三相光伏并网逆变器的设计
光伏并网逆变器的程序设计流程
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光伏并网型三相逆变器电流内环及电压内环的数模设计
Ｘ ｄ ＝Ｔ（ ｅ ） Ｘ￣ ｏ （ ３ － ４ １
ｏ ｓ
—
在环境 污染 严重 以及 能源 日益 紧缺 的今天 ， 开发利 用可再生绿 色 能源 已经 成为人类 的迫 切需要 。在世界 范围内 ， 以美 国 、 日本 、 德 国为 首 的许多 发达国家 大力 发展光伏并 网工程 。从世界 光伏 发电市场看 ， 光伏并网发 电近年来发展很快 ， 累计市场份额已经超过 ８ ０ ％， 整个 光伏 并 网市场在蓬勃发展” 。 我 国有 着十分丰 富的太阳能资源 ， 具 有开发和利用 太阳能的优越 资源 条件 。我 国政府对并 网光伏 发电技术 的研究十分重视 。加强 了对 光伏 发电并 网系统 的设 计 、 关键 的设 备研制和光伏 与建筑相结合等 方 面 的攻关 ， 加快 了光伏 发电并 网技 术的发展 ， 并 建成 了多座并 网示 范电
Ｉ （ ） “ （ ） （ ） Ｌ （ ） ＝ （ ） （ Ｒ ： ＋ ， ）
Ｕａ － Ｅ ＋Ｌ ｗ
Ｉ ａ
Ｕ， ｚ （ ｓ ） －Ｅ
＿
‘ …
显然 ， 在ｄ ， ｑ 坐标系 中， 并 网逆变器 的数学模 型在 ｄ ， ｑ 轴 之间存在 耦合 。为了实现解耦控制通常在并网逆变器输出交流 电压 中分别引 入 前馈 量 Ｌ 。 （ ） 和一 Ｌ Ｌ （ ） 使其与耦合项分别对消 ， 从而实现解耦。
Ｕ Ａ Ｏ ＝— 一
Ｕ Ｌ
向， 但这需要对锁相环进行 动态响应 与稳态精度 的折 中设计 ， 定向好 坏
取决 于锁 相环的设计性 能。另一种简 单的解决方法是 ， 采用虚拟磁链 进行定 向， 由于虚拟磁链实际上是 电网电压 的积分 ， 而积分 的低通特性 则对 电网电压 中的谐波 分量有一定 的抑制作用 ， 从而有 效克服 了电网 电压对适量定向精度的影响。 总之 ， 根据矢量定 向和控制变量 的不 同 ， 并 网逆变器 的控制策 略可 以归纳成 如下 ４ 类： （ １ ） 基于 电压 定 向的矢 量控制 （ Ｖ Ｏ Ｃ ） ； （ ２ ） 基于 电压 定 向的 直 接 功率 控 制 ｆ Ｖ — Ｄ Ｐ Ｃ ） ； （ ３ ） 基 于 虚 拟 磁链 定 向 的矢 量 控 制 （ Ｖ Ｆ Ｏ Ｃ ） ； （ ４ ） 基于虚拟磁链定 向的直接功率控制（ Ｖ Ｆ — Ｄ Ｐ Ｃ ） 。
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。
光伏并网逆变器硬件设计以及拓扑结构
光伏并网逆变器硬件设计以及拓扑结构首先，光伏并网逆变器的拓扑结构有很多种，常用的有串联逆变器、并联逆变器以及单相桥式逆变器等。
1.串联逆变器串联逆变器是将多个逆变单元串联在一起，通过分时工作的方式实现高电压输出。
它能够实现更高的输出功率和电压，适用于大容量的光伏发电系统。
2.并联逆变器并联逆变器是将多个逆变单元并联在一起，实现总输出功率的叠加。
它具有输出功率分散、可靠性高的特点，适用于小功率的光伏发电系统。
3.单相桥式逆变器单相桥式逆变器是采用单相桥式整流电路和逆变电路，能够实现交流输出。
它结构简单，适用于小功率的光伏发电系统。
选取逆变器的拓扑结构时，需要考虑光伏电池板的输出电压和功率以及电网的要求。
不同的拓扑结构有不同的特点和适用场景，设计者需要根据具体需求选择最合适的拓扑结构。
在硬件设计中，光伏并网逆变器的主要电路包括：整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路等。
1.整流电路：用于将光伏板输出的直流电转换为交流电。
常见的整流电路包括单相全波桥式整流电路和三相全波桥式整流电路等。
2.滤波电路：用于去除转换过程中产生的谐波和噪声，保证逆变器输出的电流和电压的纯净度。
常见的滤波电路有LC滤波电路和LCL滤波电路等。
3.逆变电路：用于将直流电转换为交流电，并注入电网。
常见的逆变电路有全桥逆变电路和半桥逆变电路等。
4.控制电路：用于控制逆变器的输出电流和电压，以及保护逆变器的安全运行。
控制电路通常包括微控制器、驱动电路、保护电路等。
在硬件设计过程中，需要选取合适的元器件和电路参数。
如选择功率器件时需要考虑功率损耗、开关速度等因素；选择电容和电感时需要考虑峰值电流和谐振频率等因素。
同时，还需要设计合理的散热系统来保证逆变器的温度和性能稳定。
总而言之，光伏并网逆变器的硬件设计和拓扑结构是实现光伏发电系统有效注入电网的关键。
合理的硬件设计和拓扑结构能够提高逆变器的效率和可靠性，从而提高光伏发电系统的整体性能。
三相光伏并网逆变器的控制算法
５ ９
文 章编 号 ：０ ４— ８ Ｘ（０ ２ ０ ０ ５ ｏ １０ ２ ９ ２ １ ） ３— ０ ９一 ３
三 相 光伏 并 网逆 变 器 的 控 制 算 法
郭迎辉 封淑亭 ，
（ ． 定供 电公 司 ， １保 河北 保 定
摘
０ １５ ；． 家庄供 电公 司 ， ７ ０ １２ 石 河北 石 家庄 ０ ０ ５ ） ５ ０ １
ｇ一ｏ （ ｉｉｉ ５ ｓｑ ） ；一ｅ ｔｄ ）＋ Ｌ
一
ｉ）＋ｏ ｌ ＋ｅ ｑ ｔ ｄ ｑ Ｌ
３ 基 于 电 网 电压 定 向的 矢 量 控 制
电压 定 向控制 策 略具 有 开关 频率 固定 利 于 网侧滤
由式 （ ） 见 ， ｄ ｑ轴 电流 分别 进行 Ｐ 调节 ， ５可 对 、 Ｉ 分 别 加上 电网 电网 的 ｄ ｑ轴 分 别 ， 分 别 加 上 交 叉 耦 合 、 并
福 岛核泄 漏事 故发 生 后 ， 仅 １本 国 民对 核 电站 失 去 不 ３
制策 略进 行 了深入 研究 。
２ 三相光伏逆变器拓扑结构及 ｄ ｑ模型
为讨论 方便 ， 文 讨论 的光 伏 并 网逆 变器 控 制 策 本 略不 涉及 有关 Ｍ Ｐ Ｐ Ｔ的 控制 ， 只研 究 其 中并 网逆 变 而 器 的变 流控 制策 略 。 图 １中 ， 、 、 为 逆 变器 交 流 侧 输 出 电压 ； ｉ
要 ： 析 了三相 光 伏 并 网逆 变器 的电路拓 扑 结 构、 学模 型和控 制 结构 。控 制 结构采 用 同步旋 转 坐标 系下的 分 数 基 于 Ｐ 控制， Ｉ 采用 电压外环和电流 内环双闭环控制 ， 实现有功功率与无功功率解耦控制， 能够灵活方便地实现单
三相光伏并网逆变器拓扑结构和其控制方案
袁同浩 13721244
主要内容
一 三相并网光伏逆变器基本拓扑及其控制方案 二 中点钳位式逆变器拓扑结构及其控制方案 三 H桥级联式逆变器拓扑结构及其控制方案 四 直流母线式逆变器拓扑结构及其控制方案
三相并网光伏逆变器基本拓扑及其控制方案
L1
VD1
V1 V3 V5
C1
C2
V7
PV
V1
V3 V5
L
V4
V2 V6
C
直流母线式三相光伏并网逆变器
谢 谢!
H桥级联式逆变器拓扑结构及其控制方案
另一种H桥级联式三相光伏并网逆变器
H桥级联式逆变器拓扑结构及其控制方案
阶梯波控制的SPWM
H桥级联式逆变器拓扑结构及其控制方案
混合H桥级联式三相光伏并网逆变器
直流母线式逆变器拓扑结构及其控制方案
L1
VD1
C1
C2
V7
PV
L1
VD1
C1
C2
V7
PV
L1
VD1
U/V
环境参数不变时
光照变化时变化时
三相并网光伏逆变器基本拓扑及其控制方案
输入控制 输出控制
采用电压源型控制
若以电流源方式控 制逆变器，需要在 直流侧串联大电感。 导致系统响应变慢。
采用电流源型控制
输出电压被电网电 压钳位住，控制复
杂精度低。
中点钳位式逆变器拓扑结构及其控制方案
L1 VD13
V1
L
C1
C2
V7
PV
V4 V2 V6
C
三相光伏并网逆变器基本拓扑
三相并网光伏逆变器基本拓扑及其控制方案
光伏并网逆变器设计方案讲解
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。
三相光伏并网逆变器的研究
三相光伏并网逆变器的研究一、本文概述随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的推进，光伏发电作为清洁、可再生的能源形式，其重要性日益凸显。
三相光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其性能直接影响到光伏电能的转换效率和并网运行的稳定性。
因此，对三相光伏并网逆变器的研究具有重要的理论价值和现实意义。
本文旨在全面深入地研究三相光伏并网逆变器的关键技术、工作原理、控制策略以及并网性能优化等方面。
文章将介绍三相光伏并网逆变器的基本结构和功能，包括其主要组成部件和工作原理。
接着，将重点探讨三相光伏并网逆变器的控制策略，包括最大功率点跟踪（MPPT）技术、并网电流控制技术以及孤岛检测技术等。
文章还将分析三相光伏并网逆变器的并网性能优化方法，包括提高电能转换效率、降低谐波污染、增强并网稳定性等方面的研究。
通过本文的研究，旨在为三相光伏并网逆变器的设计、制造和应用提供理论支持和实践指导，推动光伏发电技术的进步和发展，为实现全球能源可持续发展做出贡献。
二、三相光伏并网逆变器的基本原理三相光伏并网逆变器是将光伏电池板产生的直流电能转换为符合电网要求的三相交流电能并直接馈送到电网的电力电子设备。
其基本原理涉及电能转换、功率控制、并网同步以及电能质量控制等多个方面。
光伏电池板在光照条件下产生直流电能，这个直流电压和电流随光照强度和环境温度的变化而变化。
三相光伏并网逆变器的主要任务是将这种不稳定的直流电能转换为稳定的三相交流电能。
在转换过程中，逆变器首先通过功率变换电路将直流电能转换为高频交流电能。
功率变换电路通常由多个开关管组成，通过控制开关管的通断，实现对直流电能的斩波和控制。
高频交流电能经过滤波电路滤波后，变为平滑的交流电能。
接着，逆变器通过并网控制电路实现与电网的同步，并将转换后的交流电能馈送到电网。
并网控制电路通过检测电网的电压和频率，控制逆变器的输出电压和频率与电网保持一致，从而实现并网。
三相光伏并网逆变器还具备电能质量控制功能。
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三相光伏并网逆变器的设计毕业设计开题报告1 选题的目的和意义随着社会生产的曰益发展，对能源的需求量在不断增长，全球范围内的能源危机也日益突出。
地球中的化石能源是有限的，总有一天会被消耗尽。
随着化石能源的减少，其价格也会提高，这将会严重制约生产的发展和人民生活水平的提高。
可再生能源是满足世界能源需求的一种重要资源，特别是对于我们这个人口大国来讲更加重要。
其中太阳能资源在我国非常丰富，其应用具有很好的前景。
光伏并网发电系统是通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，并通过并网逆变器将直流电变为与市电同频同相的交流电，并回馈电网。
存阳光充足时，太阳能发出的电可供使用，而不使用市网电；在阳光不充足或光伏发电量达不到使用量时，由控制部分自动调节，通过市网电给予补充。
此系统主要用于输电线路调峰电站以及屋顶光伏系统。
光伏并网发电系统的核心技术是并网逆变器，在本文中对于单相并网逆变器硬件进行了建摸及设计。
给出了硬件主回路并对各部分的功能进行了分析，同时选用Tl公司的DSP芯片TMs320F2812作为控制CPU，阐述了芯片特点及选择的原因。
并对并网逆变器的控制及软件实现进行了研究。
文中对于光伏电池的最大功率跟踪(MPPT)技术作了闸述并提出了针对本设计的实现方法。
最后对安全并网的相关问题进行了分析探讨。
2 本选题的国内外动向太阳能光伏并网发电始于20世纪80年代，由于光伏并网逆变器在并网发电中所起的核心作用，世界上主要的光伏系统生产商都推出了各自商用的并网逆变器产品。
这些并网逆变器在电路拓扑、控制方式、功率等级上都有其各自特点，其性能和效率也参差不齐。
目前在国内外市场上比较成功的商用光伏并网逆变器主要有以下几种：1．德国SMA公司的Sunny Boy系列光伏逆变器艾思玛太阳能技术股份公司(SMA SolarTechnology AG)是全球光伏逆变器第一大生产供应商，并引领着全球光伏领域的技术创新和发展。
该公司推出的Sunny Boy系列光伏组串逆变器是目前为止并网光伏发电站最成功的逆变器，市场份额高达60％。
其在国内的典型工程包括大兴天普“50kWp大型屋顶光伏并网示范电站"、深圳国际园林花卉博览园1MWp光伏并网发电工程等。
2．奥地利Fronius公司的IG系列光伏逆变器Fronius是专业生产光伏并网逆变器和控制器的高新技术企业，光伏并网逆变器实力排名世界第二。
目前该公司的市场主要在欧洲和北美，在国内参与的工程还比较少。
3．美国Power-One公司的AURORA系列光伏逆变器Power-One(宝威)是世界知名的电源供应商，该公司于2006年通过收购Magnetek而进入新能源领域。
在2008年底，该公司已与云南无线电有限公司签署了光伏并网逆变器项目合作协议，将对推动我国光伏产业的发展做出积极贡献。
4．阳光电源的SunGrow系列光伏逆变器作为国内最大的光伏逆变器提供商，阳光电源始终专注于可再生能源发电产品的研发、生产，其产品主要有光伏发电电源、风力发电电源、回馈式节能负载、电力系统电源等。
阳光电源先后成功参与了北京奥运鸟巢、上海世博会、三峡工程、上海临港大型太阳能光伏发电项目、西班牙Malaga 5MW大型光伏电站等重大工程。
到目前为止，阳光电源还是国内唯一一家取得CE认证的光伏发电设备提供商，该公司产品已成功进入西班牙、意大利等对并网技术要求十分严格的欧洲市场。
相对国内同行，其技术领先优势明显。
除以上公司外，能提供成熟的商用光伏并网逆变器的厂家还很多，如加拿大的Xantrex公司、德国康能(Conergy)集团，国内的北京索英电气、南京冠亚电源等。
同时，国内许多高校和研究机构也长期致力于光伏发电技术领域的研究工作，其中中科院电工所在在光伏并网发电系统的开发和工程应用上取得了很大进展，合肥工业大学能源研究所在光伏水泵系统、太阳能光伏并网发电系统及光伏照明系统方面都进行了深入的研究，上海交通大学能源研究院在太阳能与建筑节能、中山大学太阳能系统研究所在太阳能材料和太阳电池技术、光伏建筑一体化、太阳能半导体照明等方面都进行了广泛而深入的研究。
清华大学、北方交通大学、山东大学等院校也在光伏发电领域开展了大量的研究和开发工作。
光伏并网逆变器市场的竞争也越来越激烈，技术和价格优势己成为产品的核心竞争力。
相对于国外逆变器厂家，国内厂商除了在价格上具有一定优势外，在技术上差距还比较大，对国外产品进行模仿的痕迹还十分明显。
因此有必要继续对光伏并网逆变器及并网发电技术进行深入的研究，这对提高光伏发电系统的性价比，降低系统造价，提高国内厂商核心竞争力有重要作用，对推动光伏市场的发展也具有积极影响。
3. 论文的主要内容和重点本文研究分析单相光伏并网逆变器的工作原理并得出总体的设计方案及各部分控制单元的控制策略。
前级DC-DC环节部分采用中心差分的电导增量法来实现最大功率跟踪（MPPT），并建立MATLAB仿真模型，对该方案进行仿真验证。
研究分析并网逆变器主电路的拓扑结构，并对其建立相关的数学模型，釆用虚拟磁链矢量定向的控制技术，引入虚拟磁链观测器，通过观测电网角度，实现并网控制。
通过Matlab/Simulink对单相光伏并网逆变器进行仿真，验证所设计的单相光伏并网逆变器的可行性。
4. 实验方案的设计1 比较研究分析光伏并网逆变器的控制方式。
2 建立虚拟磁链观测器数学模型。
3 利用Matlab/Simulink对单相光伏并网逆变器系统进行建模仿真。
5. 预期达到的水平和目标(1)详细分析了以全桥DC-DC电路为前级的两级式高频隔离光伏并网逆变器的设计过程，对系统的主电路、控制电路的工作原理进行了深入分析。
(2)在分析了太阳电池的工作特性基础上，结合传统的MPPT控制方法，对基于移相全桥电路的MPPT控制进行了研究，并对算法在DSP中的实现做了详细分析。
(3)对逆变器输出级进行了详细分析，建立了状态空间模型方程，给出了系统的传递函数，并详细分析了T型滤波器的原理及电网电压对系统的影响，同时对输出电流的数字PI控制进行了深入研究。
(4)设计了光伏并网逆变器人机交互子系统。
对系统的软件设计过程进行了详细的分析和讨论。
在文章最后，对整个系统进行了实验验证，实验结果表明了设计方案的可行性。
6. 存在的主要问题和技术关键(1)太阳电池的最大功率点跟踪是提高效率的最重要手段，本文对基于移相全桥电路的MPPT跟踪方法仅进行了理论上的分析。
在实际实验时，需要对该方法在不同环境、不同地区的跟踪精度做长期的观察，由于实验条件的限制，本文未能完成该部分工作。
(2)目前提出的关于并网逆变器输出控制的方法多种多样，本文仅仅讨论了其中一种，对于其他各种控制技术还需进行深入的讨论，对各种控制方法的优劣性需要进行详细的对比分析。
(3)光伏并网系统实际上是一种分布式发电系统。
系统运行时必然会对配电系统和大电网造成一定的影响，尤其光伏系统功率较大时，其对电网稳定性的影响将更加突出。
因此，研究分布式发电系统对电网的影响，对推广光伏应用具有重要意义。
(4)随着光伏技术的发展，具有功率调节及无功补偿功能的光伏并网系统对于改善电网电能质量、减轻电网负担具有重要意义，是光伏发电技术大规模应用的一个重要方向.7参考文献[1]杨海柱．金新民．最大功率跟踪的光伏并网逆变器的研究.【J】．北方交通大学，2004(4)．[2]陈兴峰．曹志峰．许洪华等．光伏发电的最大功率跟踪算法研究【J】.可再生能源，2005(1)．[3]罗力.单相数字式光伏并网逆变器的研究与设计【D】.广东：中山大学，2009．[4]吴理博．光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现【D】．清华大学．2006．[5]王飞．单相光伏并网系统的分析与研究【D】.合肥工业大学．2003．[6]崔容强，赵春江，吴达成．并网型太阳能光伏发电系统【M】．北京.化学工业出版社，2007，1-4．[7]张敏.10kW太阳能光伏并网发电系统的研究【D】.安徽.安徽理工大学，2011.[8]舒杰，傅诚，陈德明，沈玉棵．高频并网光伏逆变器的主电路拓扑技术【M】．电力电子技术，2008，42.79-82．[9] 赵争鸣,刘建政,孙晓瑛,等. 太阳能光伏发电及其应用【M】.北京.科学出版社, 2005:203-231.[10]吴海涛,孔娟,夏东伟．基于MATLAB/Simulink的光伏电池建模与仿真．青岛大学学报，2006，21(4).74-77．[11]王岩．光伏发电系统MPPT控制方法的研究【D】．华北电力大学，21-40，2007．[12]Hasan.K.N, Haque.M.E.,Negnevitsky.M.An improved maximum power point trackingtechnique of the photovoltaic module with current mode control. AUPEC09 - 19th Australasian Universities Power Engineering Conference.2009.[13]Cabal.C，Alonso.C，Cid-Pastor.A. Adaptive digital MPPT control for photovoltaicapplications【J】.IEEE International Symposium on Industrial Electronics . 2009.P2414-P2419.。