光伏并网逆变器的电路拓扑

d. 桥式逆变负载电流波形图
e.原边电流i 1的波形图
f.副边电流i 2的波形图
图5 仿真各波形图
表1 不同占空比下的前级升压及逆变电路的整体效率
占空比D 桥式逆变输出电压 U O 有效值/V
0.8350.00.7222.70.6146.00.5120.00.495.0时间/ms
时间/ms
时间/ms
440
124801026-2
500
480460
231.90231.94231.92231.96231.91231.95231.93231.97
520
540
70.69
70.72
70.68
70.71
70.70和二极管反向恢复电流造成i 1的波形与理论存在误差，而图5f 中i 2的波形基本与理论分析一致。

另外，本次仿真实验改变占空比D ，得到不同的前级升压等级，由此得到后级逆变电路的不同输出电压、电流及该条件下升压电路和逆变电桥式逆变负载电流
位移/mm
图8 负风作用下位移分布
采用牛顿-拉普森计算方法和以离散化理论为基础的节点位移法[5]，进行几何非线性(大位移)分析，考察结构在变形后的再平衡，即确定荷载态构形和结构各单元的内力变化。

6 结语
1)位移较大的单层悬索体系不适合光伏阵列直接悬挂。

2)索桁架的预应力的建立是其获得必要的结构刚度和形状稳定性的必要措施。

3)预应力结构要考虑零荷载态(构的加工状态)、预应力态(仅预应力或预力与自重共同作用)及荷载态(全部荷载，考虑多荷载组合)，并进行张拉全过程模分析及评价。

4)张拉过程分析是优选预应力张拉方案的基 (接第41页)
参考文献。

三电平光伏并网逆变器的设计和仿真三电平光伏并网逆变器是一种逆变器，可将光伏发电系统产生的直流电转换为交流电并注入电网中。

相较于传统的两电平逆变器，三电平逆变器具有较低的谐波畸变、较高的效率以及较低的损耗。

本文将主要介绍三电平光伏并网逆变器的设计和仿真。

首先，我们需要了解三电平光伏并网逆变器的工作原理。

该逆变器采用全桥拓扑结构，通过PWM控制技术将直流电转化为交流电。

在三电平拓扑中，单个逆变器开关可以处于三个可能的状态之一，产生三个不同的输出电平。

通过合理的控制逆变器开关状态，可以实现更接近纯正弦波形的输出。

接下来，我们需要进行三电平光伏并网逆变器的设计。

设计的关键步骤包括选择逆变器拓扑、选择开关器件以及设计控制策略。

逆变器拓扑的选择可以参考现有的研究成果和文献，如全桥拓扑、H桥拓扑等。

开关器件的选择需要考虑功率损耗、效率、成本等因素。

对于控制策略的设计，可以采用比例积分控制器，根据输入输出电流电压进行调节和控制。

设计完成后，我们可以使用电路仿真软件进行三电平光伏并网逆变器的仿真。

常用的电路仿真软件包括PSIM、Simulink等。

通过仿真，可以验证逆变器的性能以及输出波形是否满足要求。

在仿真过程中，需要输入逆变器的直流电源电压、负载的电阻值以及逆变器的控制信号等参数，以获取准确的仿真结果。

总结起来，三电平光伏并网逆变器的设计和仿真需要进行逆变器拓扑选择、开关器件选择以及控制策略设计等关键步骤，并可以通过电路仿真
软件进行验证。

这种逆变器在光伏发电系统中具有重要的应用价值，可以提高发电系统的效率和稳定性。

光伏并网逆变器控制策略与研究摘要】：能源危机和环境问题是世界各国普遍关注的话题，开发和利用可再生能源在各国能源战略中的地位越来越高。

随着科学技术的发展，光伏发电已经成为一种解决未来能源短缺及环境污染的主要方式。

本文介绍了光伏并网逆变器的拓扑结构，分析了逆变器的控制策略及电流控制技术。

【关键词】：光伏并网逆变器，控制策略，电流控制引言鉴于光伏发电具有间歇性和波动性的特点，随着光伏发电的应用愈来愈广泛、光伏发电并网规模愈来愈大，对电网的稳定运行也带来了愈来愈多的挑战。

并网逆变器是光伏阵列与电网进行电能交互的关键部分，负责将光伏板输出的直流电逆变为符合相关并网要求的交流电并入电网，与电力系统实现安全高效、稳定灵活的互联。

本文基于二极管钳位型三电平光伏逆变器，分析了光伏并网逆变器的控制策略及电流控制技术。

1、光伏并网逆变器的拓扑结构逆变器是光伏并网发电系统的核心部分，决定着整个并网系统的工作性能。

根据光伏阵列输出功率的转换级数可将光伏并网逆变器分为单级式及两级式。

单级式光伏并网逆变器是指将光伏阵列的输出直接通过光伏并网逆变器完成功率直一交的转换，并且由并网逆变器本身实现光伏阵列的最大功率跟踪（Maximum Power Point Tracking， MPPT），但单级式对光伏阵列输出电压大小要求较高。

并网逆变器只有满足一定的启动电压才能正常工作，一般通过多块太阳能电池板串联以满足光伏并网逆变器启动工作的直流母线电压要求。

两级式是在光伏逆变器前增加了一个DC/DC升压环节，用于解决单级式光伏阵列输出电压大小不满足并网逆变器直流母线电压幅值要求的问题。

且一般是采用Boost升压电路，其最关键的是可以在完成升压的同时通过阻抗匹配的原理实现MPPT功能。

光伏并网主要由光伏阵列、Boost升压模块、三电平光伏并网逆变器、系统控制器、锁相环和滤波环节组成。

系统工作原理：太阳能经过光伏阵列转换为直流电压，Boost升压模块将直流电压调节到逆变器直流母线电压幅值要求，从而使逆变器输出的电流满足与电网电压同频同相的要求，即将有功电流注入电网。

并网逆变器原理
并网逆变器是一种将直流电能转化为交流电能，且可将电能提供给电网的设备。

其工作原理如下：
1. 输入电路：并网逆变器的输入电路接收来自太阳能电池组或其他直流电源的直流电能。

输入电路通常包括一个DC-DC变
换器，用于调整输入电压和电流的参数。

2. 拓扑结构：并网逆变器采用不同的拓扑结构，最常见的是单相桥式逆变器或三相桥式逆变器。

这些拓扑结构能够将低电压和电流的直流电能转化为交流电，并保持满足电网的传输要求。

3. 控制策略：并网逆变器的控制策略是关键。

通过使用先进的控制算法，可以实现逆变器的最大功率点追踪，以确保太阳能电池组或其他直流电源能够以最佳效率运行。

此外，控制策略还要保证逆变器输出的交流电能与电网的频率和相位相匹配，以确保平稳的电能传输。

4. 输出电路：并网逆变器的输出电路将转换后的交流电能连接到电网上。

输出电路通常包括一个滤波器，用于消除或减少输出电流中的谐波成分，并确保电能传输的质量和稳定性。

5. 电网连接：最后一步是将并网逆变器连接到电网上。

这通常需要遵守电网运营商的规定和标准，并进行相应的配置和调试。

一款小功率光伏并网逆变器控制的设计引言21世纪，人类将面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战。

在有限资源和保护环境的双重制约下能源问题将更加突出，这主要体现在：①能源短缺；②环境污染；③温室效应。

因此，人类在解决能源问题，实现可持续发展时，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。

太阳能具有储量大、普遍存在、利用经济、清洁环保等优点，因此太阳能的利用越来越受到人们的广泛重视，成为理想的替代能源。

文中阐述的功率为200W太阳能光伏并网逆变器，将太阳能电池板产生的直流电直接转换为220V/50Hz的工频正弦交流电输出至电网。

系统工作原理及其控制方案1 光伏并网逆变器电路原理太阳能光伏并网逆变器的主电路原理图如图1所示。

在本系统中，太阳能电池板输出的额定电压为62V的直流电，通过DC/DC变换器被转换为400V直流电，接着经过DC/AC逆变后就得到220V/50Hz的交流电。

系统保证并网逆变器输出的220V/50Hz正弦电流与电网的相电压同步。

图1 电路原理框图2 系统控制方案图2 主电路拓扑图图2为光伏并网逆变器的主电路拓扑图，此系统由前级的DC/DC变换器和后级的DC/AC逆变器组成。

DC/DC变换器的逆变电路可选择的型式有半桥式、全桥式、推挽式。

考虑到输入电压较低，如采用半桥式则开关管电流变大，而采用全桥式则控制复杂、开关管功耗增大，因此这里采用推挽式电路。

DC/DC 变换器由推挽逆变电路、高频变压器、整流电路和滤波电感构成，它将太阳能电池板输出的62V的直流电压转换成400V的直流电压。

DC/AC逆变器的主电路采用全桥式结构，由4个MOS管(该管内部寄生了反并联的二极管>构成，它将400V的直流电转换成为220V/50Hz的工频交流电。

2.1 DC/DC变换器控制方案图3 DC/DC变换器的控制框图DC/DC变换器的控制框图如图3所示。

控制电路是以集成电路SG3525为核心，由SG3525输出的两路50kHz的驱动信号，经门极驱动电路加在推挽电路开关管Q1和Q2的门极上。

100kW光伏并网逆变器设计方案目录1. 百千瓦级光伏并网特点 (2)2 光伏并网逆变器原理 (3)3 光伏并网逆变器硬件设计 (3)3.1主电路 (6)3.2 主电路参数 (7)3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。

3.2.3 电抗器设计 (7)3.3 硬件框图 (10)3.3.1 DSP控制单元 (11)3.3.2 光纤驱动单元 (11)3.3.2键盘及液晶显示单元 (13)3 光伏并网逆变器软件 (13)1. 百千瓦级光伏并网特点2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。

百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。

百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。

在技术指标上，主要会影响：1.并网电流畸变率在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。

该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。

2.电磁噪声由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。

第3章光伏并网系统的体系结构3.1 集中式结构3.2 交流模块式结构3.3 串型结构3.4 多支路结构3.5 主从结构3.6 直流模块式结构3.7 小结参考文献第4章光伏并网逆变器的电路拓扑4.1 光伏并网逆变器的分类4.1.1 隔离型光伏并网逆变器结构4.1.2 非隔离型并网逆变器结构4.2 隔离型光伏并网逆变器4.2.1 工频隔离型光伏并网逆变器4.2.2 高频隔离型光伏并网逆变器4.3 非隔离型光伏并网逆变器4.3.1 单级非隔离型光伏并网逆变器4.3.2 多级非隔离型光伏并网逆变器4.3.3 非隔离型光伏并网逆变器问题研究4.4.多支路光伏并网逆变器4.4.1 隔离型多支路光伏并网逆变器4.4.2 非隔离型多支路光伏并网逆变器4.4.3 非隔离级联型光伏并网逆变器参考文献第5章光伏并网逆变器控制策略5.1 光伏并网逆变器控制策略概述5.2 基于电流闭环的矢量控制策略5.2.1 同步坐标系下并网逆变器的数学模型5.2.2 基于电网电压定向的矢量控制(VOC)5.2.3 基于虚拟磁链定向的矢量控制(VFOC)5.3 直接功率控制(DPC)5.3.1 瞬时功率的计算5.3.2 基于电压定向的直接功率控制(V-DPC)5.3.3 基于虚拟磁链定向的直接功率控制(VF-DPC) 5.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器控制5.4.1 概述5.4.2 无源阻尼法5.4.3 有源阻尼法5.4.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器滤波器设计5.5 单相并网逆变器的控制5.5.1 静止坐标系中单相并网逆变器的控制5.5.2 同步旋转坐标系中单相并网逆变器的控制参考文献第6章光伏发电的最大功率点跟踪(MPPT)技术6.1 概述6.2 基于输出特性曲线的开环MPPT方法6.2.1 定电压跟踪法6.2.2 短路电流比例系数法6.2.3 插值计算法6.3 扰动观测法6.3.1 扰动观测法的基本原理6.3.2 扰动观测法的振荡与误判问题6.3.3 扰动观测法的改进6.4 电导增量法(INC)6.4.1 电导增量法的基本原理6.4.2 电导增量法的振荡与误判问题6.4.3 电导增量法的改进6.5 智能MPPT方法6.5.1 基于模糊理论的MPPT控制6.5.2 基于人工神经网络的MPPT控制6.5.3 基于智能方法的MPPT复合控制6.6 两类基本拓扑结构的MPPT控制6.6.1 两级式并网光伏逆变器的MPPT控制6.6.2 单级式并网光伏逆变器的MPPT控制6.7 MPPT的其他问题6.7.1 局部最大功率点问题6.7.2 MPPT的能量损耗6.7.3 最大功率点跟踪的效率与测试参考文献第7章并网光伏发电系统的孤岛效应及反孤岛策略7.1 孤岛效应的基本问题7.1.1 孤岛效应的发生与检测7.1.2 孤岛效应发生的可能性与危险性7.1.3 并网逆变器发生孤岛效应时的理论分析7.1.4 孤岛效应的检测标准与研究状况7.1.5 并网光伏系统的反孤岛测试7.2 基于并网逆变器的被动式反孤岛策略7.2.1 过／欠电压、过／欠频率反孤岛策略7.2.2 基于相位跳变的反孤岛策略7.2.3 基于电压谐波检测的反孤岛策略7.3 基于并网逆变器的主动式反孤岛策略7.3.1 频移法7.3.2 基于功率扰动的反孤岛策略7.3.3 阻抗测量方案7.4 不可检测区域(NDZ)与反孤岛策略的有效性评估7.4.1 基于△P*△Q坐标系孤岛检测的有效性评估7.4.2 基于L×C坐标系孤岛检测的有效性评估7.4.3 基于负载特征参数Q×fn坐标系的有效性评估7.4.4 基于负载特征参数QxCmon坐标系的有效性评估7.4.5 多逆变器并联运行时的孤岛检测分析参考文献。

并网逆变器工作原理
并网逆变器是一种用于太阳能发电系统中的装置，其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电转换为交流电，并将其连接到电网中。

它的工作原理如下：
1. 输入：太阳能电池板将太阳光转换为直流电，然后将其输入到并网逆变器中。

2. MPPT调节：并网逆变器使用最大功率点追踪（MPPT）技术，根据当前的光照条件，调整太阳能电池板的工作点，以确保从太阳能电池板中提取到最大的功率。

3. 直流-直流转换：并网逆变器将太阳能电池板输出的直流电转换为适合于逆变器工作的直流电，并为之后的逆变器阶段提供稳定的直流电。

4. 逆变器阶段：通过使用高频开关电路，逆变器将直流电转换为交流电。

逆变器通常使用拓扑结构（如全桥拓扑）和控制算法来实现高效的功率转换和输出。

5. Synchronization：并网逆变器通过与电网同步交流电的频率和相位，确保其输出电能与电网的标准相匹配。

6. 逆变器控制：并网逆变器通过控制其输出功率，以确保将其与电网的电压和频率保持一致。

此外，逆变器还会监测电网的状况，当检测到电网故障或异常时，会立即切断并停止向电网输送电能，以保护逆变器和电网的安全。

7. 输出：并网逆变器将转换后的交流电输出到电网中，为家庭或工业用电提供电能。

通过以上的工作原理，使得太阳能电池板发出的直流电能够转换为适用于电网的交流电，并将其无缝地并入现有的电力系统中，实现了太阳能发电系统的并网供电功能。

正文三相PWM光伏并网逆变器设计近年来，由于能源需求的增长和环境问题的日益严重，人们对可再生能源尤其是光伏能源的利用越来越关注。

而光伏并网逆变器作为光伏发电系统中的重要组成部分，起着将光伏电池板产生的直流电转换为交流电并注入电网中的作用。

本文将对三相PWM光伏并网逆变器的设计进行详细介绍。

首先，三相PWM光伏并网逆变器是基于电力电子技术和控制技术的研究成果，其主要组成部分包括输入端的光伏电池板、滤波器、逆变器、控制电路等。

整个系统的工作原理是将光伏电池板产生的直流电通过滤波器进行滤波处理，然后经过逆变器将直流电转换为交流电，并通过控制电路对逆变器的输出进行控制，最终将交流电输入到电网中。

在具体的设计过程中，首先需要进行逆变器的拓扑结构选择。

目前较为常用的逆变器拓扑结构有单相全桥拓扑、三相桥臂拓扑等。

在本文中，我们选择了三相桥臂拓扑结构，因其具有输出电流平稳、谐波较小等优点。

其次，需要进行逆变器的控制策略选择。

常见的控制策略有三角波PWM控制策略、SVPWM控制策略等。

本文选择了SVPWM控制策略。

SVPWM控制策略是一种基于空间向量调制的控制方法，具有输出电压波形好、谐波较低等优点。

接下来，对逆变器的电路参数进行设计和计算。

电路参数包括滤波器的电感和电容值、逆变器功率器件的选型等。

在设计和计算过程中，需要考虑到系统的稳定性和效率等因素，保证逆变器在长时间运行中的可靠性。

最后，进行逆变器的控制电路设计。

控制电路主要包括计算机控制和PWM信号生成等部分。

计算机控制部分负责对逆变器输出的电流和电压进行监测和控制，PWM信号生成部分负责生成SVPWM信号，控制逆变器输出的电流和电压波形。

综上所述，三相PWM光伏并网逆变器的设计涉及到逆变器拓扑结构的选择、控制策略的选择、电路参数的设计和计算以及控制电路的设计等方面。

通过合理选择和设计，可以实现光伏能源的高效利用，并将产生的电能注入到电网中，为能源环境问题的解决做出贡献。

逆变器并网的实现并网逆变器一般分为光伏并网逆变器、风力发电并网逆变器、动力设备并网逆变器和其他发电设备并网逆变器。

[1]在光伏并网发电系统中,逆变器作为光伏阵列与电网的接口设备,其拓扑结构决定着整个系统的效率和成本,是影响系统经济可靠运行的关键因素.由于光伏并网逆变器的结构拓扑种类众多、性能特点各异,其原理分析和性能比较,对于拓扑结构的合理选择、提高系统效率和降低生产成本有着极其重要的意义.由于建筑的多样性，势必导致太阳能电池板安装的多样性，为了使太阳能的转换效率最高同时又兼顾建筑的外形美观，这就要求我们的逆变器的多样化，来实现最佳方式的太阳能转换。

现在世界上比较通行的太阳能逆变方式为：集中逆变器、组串逆变器，多组串逆变器和组件逆变.1．光伏并网逆变器常用拓扑方案光伏并网逆变器的具体电路拓扑众多,一般可按照有无变压器分类,也可根据功率变换的级数来进行分类. [2]根据系统中有无变压器,光伏并网逆变器可分为无变压器型(Transformerless)、工频变压器型(Line-Frequency Transformer,LFT)和高频变压器型(High-Frequency Transformer,HFT)三种.图1是采用工频变压器型的拓扑结构,变压器置于工频电网侧,可有效阻止电流直流分量注入电网.高频变压器型中的变压器一般可放置在两个地方.如图2所示.图2(a)是把高频变压器置于DC-AC变换器内;图2(b)是把高频变压器置于DC-DC变换器内,两种方式均可实现隔离功能.工频变压器(LFT)与高频变压器(HFT)相比,体积大、重量重、价格上也无优势,因此,在有变压器拓扑方案的选择中,一般倾向于采用HFT来实现升压和隔离的功能.高频链逆变技术与常规逆变技术的最大不同在于其利用高频变压器实现输入与输出的电气隔离并实现能量流动，从而减小了变压器的体积和重量，降低了成本，提高了电能的利用率，显著改善了逆变器的工作特性BJ。

单相光伏并网系统的主电路拓扑结构为一个H 桥，如图2-3所示，通过功率器件的换相，直流能量转换成适合于馈入电网的交流能量，由于电网反映电压源的特性，因此，馈入电网的能量应以电流源的形式出现。

通过交流侧电感的滤波作用，逆变桥输出的SPWM 电压波形转换成适合于馈入电网的正弦波电流。

桥路功率开关器件的通断由以DSP 芯片为核心的弱电控制主板产生的SPWM 波控制。

图2-3 主电路拓扑结构对逆变器输出端电路，图2-3中取流经滤波电感L 的电流i L 为状态变量。

则由图2-3可得：L L Lnet ab R i dtdi L U U ++=(2.1)经过Laplace 变换，可解出I l (s):)]()()[()]()([1)(3s U s U s G s U s U R sL s I net ab net ab Ll -=-+=(2.2)其中，U ab 是未经滤波的逆变器输出电压；G 3(s)为滤波电路传递函数；R L 为电感及交流进线的等效电阻。

如果忽略功率开关器件T1～T4开关延时及死区时间的非线性影响，SPWM 控制方式下的桥式逆变环节为一个纯滞后环节，可等效为一个小惯性环节[15]，传递函数为：1)(2+=S T K s G PWM PWM(2.3)其中，T PWM 是一个开关周期，当开关频率取10kHz 时，T PWM 为100us ，K PWM 为逆变器增益，与PI 调节器的最大限幅值有关，由式(2.2)和(2.3)可得到系统的并网电流闭环结构图，如图2-4所示：图2-4电流闭环结构图不对逆变系统进行任何控制的情况下，系统被控对象的传递函数为：)()()(32s G s aG s W ==11*1++s R LR s T aK LLPWM PWM(2.4)式（2.4）中，L 为逆变器滤波电感，R L 为电感及交流进线的等效电阻，a 为反馈系数。

不进行控制的逆变系统是一个有差系统，存在原理性稳态误差，响应时间较长；而且该系统不是一个最小相位系统，稳定性差。