控制器理论原理，以及相关实施方法和技术。

1.2 文章结构本文分为五个主要部分进行阐述。

引言部分主要介绍了文章的背景和目标，以及文章结构的概述。

第二部分将详细讲解单相光伏逆变控制器的原理，包括光伏电池工作原理、单相逆变器基本概念以及光伏逆变控制器的作用与优势。

第三部分将介绍光伏逆变控制器的实现方法，包括PWM调制技术、MPPT算法及其应用，以及滤波和保护电路设计要点。

第四部分将提供理论说明与分析结果，包括单相光伏逆变控制器模型建立和分析方法、控制策略比较与选择准则示例讨论，以及实验验证与结果分析说明。

最后，第五部分将总结研究成果并展望未来的研究方向。

1.3 目的本文旨在介绍单相光伏逆变控制器原理和实现方法，为读者提供光伏逆变控制器相关知识，并深入理解其在光伏发电系统中的重要作用。

通过对光伏逆变控制器的原理分析和实验验证，希望能够为进一步优化和改进光伏逆变控制器的设计和性能提供参考。

通过本文的阐述，读者可以了解到单相光伏逆变控制器相关技术领域的最新研究进展，并在实际应用中得到有益的指导。

2. 单相光伏逆变控制器原理2.1 光伏电池工作原理光伏电池是将光能直接转换为电能的一种光电转换装置。

光伏电池通过将太阳辐射下的光子吸收后产生的能量转化为电荷来发电。

当太阳光照射到光伏电池表面时，通过和半导体中的杂质原子相互作用，使得半导体材料中的自由电子和空穴被激发并分离。

这些分离出来的载流子会在材料内部移动，形成一个内部电场。

通过将两端连接导线可以使这些载流子在外部回路中流动，从而产生直流电。

浅论单相双级式光伏并网逆变器单相双级式光伏并网系统就是用直流电和可变电阻来模拟太阳能电池的输出特性曲线，根据其工作原理来分析理论上的可行性，并进一步提出改进的变步长占空比扰动法，这样能有效提高快速性还有高效性。

逆变器是以DSP为核心的并网策略，设计有并网逆变器电压、电流双闭环控制系统。

双环中的外环是直流电来控制的，直流输入更加稳定。

而内环则是并网电流控制的，输出电流与电网电压频率相同，相位也相同。

现在还有一种有效跟踪锁相精度的软硬件组合的改进方法。

而根据实验的结果，能发现并网逆变器可以最大功率进行点跟踪，还可以使输出电流的精确跟踪电网电压。

标签：单相双级式光伏并网逆变器；最大功率点跟踪；锁相环太阳能是目前来说最清洁、规模最大、前景最好的可再生能源之一，太阳能光伏利用是很重要的发展走势。

另外，高性能数字信号处理器（DSP）也使得一些控制策略能应用与光伏并网逆变器。

而对太阳能并网的发电系统重要部分就是最大功率点跟踪MPPT（Maximum Power Point Traching）还有并网控制策略来进行一个更为深入的研究。

1 单箱双极式光伏并网系统为了让太阳能电池实现最大化的效率，能将太阳能转化成电能，就必须对其进行MPPT。

其中，光照强度、环境温度等都是不可控的条件，并且变化周期比较长，因此对MPPT的控制有很多不便之处。

怎样能模拟太阳能电池的输出特性，能够使其简化研究中一些过程，还要控制其工作点来实现大功率输出是现在需要解决的一个问题。

以TMS320LF2407为例，由光伏阵列，DC/AC逆变环节，DC/DC变换环节，隔离变压器还有负载构成系统。

DC/DC用来完成光伏阵列MPPT控制，DC/AC 完成直流逆变为交流。

随后还要完成系统并网运行。

Boost升压电路用在前级DC/DC中，由二极管，开关管，电感和电容所组成。

当开关通时，二极管反偏，阵列向电感储存一定的电能，电感电流增大。

开关关闭时，二极管导通，电感和阵列一起供给能量给电容，电感电流变小。