(完整版)单相光伏并网逆变器的研究40本科毕业论文41

光伏单相逆变器并网控制技术研究
随着我国政府大力推动新能源发展，光伏发电逐渐成为首选的可再生
能源技术。

光伏发电装置的越来越多，需要对它们进行有效控制。

光伏单
相逆变器也被广泛应用于光伏电站，但其中存在很多技术难题，比如如何
控制，需要采用哪些技术实现良好的控制效果等等。

因此，这一技术也成
为了无线发电系统最为核心的技术之一，以获得充分的能源利用率。

并网控制技术的主要内容包括：首先建立一个虚拟阻抗网络，通过控
制逆变器的输出功率来调整虚拟阻抗网络的电压，以实现实时监控电网和
光伏发电装网络的同步；其次，利用智能传感器识别和检测光伏发电系统
的异常情况，将异常情况及时上报到管控平台，实现对光伏发电系统的远
程控制；最后，利用逆变器自身的电源调节功能，当无功补偿变化较大时，调整有功功率来达到平衡。

此外，光伏单相逆变器并网控制技术还应用于电能质量改善技术，实
现电能质量改善技术的节省投资。

本科毕业论文光伏发电并网逆变控器制系统的设计THE RESERCH ON PHOTO VOLTAIC GRII-CONNECTED INVERTER题目光伏发电并网逆变控制器系统的设计学生姓名学号 200814240119系别物电系专业电气工程及其自动化届别 2011指导教师职称讲师摘要 (3)第一章绪论 (4)1.1光伏发电并网逆变器的研究背景及现状 (4)1.2光伏发电并网逆变器研究的目的 (5)第二章光伏发电并网逆变控制系统的理论分析 (7)2.1太阳能发电并网系统总拓扑图 (7)2.2逆变器的电路原理 (8)2.2.1 逆变器的电路原理 (8)2.2.2 逆变器的逆变传统技术 (8) (10)2.3 并网逆变 (11)2.3.1 电路结构 (11)2.3.2 系统的总体方案 (11)2.3.3 前级boost电路的工作原理 (11)2.3.4主电路参数的选取 (13)光伏系统最大功率跟踪的方法 (15)逆变器驱动电路 (17)第三章硬件电路 (19)第四章系统软件设计 (21)4.1 基于AT89C51的系统软件设计 (21)4.2 系统的主程序流程图 (24)4.3逆变控制程序设计 (24)4.4中断和键盘子程序设计 (27)参考文献 (31)摘要世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭，促使了对新能源的开发和发展。

具有可持续发展的太阳能资源受到了各国的重视，各国相继出台的新能源法对太阳能发展起到推波助澜的作用。

其中，光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义，仅在过去五年，光伏并网电站安装总量已达到数千兆瓦。

而连接光伏阵列和电网的光伏并网逆变器便是整个光伏并网发电系统的关键。

本文根据逆变器结构以及光伏发电阵列特点，提出了基于DC-DC和DC-AC两级并网逆变器的结构。

基于DC-DC和DC-AC电路的相对独立性，分别对DC-DC和DC-AC 进行了分析，重点分析了DC-AC的工作原理。

并网逆变控制器设计是本文的重点，包括逆变器驱动电路的设计、逆变器驱动电路的软件编程以及并网过程中直流侧欠电压、直流侧过电压、交流侧电流等硬件电路的设计。

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。

第一章绪论1.1 光伏发电背景与意义作为一种重要的可再生能源发电技术，近年来，太阳能光伏(Photovoltaie，PV)发电取得了巨大的发展，光伏并网发电已经成为人类利用太阳能的主要方式之一。

目前，我国已成为世界最大的太阳能电池和光伏组件生产国，年产量已达到100万千瓦。

但我国光伏市场发展依然缓慢，截至2007年底，光伏系统累计安装100MWp，约占世界累计安装量的1％，产业和市场之间发展极不平衡。

为了推动我国光伏市场的发展，国家出台了一系列的政策法规，如《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源十一五发展规划》等。

这些政策和法规明确了太阳能发电发展的重点目标领域。

《可再生能源中长期发展规划》还明确规定了大型电力公司和电网公司必须投资可再生能源，到2020年，大电网覆盖地区非水电可再生能源发电在电网总发电量中的比例要达到3％以上。

对于这一目标的实现，光伏发电无疑会起到非常关键的作用。

当下，我国地方和企业正积极共建兆瓦级以上光伏并网电站，全国已建和在建的兆瓦级并网光伏电站共11个（2008年5月前估计），典型的如甘肃敦煌10MW 并网光伏特许权示范项目，青海柴达木盆地的1000MW大型荒漠太阳能并网电站示范工程，云南石林166MW并网光伏实验示范电站。

可以预见，在接下来的几年里，光伏并网发电市场将会为我国摆脱目前的金融危机提供强大的动力，光伏产业依然会持续以往的高增长率，光伏市场的前景仍然令人期待。

光伏并网发电系统是利用电力电子设备和装置，将太阳电池发出的直流电转变为与电网电压同频、同相的交流电，从而既向负载供电，又向电网馈电的有源逆变系统。

按照系统功能的不同，光伏并网发电系统可分为两类：一种是带有蓄电池的可调度式光伏并网发电系统；一种是不带蓄电池的不可调度式光伏并网发电系统。

典型的不可调度式光伏并网发电系统如图1-1所示。

图1-1 不可调度式光伏并网发电系统从图1-1中可知，整个并网发电系统由光伏组件、光伏并网逆变器、连接组件、计量装置等组成，对于可调度式光伏并网发电系统还包括储能用的蓄电池组。

LCL型单相光伏并网逆变器控制策略的研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，可再生能源的利用和开发受到了越来越多的关注。

其中，太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有广阔的应用前景。

单相光伏并网逆变器作为太阳能光伏发电系统的核心设备之一，其控制策略的研究对于提高光伏发电系统的效率和稳定性具有重要意义。

本文旨在研究LCL型单相光伏并网逆变器的控制策略，以期在提升逆变器性能、优化系统运行方面取得突破。

本文将介绍LCL型单相光伏并网逆变器的基本结构和工作原理，为后续控制策略的研究奠定基础。

本文将重点分析LCL型逆变器的控制策略，包括最大功率点跟踪（MPPT）控制、并网电流控制、无功功率控制等。

在此基础上，本文将探讨如何通过优化控制策略，提高逆变器的效率和稳定性，实现光伏发电系统的优化运行。

本文还将对LCL型单相光伏并网逆变器的并网电流质量、电网适应性等关键问题进行深入研究。

通过理论分析和实验验证，本文将提出一种有效的控制策略，以提高逆变器的并网电流质量，增强其对电网的适应性。

本文将总结研究成果，并对未来的研究方向进行展望。

通过本文的研究，期望能为LCL型单相光伏并网逆变器的控制策略优化提供理论支持和实践指导，推动光伏发电技术的持续发展。

二、LCL型单相光伏并网逆变器的基本原理LCL型单相光伏并网逆变器是一种高效、可靠的电力转换设备，其核心功能是将光伏电池板产生的直流电能转换为交流电能，并使其与电网的电压和频率同步，从而实现对电网的并网供电。

这种逆变器的主要组成部分包括光伏电池板、直流侧电容、LCL滤波器、功率变换器以及控制系统。

在LCL型单相光伏并网逆变器中，LCL滤波器发挥着至关重要的作用。

它由两个电感（L）和一个电容（C）组成，能够有效地滤除功率变换器产生的谐波，提高并网电流的质量。

LCL滤波器的设计需要综合考虑滤波效果、系统成本以及动态响应能力等因素。

功率变换器是逆变器的核心部件，负责将直流电能转换为交流电能。

单相光伏并网逆变器的研究本科单相光伏并网逆变器的研究轮机工程学院摘要能源危机和环境问题的不断加剧，推动了清洁能源的发展进程。

太阳能作为一种清洁无污染且可大规模开发利用的可再生能源，具有广阔应用前景。

并且伴随“智能电网”理论的兴起，分布式电力系统正日益受到关注，光伏逆变系统作为分布式电力系统的一种重要形式，使得对该领域的研究具有重要的理论与现实意义。

论文在分析光伏逆变系统发展现状与研究热点的基础上，探讨了光伏逆变系统的主要关键技术，对直接影响光伏逆变系统的工作效率以及工作状态的最大功率点跟踪控制、光伏逆变器控制等技术进行了详细研究。

为研究光伏逆变系统，本文建立了一套完整的光伏逆变系统模型，主要包括光伏电池模块，前级DC/DC变换器，后级DC/AC逆变器，以及相应的控制模块。

为了提高系统模型的准确性及稳定性，论文设计了一种输出电压随温度光照改变的光伏电池模型，提出了一种基于Boost升压变换器的最大功率点跟踪（MPPT）控制策略，并且将正弦脉冲宽度调制技术（SPWM）应用于逆变器控制。

最后在Matlab/Simulink软件环境下搭建了光伏逆变系统的整体模型，完成系统性的实验验证。

经过仿真实验验证，所提出的光伏逆变系统设计方案正确可行，且输出达到了设计要求，为进一步实现并网功能提供了条件，具有较高的实用参考价值。

关键词：光伏电池；最大功率点跟踪；光伏逆变系统；正弦脉冲调制技术ABSTRACTWith intensify of the energy crisis and environmental problems, the development of clean energy has got a promotion. The solar energy has a broad application because of its friendly-environmental advantage and renewable property. With the proposition of the Smart Grid, Distributed Power System has earned more attention. As an important form of Distributed Power System, photovoltaic inverter system is the key of the research in this field.This paper discusses the key techniques of photovoltaic inverter system on the basis of analysis of development and research hotspot of PV inverter system and traverses the main techniques such as maximum power point tracking (MPPT) which has a direct influence on work efficiency and work condition and technology of PV inverter.In order to research PV inverter system, this paper builds an integral model, including PV battery model and DC/DC converter and DC/AC single phase inverter as well as corresponding control models. In order to improve the validity and the stability of the system, the paper uses a PV battery model whose output voltage changes with intensify of the illumination and the real time temperature. And this paper proposes a control method of MPPT on the basis of Boost converter and applies the Sinusoidal PWM in single phase inverter control. At last, we will build an integral PV inverter system by using Matlab/Simulink software,to get a verification and validation.Through many simulation experiments, the proposed photovoltaic inverter system design is correct and feasible. And the output indicators meet the design requirements. The system paves the road to the further implement and grid connection and has a high practical value.KEY WORDS: PV battery；maximum power point tracking (MPPT)；PV inverter system；sinusoidal pulse width control (SPWM)目录第1章绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2光伏并网逆变器技术简介 (2)1.3光伏并网逆变器的国内外现状及发展趋势 (3)1.4本文主要研究内容第2章光伏并网逆变系统分析 (5)2.1逆变器拓扑结构2.2并网逆变器输入方式2.3并网逆变器的隔离方式 (6)2.4 并网逆变系统的方案及其工作原理 (7)2.4.1光伏电池的原理及数学模型 (8)2.4.2前级Boost升压电路工作原理 (10)2.4.3后级单相全桥逆变器的工作原理 (11)2.5最大功率点跟踪模块的原理及分析 (12)2.5.1最大功率点跟踪原理 (12)2.5.2 爬山法 (13)2.6本章小结 (15)第3章光伏并网逆变器的控制及实现 (16)3.1并网逆变器的SPWM技术 (16)3.1.1 SPWM调制技术原理 (16)3.1.2单相单极性SPWM逆变器 (17)3.1.3单相双极性SPWM逆变器 (17)3.2光伏并网逆变器的输出控制 (18)3.2.1并网逆变器的控制目标 (18)3.2.2并网逆变器的输出控制模式 (18)3.3并网电流闭环控制系统数学模型 (21)3.4本章小结 (24)第4章基于SPWM的并网系统MATLAB/Simulink仿真 (25)4.1单相光伏并网逆变系统的仿真 (25)4.2光伏电池模型仿真 (25)4.3并网逆变系统的仿真 (27)4.4系统仿真结果及分析 (28)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (33)单相光伏并网逆变器的研究第1章绪论1.1课题背景及意义被誉为全球经济血液的能源是影响国家安全的重要因素之一，是人类社会运行和发展的基础物质条件[1]。

摘要随着太阳能光伏发电产业在我国的推广和普及，国内对并网逆变器的需求必将越来越大，仅仅依靠进口已很难解决日益增长的巨大需要。

因此，研制完全实用化、工程化的太阳能光伏并网逆变器成为该领域急需解决的问题，存在着广阔的市场前景。

在此背景下，本文对正弦波并网逆变器的软硬件系统设计、控制算法研究和系统仿真等方面进行了深入探索。

首先介绍了国内外光伏发电产业的现状和广阔的前景，详细分析了并网逆变电路的拓扑结构和工作原理，讨论了全桥逆变电路直流侧和交流侧滤波器的设计思路，并推导出逆变电路关键参数的计算公式。

其次分析了单相电压控制和单相电流控制的不足，采用了基于DSP软件算法的电流电压双闭环控制技术。

比较几种常用的光伏电池最大功率点跟踪方法，采用能够快速、准确跟踪光伏电池最大输出功率点的电导增量法来实现最大功率点的跟踪。

为了使并网电流和电网电压同频、同相，需要使用锁相环技术。

本文详细分析了软件锁相环的原理，并结合实际系统设计方案和绘制软件流程图。

本文对孤岛效应的含义及相关标准进行了说明，分析了产生孤岛效应的原因和危害，证明了添加反孤岛保护的必要性，并分别对孤岛效应的主动和被动检测法进行了比较，用MATLAB仿真工具对本文所采用的主动频率偏移法进行了仿真验证。

最后，根据系统总体设计要求，对并网逆变器控制电路、驱动电路和保护电路进行了详细的设计，并制作了基于DSP控制的3kW光伏并网逆变器样机。

通过实验表明，所采用的控制策略和设计的硬件电路能够满足设计要求，统可安全、稳定运行。

关键词光伏逆变器:DSP 最大功率点跟踪软件锁相环孤岛效应AbstractWith the promotion and popularization of solar photovoltaic，there will be a greater demand for grid-connected inverters in our country．The increasing demand for grid-connected inverters has become a problem which can not be solved only by means ofimport．An urgent problem to be solved is that the study and design of the photovoltaic grid-connectedinverters must be fully practical in use and in manufacture，and therefore there are desirable market prospects of the above-mentioned products．In this paper,the grid-connected inverter is explored in the hardware design，control algorithm research，simulation and so on．First of all，the present situation and broad prospect of photovoltaic industry at homeand abroad are introduced．The topology and working principle of grid-connected inverter circuit are analyzed in detail．And the design ideas and processes of the filters on both DC and AC sides are discussed；moreover,the formulas of the key parameters of the maincircuit are derived．Next，the current and voltage dual closed-loop control based on software algorithms of DSP is chosen by analyzing the deficiencies of voltage control and current contro1．The arithmetic of incremental conductance of MPPT of grid-connected system realizes the tracking of MPPT by comparing with several methods of MPPT of grid-connected system．APLL(Phase Locked Loop)is needed in order to keep the same frequency and phasesynchronous to the grid．In this paper, the SPLL(soft PLL)principle is analyzed in detail，the design scheme and software flow charts are given based on practical system．Then，the meanings and the criteria of the anti-islanding are explained and the causes and disadvantages of anti-islanding are analyzed．And it tries to prove the necessity to add protection of anti—islanding in this paper．The active and passive detecting methods of anti—islanding are analyzed；moreover, the anti-islanding of active frequency drift method is simulated and confirmed by MATLAB．Finally, according to the requirement of system design，the grid-connected invertercontrol circuit，drive circuit and protection circuit are designed in great detail and a sample of 3kW grid-connected photovoltaic generator based on DSP is designed and made．Test results show that the control strategy and the designed circuit can satisfy the design requests and the system can work safely and stably．Key words photovoltaic inverter；DSP maximum power point tracking soft PLL anti—islanding目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1 光伏发电系统简介 ................................................................................ 错误!未定义书签。

单相光伏并网逆变器的运行控制技术研究全球能源危机和环境问题的日益加剧,激励了风光等可再生能源并网技术的快速发展。

作为大规模集中式风光电站的重要补充,分布式风光发电受到了国内外学者的广泛关注。

作为一种特殊的分布式发电系统,微电网是实现可再生能源分散接入电网的有效途径,降低可再生能源并网单元对电网的冲击。

然而,微电网中的并网逆变器大多只能向电网注入纯正弦的基波有功电流,存在诸多技术局限,不能满足新型电力市场需求。

本文以微电网中的单相光伏并网逆变器为依托,深入研究了与单相光伏并网逆变器运行控制相关的若干关键技术问题,获得了一些创新性研究成果。

1、针对单相电网同步算法的稳定性、响应速度、以及谐波电压抑制能力进行了详细地研究。

首先,对基于二阶广义积分器的单相锁相环进行了适当的改进,实现了前级二阶广义积分器和后级锁相控制环路的解耦,从而改善了锁相环的稳定性和动态性能。

然后,为兼顾基于正交信号发生器的单相锁相环在电网电压畸变时的锁相精度和响应速度,提出了新的正交信号发生器,以减少正交信号产生过程中的时间延迟。

锁相环技术虽然广泛应用于并网发电系统中,但也存在一些不足。

一方面,为了抑制高频噪声和高次谐波电压,锁相环的控制带宽不能太高,限制了响应速度。

而且,为了抑制低次谐波电压,需要在锁相控制环路之前或之中插入滤波器,导致动态性能进一步降低。

另一方面,频率和相位是通过同一个锁相控制环路得到,两者之间存在交互影响,可能导致系统不稳定。

为避免以上问题,提出了开环结构的电网同步算法。

该算法具有优良的动态性能和谐波电压抑制能力,且不存在稳定性问题。

2、针对单相光伏并网逆变器并网电流的控制,提出了对并网逆变器模型参数变化具有自适应能力的无差拍电流控制算法。

无差拍电流控制动态响应性能极佳,但易受逆变器器件参数变化的影响。

首先建立了无差拍电流控制的跟踪误差模型,然后根据该误差模型设计了电流误差补偿器以消除由输出滤波电感建模不匹配引起的电流跟踪误差。

本科毕业设计（论文）单相逆变器并网技术研究本科毕业设计（论文）单相逆变器并网技术研究摘要随着“绿色环保”概念的提出，以解决电力紧张，环境污染等问题为目的的新能源利用方案得到了迅速的推广，这使得研究可再生能源回馈电网技术具有了十分重要的现实意义。

如何可靠地、高质量地向电网输送功率是一个重要的问题，因此在可再生能源并网发电系统中起电能变换作用的逆变器成为了研究的一个热点。

本文以全桥逆变器为对象，详细论述了基于双电流环控制的逆变器并网系统的工作原理，推导了控制方程。

内环通过控制LCL滤波中的电容电流，外环控制滤波后的网侧电流。

大功率并网逆变器的开关频率相对较低，相对于传统的L 型或LC 型滤波器，并网逆变器采用LCL 型输出滤波器具有输出电流谐波小，滤波器体积小的优点，在此基础上本系统设计了LCL滤波器。

本文分析比较了单相逆变器并网采用单闭环和双闭环两种控制策略下的并网电流，并对突加扰动情况下系统动态变化进行了分析。

在完成并网控制系统理论分析的基础上，本文设计并制作了基于TMS320LF2407DSP的数字化控制硬件实验系统，包括DSP 外围电路、模拟量采样及调理电路、隔离驱动电路、保护电路和辅助电源等,最后通过MATLAB仿真软件进行验证理论的可行性,实现功率因数为1的并网要求。

关键词并网逆变器；LCL滤波器；双电流环控制；DSP本科生毕业设计（论文）AbstractWith the concept of”Green and Environmental Protection”was proposed．All kinds of new energy exploitation program are in the rapid promotion，which is in order to solve the power shortage，pollution and other issues．It makes exploring renewable energy feedback the grid technology has a very important practical significance．How to deliver power into the grid reliably and quality is an important problem，the inverter mat Can transform the electrical energy in the system of the renewable resource to be fed into the grid is becoming one of the hot points in intemational research．Based on the bridge inverter the analysis of the working principle and the deduction of the control equation have been presented. The strategy integrates an outer loop grid current regulator with capacitor current regulation to stabilize the system. The current regulation is used for the outer grid current control loop. The frequency of switching is slower in the high power grid-connected inverter. Compared with tradition type L or type LC, output filter and output current‟s THD of type LCL are all smaller.So on this basis, the system uses the LCL filter. This paper compares the net current of the single-phase inverter and net single loop and double loop under two control strategies, and the case of sudden disturbance of the dynamic change of the system.In complete control system on the basis of theoretical analysis, design and production of this article is based on TMS320LF2407DSP‟s digital control hardware test system, including the DSP external circuit, analog sampling and conditioning circuit, isolation, driver circuit, protection circuit and auxiliary power, etc., via MATLAB software to validate the feasibility of the theory. Achieve power factor is 1 and network requirements.Keywords Grid-connected inverter;LCL filter; Double current loop control;DSP目录摘要......................................................... III Abstract ...................................................... II 第1章绪论. (1)1.1国内外可再生能源开发的现状及前景 (1)1.1.1 可再生能源开发的现状及前景 (1)1.1.2可再生能源并网发电系统 (3)1.2并网逆变器的研究现状及趋势 (4)1.3本文的结构及主要内容 (6)第2章单相并网逆变器总体设计 (8)2.1并网逆变器组成原理及主体电路硬件设计 (8)2.1.1 系统逆变主体电路拓扑结构及原理 (8)2.1.2 系统主体电路参数设计 (9)2.2逆变器的SPWM调制方式分析 (10)2.3LCL滤波器的设计 (14)2.3.1 利用隔离变压器漏感确定LCL滤波 (14)2.3.2 LCL滤波器数学模型及波特图分析 (15)2.3.3 LCL滤波器的参数设计 (16)2.4并网控制策略的提出 (18)2.4.1 电流型并网模型分析 (18)2.4.2 几种控制方法分析 (20)2.4.3 使用双电流闭环控制策略 (23)2.5本章小结 (25)第3章系统仿真及结果分析 (26)3.1单相逆变器开环仿真 (26)3.2单相逆变器并网单闭环仿真分析 (27)3.3基于双电流环的单相逆变器并网仿真分析 (28)3.4突加扰动时系统动态分析 (29)3.5本章小结 (31)第4章数字化并网控制系统硬件设计 (32)4.1基于DSP的并网控制系统整体设计 (32)4.2系统电路设计 (33)4.2.1 DSP外围电路设计 (33)4.2.2 模拟信号采样电路 (34)4.2.3 隔离、驱动电路 (36)4.2.4 多功能控制电源设计 (37)4.2.5 保护电路设计 (38)4.3本章小结 (38)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (42)附录1 (43)附录2 (52)附录3 (59)第1章绪论第1章绪论1.1 国内外可再生能源开发的现状及前景1.1.1可再生能源开发的现状及前景自20世纪50年代以来，随着经济活动的增加，世界能源消耗急剧上升，世界能源消耗增长了20倍。

单相光伏并网逆变器的研制单相光伏并网逆变器的研制近年来，随着人们对可再生能源的重视程度不断提升，太阳能光伏发电得到了广泛关注。

光伏发电系统是一种将太阳能转化为电能的系统，其中光伏逆变器作为核心设备起到了至关重要的作用。

光伏逆变器的主要功能是将直流电能转换为交流电能，以满足家庭、企业或工厂的电力供应需求。

单相光伏并网逆变器是一种将光伏发电系统连接到公共电网的设备，可实现电网电能与光伏电能的平稳转换。

它可以将太阳能光伏板发出的直流电能转化为交流电，并与公共电网实现同步运行，从而将多余的电能注入到电力网络中，减少能源浪费，降低环境污染。

因此，单相光伏并网逆变器被广泛应用于家庭光伏发电系统、商业光伏发电系统和工业光伏发电系统中。

为了研制出效率高、性能可靠的单相光伏并网逆变器，首先需要进行系统设计。

设计过程需要考虑多个方面，包括逆变器的输入电压范围、输出功率范围、输出电压波形质量以及保护功能等。

另外，还需要考虑光伏模块的最大功率点跟踪（MPPT）功能，以确保逆变器能够高效地收集太阳能。

接下来，进行逆变器的硬件设计。

逆变器的硬件设计主要涉及到电路拓扑的选择、元件选型以及PCB设计等。

对于单相光伏并网逆变器来说，广泛采用的电路拓扑有单相全桥拓扑和单相半桥拓扑。

选择合适的电路拓扑可以提高整个逆变系统的效率和稳定性。

元件选型需要根据逆变器的功率要求和工作环境来选择合适的电子元件。

PCB设计方面需要考虑逆变器的散热、线路布局以及防止电磁干扰等问题。

在实现逆变器硬件设计的基础上，接下来是进行逆变器软件的开发。

逆变器软件主要包括控制算法的编写和系统保护功能的实现。

控制算法需要实现MPPT功能，通过精确计算最大功率点，确保光伏模块输出的电能最大化。

系统保护功能需要实现过压保护、欠压保护、过温保护以及短路保护等，以确保逆变器在不正常工作情况下能够及时停机，保护光伏模块和逆变器本身。

最后，进行逆变器的实验验证和性能测试。

在实验验证阶段，需要测试逆变器的输入电压范围、输出功率范围、电流波形以及稳定性等。

《单相光伏发电并网系统的研究与设计》篇一一、引言随着社会对可再生能源的日益重视和科技的不断进步，单相光伏发电并网系统逐渐成为绿色能源领域的研究热点。

单相光伏发电并网系统不仅能够有效利用太阳能资源，减少对传统能源的依赖，还能为电网提供稳定的电力支持，具有显著的经济效益和社会效益。

本文旨在研究单相光伏发电并网系统的设计原理、关键技术及其应用，为光伏发电技术的发展和应用提供理论支持和实践指导。

二、单相光伏发电并网系统概述单相光伏发电并网系统主要由光伏电池板、直流汇流箱、逆变器、滤波器、变压器等组成。

其中，光伏电池板是太阳能转换为直流电的核心部件，直流汇流箱则用于集中和保护光伏电池板输出的电流。

逆变器将直流电转换为交流电，并通过滤波器和变压器与电网相连，实现并网发电。

三、系统工作原理与关键技术（一）工作原理单相光伏发电并网系统的工作原理主要包括光伏电池板的电能转换、直流电的汇集与处理、交流电的输出与控制等环节。

在光照条件下，光伏电池板将太阳能转换为直流电，经过直流汇流箱的集中和保护后，送入逆变器进行转换。

逆变器将直流电转换为符合电网要求的交流电，并通过滤波器和变压器与电网相连，实现并网发电。

（二）关键技术1. 最大功率点跟踪技术：通过实时监测光伏电池板的输出功率，自动调整工作点，使系统始终运行在最大功率点附近，提高发电效率。

2. 逆变器控制技术：通过精确控制逆变器的开关过程，使输出的交流电符合电网要求，实现高效、稳定的并网发电。

3. 滤波器设计技术：合理设计滤波器的参数和结构，减小谐波对电网的影响，保证并网电能质量。

4. 防孤岛保护技术：在电网故障或失电时，迅速检测并采取措施，防止孤岛效应的发生，保障系统安全。

四、系统设计与优化（一）系统设计单相光伏发电并网系统的设计需根据实际需求和安装环境进行。

首先需确定光伏电池板的数量和规格，根据负载需求和光照条件进行合理布局。

其次需选择合适的逆变器、滤波器和变压器等设备，确保系统能够高效、稳定地运行。