基于Boost电路的光伏逆变器最大功率点追踪研究

光伏逆变器是将光伏组件发出的直流电转换为交流电以供电网使用的重要设备。

而在光伏逆变器中，大电流飞跨电容boost模块是一个至关重要的部件，对于光伏逆变器的性能和效率有着举足轻重的影响。

让我们来深入了解一下光伏逆变器。

光伏逆变器通过将光伏组件发出的直流电转换为交流电，实现了太阳能的有效利用。

在这个过程中，大电流飞跨电容boost模块扮演着重要的角色。

它能够有效地提高电压，同时稳定输出电流，从而确保光伏逆变器的稳定性和高效性。

大电流飞跨电容boost模块的工作原理非常复杂，它主要依靠电磁感应和能量转换原理来实现电压的提升和电流的稳定输出。

通过精密的设计和优化，大电流飞跨电容boost模块能够在光伏逆变器的工作中发挥出色的性能。

我个人认为大电流飞跨电容boost模块的设计和选材对于光伏逆变器的性能有着非常重要的影响。

优秀的大电流飞跨电容boost模块不仅能够提高逆变器的转换效率，还能够提高其可靠性和稳定性，从而延长光伏逆变器的使用寿命，并降低维护成本。

了解光伏逆变器中的大电流飞跨电容boost模块对于深入理解光伏逆变器的工作原理和性能至关重要。

通过不断的研究和优化，我们可以进一步提高光伏逆变器的效率和稳定性，为太阳能的有效利用提供更好的支持。

大电流飞跨电容boost模块在光伏逆变器中的作用是不可替代的。

它不仅影响着光伏逆变器的性能和效率，还直接关系到太阳能的有效利用和可持续发展。

在今后的研究和应用中，需要重点关注大电流飞跨电容boost模块的优化和提升，以推动光伏逆变器技术的不断进步。

随着可再生能源的发展和应用，光伏逆变器作为将太阳能转换为电能的关键设备，在能源行业中具有重要地位。

光伏逆变器的性能和效率直接决定了太阳能利用的效果和可持续发展的前景。

在光伏逆变器中，大电流飞跨电容boost模块的优化和提升对于整个系统的稳定性和效率至关重要。

值得我们深入探讨和研究，以推动光伏逆变器技术的不断进步。

让我们来继续深入了解大电流飞跨电容boost模块的工作原理和重要性。

如何测试逆变器MPPT最大功率点追踪功能艾德克斯最新推出高速高性能光伏/太阳能仿真电源，是新能源测试领域的又一关键产品，可完成高性能的太阳能电池板输出仿真，为太阳能逆变器、光伏控制器及微网设备提供测试。

 无论石油资源即将枯竭是否是个伪命题，发展可再生能源、清洁能源都是全球性共识。

中国光伏产业曾因欧盟反倾销而遭受重创，但随着国内光伏装机容量的大幅增长而重现繁荣。

截止2016年底，全球累计光伏安装量达305GW，中国累计光伏并网容量达77 GW，中国光伏发电的新增和累计装机容量均为全球第一，中国本土成为光伏产业最大市场。

中国企业如晶科、华为等在光伏组件及逆变器等关键设备领域的出货量也稳居全球第一。

 按照中国在巴黎气候峰会上的承诺，到2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%—65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。

光伏作为非化石能源的重要一项，在实现这个总体目标的路径上，有这样几个关键词：分布式、领跑者、去补贴。

 分布式：中国的太阳能资源丰富区主要分布于北部及高海拔地区，但电力负荷需求则较集中在东部沿海地区。

大规模太阳能发电站常建设于资源丰富区，电能消纳问题严重，“能发不能送” 导致了巨大的浪费。

而在负荷周边建设自发自用、余电上网的分布式光伏成为解决消纳问题的有力方法。

先找到能可靠消纳光伏发电量的负荷，再建光伏电站。

作为精准扶贫的重点手段，光伏扶贫项目也常采用分布式系统。

光伏系统的规模依负荷需求及可用占地面积而定，家用系统在几千瓦，商业及工业负荷系统常在几十千瓦至几兆瓦规模。

同时分布式系统常建设于屋顶等位置，光伏组件朝向及受遮蔽情况复杂，因而常选用组串式逆变器方案以求最大的发电效率。

LD 1c(PWM)脉冲宽度调制MOSFET图1 Boost 电路图Fig. 1 Diagram of Boost circuit，男，博士，主要从事绿色能源技术、机电设备及其自动化方面的研究。

第7期在光伏发电系统中，为了提高系统的整体发电效率，必须降低阻抗变换电路的损耗。

文献[15]中指出，Boost 电路工作在电感电流连续导通模式(CCM )时的效率大于其工作在电感电流临界导通模式(CRM )和电感电流非连续导通模式(DCM )时，因此本文只讨论工作在CCM 下的Boost 电路。

Boost 电路是利用电感能够储存磁场能的特点来设计的，其工作状态分为2个部分，分别为开关管导通部分和开关管截止部分。

当Boost 电路进入稳态后，根据伏秒平衡原则，Boost 电路的输出电压U o 可表示为：U o = 1 U i(1) 1–D 式中：D 为PWM 信号占空比。

Boost 电路具有电压变换和阻抗变换功能，但在光伏MPPT 中最常用的是阻抗变换功能。

基于PWM 的Boost 电路可以通过改变PWM 信号的占空比来实现Boost 电路输入电压与输出电压之间的变换和负载的阻抗变换，即在负载与Boost 电路输入电阻之间建立等效变换关系。

Boost 电路的输入电阻R i 可表示为：R i = U i = (1–D )U o =(1–D )2R L (2) I i (1–D )-1I o式中：I o 为Boost 电路的输出电流；I i 为Boost 电路的输入电流；R L 为负载。

1.2 Boost 电路MPPT 时的可靠性分析尽管Boost 电路适合用来实现光伏MPPT ，但在实际应用中忽略了一些问题。

比如：一方面，Boost 电路的升压能力是有限制的，不能无限升压。

文献[16]中指出，传统Boost 电路实际的升压比有限，很难超过10倍，可表示为：U o =(1～10)U i (3)另一方面，Boost 电路的输入电阻只能变小，这就意味着在负载固定时，Boost 电路不可能等效出任意大小的输入电阻，而是存在一个输入电阻范围。

光伏逆变器关键技术研究与设计光伏逆变器是光伏系统中至关重要的组件，它将直流光伏电能转化为交流电能，以满足电网接入或直接供电的需求。

在光伏逆变器的设计与研究过程中，存在着许多关键的技术问题需要解决。

本文将重点探讨与光伏逆变器关键技术相关的问题，包括功率拓扑结构选择、智能控制技术、提高效率与可靠性等方面的内容，并提出相应的解决方法。

1. 功率拓扑结构选择光伏逆变器的功率拓扑结构直接影响着其性能和效率。

常见的功率拓扑结构包括单相桥式逆变器、全桥逆变器、多电平逆变器等。

在选择功率拓扑结构时，需要综合考虑系统的效率、成本、可靠性等因素。

单相桥式逆变器成本较低，但效率较低；全桥逆变器效率高，但成本较高；多电平逆变器能够提高系统效率和减小谐波，但造价昂贵。

因此，在设计光伏逆变器时，需要根据实际需求综合评估各种拓扑结构的特点，并选择最适合的拓扑结构。

2. 智能控制技术光伏逆变器的智能控制技术是实现其高效稳定运行的关键。

智能控制技术包括最大功率点追踪（MPPT）算法、电流闭环控制、电压闭环控制等。

其中，MPPT算法能够实时调整光伏阵列的工作点，使其始终工作在最大功率点，从而最大限度地提高光伏系统的输出功率。

电流和电压闭环控制能够实现光伏逆变器的稳定运行和系统保护。

因此，在光伏逆变器的设计过程中，应结合实际需求，选择合适的智能控制技术，并进行合理、精确的参数设计。

3. 提高效率与可靠性光伏逆变器的效率和可靠性是影响其运行质量的关键因素。

在提高效率方面，可以从两个方面进行优化。

首先，通过优化功率器件的选择和设计，减少开关损耗，提高转换效率。

其次，通过优化MPPT算法和智能控制技术，确保光伏阵列始终工作在最大功率点，充分利用太阳能资源。

在提高可靠性方面，可以采取多级保护措施，如过压、欠压、过流、过热等保护机制，以应对各种异常工作情况，减少故障率。

此外，光伏逆变器的设计还应考虑到实际应用环境的特点，如气候条件、电网要求等。

Boost变换器阻抗特性及其稳定性分析摘要：在以光伏发电单元为主微源的直流微电网中，光伏发电单元的阻抗特性及稳定性是研究的关键。

此处将Boost 变换器的输出阻抗作为研究对象，对连续导电模式(CCM)下的Boost 变换器进行小信号建模，得到变换器的开环输出阻抗。

对光伏发电单元采用电压下垂控制方式进行控制，分析了在该控制方式下变换器的闭环输出阻抗。

最后依据阻抗比判据，分析了线路中不同的寄生电容对光伏发电单元稳定性的影响，总结出规律性结论，对直流微电网进行稳定性分析，实验结果验证了上述理论分析的正确性。

关键词：微电网；下垂控制；稳定性分析1 引言为便于将分布式发电单元连接到电网上，出现了微电网的概念。

随着光伏电池成本降低，它已被作为主要的分布式发电单元而得到广泛应用。

由于光伏电池是直流源，因此在与电网及直流负载的连接中，直流微电网将成为最合适的构架。

为提高微电网冗余性和可靠性，将发电单元模块化已成为解决方案之一。

模块化后的发电单元的输入、输出阻抗将成为微电网的研究重点。

已有文献只是利用阻抗匹配准则对Buck 变换器在单电压闭环控制时的输出阻抗和稳定性进行分析，而未考虑发电单元的实际工作情况，故此处以光伏发电单元为背景，首先对光伏发电单元变换器进行小信号建模，求取其开环输出阻抗，其次引入电压下垂控制，分析了在该控制方式下微源变换器闭环输出阻抗，最后根据阻抗比禁止区判据对光伏发电单元的稳定性进行判断。

2 原理与设计图1 为所研究的直流微电网结构图，其微源包括光伏发电单元、蓄电池储能单元及负载。

其中光伏发电单元是直流微电网的主要发电单元，储能单元作为能量管理单元，在微电网孤岛运行模式下，调节微源与负载间的功率平衡。

当光伏发电。

光伏逆变器的无功功率控制技术研究引言光伏逆变器是将光能转换为电能的重要装置，已经在全球范围内得到广泛应用。

它在实现能源可持续发展、减少对传统能源依赖方面发挥着重要的作用。

然而，在实际应用中，光伏逆变器也面临一些问题。

其中之一是光伏逆变器在电力系统中产生的无功功率，这可能会对电网稳定性和能效造成负面影响。

因此，对光伏逆变器的无功功率控制技术进行研究具有重要的意义。

一、光伏逆变器的基本原理光伏逆变器是将直流电能转换为交流电能的装置。

其基本原理是通过光伏电池板将太阳光转换为直流电能，然后通过逆变器将直流电能转换为交流电能。

光伏逆变器一般分为单相逆变器和三相逆变器两种类型。

对于单相逆变器来说，其核心部件是电容滤波器、整流器、逆变器和输出滤波器。

逆变器将直流电能转变为交流电能，并将其输出到电网系统中。

二、光伏逆变器产生的无功功率问题在实际使用中，光伏逆变器除了能够为电网输入有功功率外，还会产生无功功率。

无功功率分为感性无功功率和容性无功功率。

感性无功功率会导致电网电压降低，而容性无功功率则会导致电网电压升高。

这些无功功率的波动对电网的稳定性和效率有着重要的影响。

三、光伏逆变器的无功功率控制技术为了解决光伏逆变器产生的无功功率问题，研究人员提出了多种无功功率控制技术。

1. 串联型逆变器控制技术串联型逆变器控制技术是一种常用的无功功率控制技术。

该技术通过调节逆变器的输出电流来实现无功功率的调节。

当电网需要感性无功功率时，逆变器控制器调节输出电流的相位和幅值，使逆变器输出感性无功功率。

当电网需要容性无功功率时，逆变器控制器调节输出电流的相位和幅值，使逆变器输出容性无功功率。

2. 并联型逆变器控制技术并联型逆变器控制技术是另一种常用的无功功率控制技术。

该技术通过改变逆变器的工作方式来调节无功功率。

当电网需要感性无功功率时，逆变器切换到逆变模式，将多余的有功功率转换为感性无功功率。

当电网需要容性无功功率时，逆变器切换到反向模式，将多余的有功功率转换为容性无功功率。

实验名称：光伏并网逆变器的逆变效率试验一、实验目的：光伏并网逆变器的效率是决定光伏并网发电系统整体效率的重要参数。

对其进行全面、有效的评估与测定，无论是对于光伏并网工程设计中逆变器的选取还是对于科研中逆变器的研究都具有重要的意义。

二、实验原理：一个光伏并网逆变器由两部分组成，最大功率点追踪部分（从光伏阵列获得最大功率MPP P ），和DC-AC 变换部分（将直流电dc P 变换为交流电ac P ）。

（一）最大功率点跟踪效率（MPP-tracking efficiency ）MPPT 效率，包括MPPTstat η与MPPTdyn η，指一段时间内，逆变器从太阳能电池组件获得的直流电能与理论上太阳能电池组件工作在最大功率点在该时段输出的电能的比值。

静态最大功率点跟踪效率MPPTstat η，表征当太阳能电池输出特性曲线一定时，逆变器在多大程度上可以跟踪到太阳能电池的最大输出功率。

而动态最大功率点跟踪效率MPPTdyn η可以用来衡量当太阳能电池输出曲线复杂多变情况下，逆变器对最大功率点跟踪的响应速度。

MPPT 效率的数学计算公式为：00()()MM T dc MPPT T MPPP t dtPt dt η=⎰⎰ 其中，()dc P t 表示逆变器从太阳能电池获得的实时功率；()MPP P t 表示太阳能电池理论上提供的实时的最大功率点功率。

（二）转换效率（Conversion efficiency ）转换效率concv η是指，一段时间内。

逆变器交流输出端输出的电能与直流输入端输入的电能的比值。

其数学表达式为：0()()MM T ac conv T dcPt dt Pt dt η=⎰⎰ 其中，()ac P t 表示逆变器AC 输出端子输出的实时功率；()dc P t 表示逆变器DC 输入端子输入的实时功率。

（三）总效率（Overall efficiency ）总效率t η表示，一段时间内．逆变器交流输出端输出的电能与理论上太阳能电池组件工作在最大功率点在该时间段输出的电能的比值，从定义可知：00()()MM T ac t conv MPPT T MPP P t dtP t dt ηηη=⋅=⎰⎰ 理论上的最大功率点跟踪效率、转换效率和总效率的计算公式如上所示，但是在实验过程中，无法得到()ac P t ()dc P t ()MPP P t 的表达式，只能测得其瞬时值，因此无法通过以上表达式计算出各个效率。

光伏并网逆变器及其拓扑结构的设计对于传统电力电子装置的设计，我们通常是通过每千瓦多少钱来衡量其性价比的。

但是对于光伏逆变器的设计而言，对最大功率的追求仅仅是处于第二位的，欧洲效率的最大化才是最重要的。

因为对于光伏逆变器而言，不仅最大输出功率的增加可以转化为经济效益，欧洲效率的提高同样可以，而且更加明显。

欧洲效率的定义不同于我们通常所说的平均效率或者最高效率。

它充分考虑了太阳光强度的变化，更加准确地描述了光伏逆变器的性能。

欧洲效率是由不同负载情况下的效率按照不同比重累加得到的，其中半载的效率占其最大组成部分。

因此为了提高光伏逆变器的欧洲效率，仅仅降低额定负载时的损耗是不够的，必须同时提高不同负载情况下的效率(图1)。

图 1: 欧洲效率计算比重1、功率器件的选型在通用逆变器的设计中，综合考虑性价比因素，IGBT是最多被使用的器件。

因为IGBT导通压降的非线性特性使得IGBT的导通压降并不会随着电流的增加而显著增加。

从而保证了逆变器在最大负载情况下，仍然可以保持较低的损耗和较高的效率。

但是对于光伏逆变器而言，IGBT的这个特性反而成为了缺点。

因为欧洲效率主要和逆变器不同轻载情况下效率的有关。

在轻载时，IGBT的导通压降并不会显著下降，这反而降低了逆变器的欧洲效率。

相反，MOSFET的导通压降是线性的，在轻载情况下具有更低的导通压降，而且考虑到它非常卓越的动态特性和高频工作能力，MOSFET成为了光伏逆变器的首选。

另外考虑到提高欧效后的巨大经济回报，最新的比较昂贵的器件，如SiC二极管，也正在越来越多的被应用在光伏逆变器的设计中，SiC肖特基二极管可以显著降低开关管的导通损耗，降低电磁干扰。

为了得到最大输入功率，电路必须具备根据不同太阳光条件自动调节输入电压的功能，最大功率点一般在开环电压的70%左右，当然这和具体使用的光伏电池的特性也有关。

典型的电路是通过一个boost电路来实现。

然后再通过逆变器把直流电逆变为可并网的正弦交流电。

安　伟(1982—),男,硕士研究生,研究方向为电力电子技术在电力系统中的应用。

光伏发电系统最大功率追踪算法及其仿真安　伟,　赵剑峰(东南大学,江苏南京　210010)摘　要:针对普通的最大功率算法在最大功率点振荡、追踪速度不高等缺点,提出了一种新的最大功率点跟踪控制方法———直线近似法结合变步长扰动观察法的最大功率追踪方法。

仿真结果表明,该方法可有效消除传统方法在最大功率点处的功率振荡。

关键词:光伏发电系统;最大功率点追踪;直线近似法;变步长扰动观察法中图分类号:TK514　文献标识码:A 文章编号:100125531(2009)0420053204M ax i m u m Power Po i n t Tracker A lgor ith m and S i m uli n kof Photovolt a i c Power Syste mAN W ei,　ZHAO J ianfeng(Southeast University,Nanjing 210010,China ) Abstract:A i m ing at the nor mal maxi m u m power point tracker (MPPT )algorith m ’s s ome deficiencies in l owtracing rate and concussi on near the maxi m u m power point,a new MPPT methods —beeline app r oxi m ati on method combined with perturbati on and observati on method with changing perturbati on step was p resented .Si m ulink result indicated that the M PPT method could eli m inate the power oscillati on at maxi m u m power point .Key words:photovolt a i c power syste m;max i m u m power po i n t tracker(M PPT);beeli n e approx i m a 2ti on m ethod;perturba ti on and observa ti on m ethod w ith chang i n g perturba ti on step赵剑峰(1972—),男,教授,博士生导师,研究方向为电力电子技术及其在电力系统中的应用,电能质量监测、分析及其治理方案,电力节能技术及设备的研制。

光伏逆变器的高效控制策略研究随着太阳能光伏发电技术的快速发展和广泛应用，光伏逆变器的高效控制策略也成为了研究的热点之一。

光伏逆变器是将太阳能电池产生的直流电转化为交流电的重要设备，其控制策略的选择与设计直接影响到光伏发电系统的效率和稳定性。

在光伏逆变器的高效控制策略中，最常见的是PWM控制策略（脉宽调制控制策略）和MPPT控制策略（最大功率点跟踪控制策略）。

PWM控制策略通过调整逆变器输出的脉冲宽度来控制输出电压的幅值和频率，以实现光伏发电系统和电网之间的匹配。

而MPPT控制策略则通过调整逆变器输入直流电压的电流来实现光伏电池的最大功率输出，提高光伏发电系统的效率。

在传统的PWM控制策略中，逆变器输出的脉冲宽度是固定的，无法动态调整，这样会导致光伏发电系统的运行效率较低。

为了提高光伏逆变器的转换效率，人们开始研究新的动态PWM控制策略。

动态PWM控制策略可以根据光伏电池的输出情况实时调整逆变器输出的脉冲宽度，使得逆变器输出的交流电更加稳定和接近理想波形，从而提高光伏发电系统的效率。

另外，MPPT控制策略在光伏发电系统中也起到非常关键的作用。

传统的MPPT控制策略主要基于模糊逻辑和PID控制方法，这些方法具有较高的稳定性和可靠性，但是在动态调整MPPT跟踪速度和响应时间方面存在一定的不足。

因此，人们开始研究基于神经网络和模型预测控制的MPPT控制策略。

这些方法可以通过学习过去的光伏电池输出和环境条件等信息来预测未来的光伏电池输出，从而动态调整逆变器输入直流电压的电流，实现光伏电池的最大功率输出，提高光伏发电系统的效率。

在光伏逆变器的高效控制策略研究中，还存在一些新的挑战和问题需要解决。

例如，光伏电池的温度、辐照度和负载变化等因素对逆变器的控制策略会产生较大的影响，如何在不同的环境条件下选择合适的控制策略是一个值得研究的问题。

另外，由于光伏发电系统通常是通过微电网或者大电网与其他电力系统相连接的，如何实现光伏逆变器与电力系统的高效衔接也是一个重要的课题。