单相双级式光伏并网逆变器
单相光伏并网逆变器控制策略研究
单相光伏并网逆变器控制策略研究
随着能源需求的快速增长和环境保护意识的提高，太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注和应用。
而光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其控制策略的研究对于提高光伏发电系统的性能和效率具有重要意义。
在单相光伏并网逆变器的控制策略研究中，首先需要考虑的是逆变器的稳定性和可靠性。
在逆变器设计中，采用合适的控制算法，能够有效提高逆变器的稳定性，减少系统的故障率。
同时，还需要考虑逆变器的输出电压和电流的波形质量，以保证光伏发电系统的输出功率稳定和高效。
另外，单相光伏并网逆变器的控制策略研究还需要关注逆变器的响应速度和动态性能。
在光伏发电系统中，由于天气变化等原因，光伏电池的输出功率会发生变化，因此逆变器需要具备快速响应的能力，以实现对光伏电池输出功率的有效控制。
此外，单相光伏并网逆变器的控制策略还需要考虑并网电网的要求。
在并网过程中，逆变器需要满足电网的电压和频率的要求，同时还需要具备对电网电压和频率的检测和保护功能，以确保光伏发电系统与电网之间的安全运行。
最后，单相光伏并网逆变器的控制策略还需要考虑逆变器的效率和功率因数。
在光伏发电系统中，逆变器的效率和功率因数
直接影响系统的发电效率和经济性。
因此，在控制策略的设计中，需要综合考虑逆变器的效率和功率因数的优化。
综上所述，单相光伏并网逆变器的控制策略研究涉及逆变器的稳定性、波形质量、响应速度、动态性能、并网要求、效率和功率因数等多个方面。
通过合理设计和优化控制策略，能够提高光伏发电系统的性能和效率，进一步推动光伏发电技术的发展和应用。
单相两级式非隔离型光伏并网逆变器的研制
的 问 题 ． 此 无 污 染 的 绿 色 可 再 生 能 源 发 电 具 有 广 因
前级 为 ｂ ｏｔ Ｄ — Ｃ变换 器 、 级为 Ｈ 桥 的两级 ｏｓ型 Ｃ Ｄ 后 式结 构 。
１ 光伏 并 网逆 变 器 系统 构 成
仿 真分析 。工频 隔离 结构 的光 伏并 网逆变 器 由于 工 频 变压 器 的 体 积 庞 大 ， 最 大 功 率 跟 踪 控 制 、 变 且 逆
输 出波形 控 制 、 位 同步 等控 制 目标 均要 求 在 一个 相 环 节 中得 到 实 现 ， 法 相 对 较 复 杂 ， 算 因此 本 文选 取
工作 正常 ， 到 了预 期 目的 。 达
关 键 词 ： 伏 ； 网 ； 变器 ； 隔 离型 光 并 逆 非 中图 分 类 号 ： Ｍ ４ ． Ｔ ３ ４１ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ＣＮ１ —１ ２ ２ １ ） ２ ０ ２ — ５ ２ ４ ０（ ０ ０ — ０ ９ ０ １
因此 ， 可选 取滤 波 电感量 为 ２ｍ 实 际 中升压 Ｈ，
电 感 也 选 取 为 ２ｍＨ。
２ 硬件设计
本系统 的输入 电压为 ２ ０ ６ ０Ｖ。额 定功 率为 ０ ～ ０
３ｋ ， 大 输 入 电 流 为 １ Ｄ — Ｃ部 分 的 开 关 频 Ｗ 最 ５Ａ。 Ｃ Ｄ
２５ 均压 电阻 、 ． 吸收 电容 的选 取
全 满 足本 系 统 设 计 要求 。而 且 本模 块 具 有 保护 功
３ 软件 设 计
主控芯 片采用 Ｔ 公 司 的 Ｔ ３ ０ ２ １ Ｓ Ｉ ＭＳ ２ Ｆ ８ ２Ｄ Ｐ作 为 核心 处 理器 ， 软件 平 台 采用 Ｃ Ｓ ． ， Ｃ ３３ 为达 到 代 码
基于DSP的两级式光伏并网逆变器的设计
Ｗ ＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ — ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｗ ＡＮＧ Ｍｉ ａ ｎ — ｈ ｕ ａ ， Ｊ Ｉ ＮＧ Ｋａ ｉ — ｋ ａ ｉ ， Ｗ ＡＮＧ Ｒｕ ｉ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＥ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｘ ｉ ’ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｎｄ ａ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ５ ４ ， Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
关键词 ： 最大功率点跟踪 ； 双环控制 ； 数 字锁 相 ； 光 伏 并 网 系统
中图分类号 ： ＴＭ６ ５ １ 文献标识码 ： Ａ
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｔｗｏ Ｔｙ ｐ ｅ ｏ ｆ Ｐｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ Ｇｒ ｉ ｄ－ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ Ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＤＳ Ｐ
ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ，ｉ ｔ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｏ ｆ Ｂｏ ｏ ｓ ｔ ＤＣ ／ ＤＣ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
光伏单相逆变器并网控制技术研究
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。
光伏并网系统结构及单相并网逆变器并网控制方法
光伏并网系统结构及单相并网逆变器并网控制方法1.1 光伏并网系统结构分析光伏并网系统的结构方面其主要是通过并网逆变器以及光伏阵列等继电爱护装置所构成，并网逆变器主要是把光伏电池所发的电能逆变成正弦电流并入到电网当中，而电压型的逆变器则是通过电力电子开关器件连接电感所构成，并且是通过脉宽调制形式来向电网进行送电的。
其中的光伏列阵构成要素则是在并网系统当中比较重要的部件，主要就是把光能转换成电能;除此之外还有掌握器以及继电爱护装置，前者是光伏发电系统的核心部件，掌握器主要是对光伏电池最大功率点跟踪掌握，保证电能间的平衡，而后者则是对光伏系统以及电力网平安性的保证。
1.2 单相并网逆变器并网掌握方法探究为能够将并网逆变器的性能得到有效提升，对并网掌握的方法主要就是电流跟踪掌握方法，在这一方法中的电流滞环掌握法是较为常用的。
在电流滞环掌握方法的原理上主要就是把实际电流信号和所需给定指令电流信号加以比较，假如是输出电流处在正弦波上半周期电流信号比滞环电流限定上限大，就可通过T2、T3管进行导通，这样就能够使得电流信号由此而减小。
滞环电流的掌握系统主要就是双闭环结构，其外环是直流电压掌握环，而内环则是沟通电流掌握环，滞环电流掌握核心就是通过电流差值进行掌握开关管的占空比，所以在实时性方面就能够有讲好的呈现。
再有就是固定开关频率法，这一掌握方法主要是将所给定正弦参考电流信号和实测电流信号进行比较，在得到的误差经过电流掌握器进行处理之后和固定频率三角波信号实施比对，产生谐波的频率在固定开关频率掌握作用下是固定的，可通过设计对某频段滤波器使其频段谐波能够最大化衰减，这一方法功率管开关的消耗也相对较少。
虽然这一掌握方法有着肯定的缺陷但经过优化就能够解决实际的问题，主要是在之前的基础上进行添加电压前馈，从而来让电流无差时保持输出的状态，最终产生所需要的信号。
浅论单相双级式光伏并网逆变器
以Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｌ Ｆ ２ ４ ０ ７为 例 ，由光伏 阵列 ， Ｄ Ｃ ／ Ａ Ｃ逆 变 环节 ， Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ 变 换环 节 ， 隔 离 变 压器 还 有 负 载构 成 系统 。Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ用 来 完 成 光伏 阵 列 ＭＰ Ｐ Ｔ控 制 ， Ｄ Ｃ ／ Ａ Ｃ完 成 直 流逆 变 为 交 流 。 随后 还 要 完 成 系 统并 网运行 。 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 升 压 电路 用 在 前级 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ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 。电池 阵列 输 出 电流 ， 要 根 据输 入 的 电 压 开 关所 占空 比 。后级 Ｄ Ｃ ／ Ａ Ｃ逆 变 器 用 了全 桥 逆 变 ， 能 够 反 向续 流 。 可 以在 主 电路 配有 工 频 变压 器 来 保 障 与 电 网 电压 的 匹 配 ， 并 且 和发 电 系统 隔离 开 。 在 整个 系统 里 ，太 阳 能 电 池可 以输 出额 定 ５ ０ 一 Ｉ Ｏ Ｏ Ｖ 的 直 流 电 压， 并通过 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ转 换 成 ４ ０ ０ Ｖ的直 流 电 ， 再通过 Ｄ Ｃ ／ Ａ Ｃ得 到 ２ ２ ０ Ｖ 的交 流 电 ， 这 样 和 电 网 电压就 同频 同相 了。 ２ 太 阳 能 电池 特征 和 模 拟 电路 太 阳能 板是 由许 多 电池 板 组成 的 ， 每 个 电池 都 是 Ｐ — Ｎ截 面 的 半 导体 ， 可 以直接转换光能 。当其电池输 出电压最 大的时候 ， 功率很 小， 在特定光强和环境温度下 ， 必 须 使 其 在 特 定 电压 或 者 电 流之 下 才 可 以输 出最 大功 率 。 ｌ 对 太 阳能 电 池进 行 ＭＰ 实验 ， 用 直流 电和 可 变 电 阻模 拟其 输 出特 性 的 曲线 ， 电压 来 模 拟 太 阳能 电 池输 出 电 压 ， 设 置 功率 变换 电 路， Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ变换 器 用 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 变换 器 。对光 伏 发 电 系统 来 说 ， 如 果 阵 列 输 出 电 流不 能 连续 ， 就会 造成 能 量 的部 分 损 失 。 并且 ， 大 多光 伏 阵 列 输出电压 比较低 ， 而负载则需要 在较 高电压下 工作 ， 所 以需要 电压 提 升 和输 入 电流 要连 续 工作 的 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 电路才 能 完 成 这个 光 伏 系 统 的 ＭＰ Ｐ Ｔ控 制 器 。 ３ ＭＰ Ｐ Ｔ和变 换 器 的控 制 可 以用 一 种 变 步 长 的 占空 比扰 动法 来 实 现 此 项 Ｍ Ｐ Ｐ Ｔ的功 能 ， 其 工 作 原 理 为 ：对 太 阳 能 电池 在 不 同工 作 地 点 进 行 检 测 其 输 出 功 率， 然后对 比， 找 出其 确 定 日照 与 温 度条 件 下 输 出 最 大 功 率 的 时 候 所 相 对 的 占空 比。方 法有 两 种 ： ３ ． １让 电池 在 某个 确 定 占空 比工作 ，检 测输 出功 率 ，以定 步 长 ｕ 扰动 Ｐ ＷＭ信号 的占空 比。将输 出功率铅华 和扰 动前 的进行 对 比， 如果值变大 ， 表示扰动的方 向无误 ， 如果值减小 ， 则 把反方 向 Ｌ ｌ 为步长再次扰动。直到功率得 出最大值 。 ３ ． ２设置一个功率 Ｐ ｘ 作 为一 个 起 始 值 ，然 后 选 择 较 小 的 步 长 Ｌ ２ ， 搜索的方法与 １ 相 同， 直到找出最大值 （ 最大功率点 ） 。以此类 推， 等到步长减小为最小单位的时候则可以找到最大功率点 Ｐ ｖ 。 此外需要注意 ， 如果 Ｐ ｎ ＝ Ｐ ｎ 一 １ ， 就 是 二 者 是 最 先 搜 出 的 最 大 功 率点 ， 需要停 止搜索 ， 然后进行下一轮。 与传统 占空比扰动法比起来 不 同之 处 为 ， 每 当 找 到最 大 功 率 点 Ｐ ｍ之 后 ， 不 能进 行扰 动 了第１ ０ 期ｆ 科技创新与应用
两级式单相光伏逆变器输入电压二倍频纹波抑制
第37卷第5期 20le Energy Resources
Vol.37 No.5 May 2019
两级式单相光伏逆变器输入电压 二倍频纹波抑制
许 骥I,段冰莹I,张梦纯I,秦岭I,谢少军2,候虚虚3
(1.南通大学电气工程学院，江苏南通226019； 2.南京航空航天大学自动化学院，江苏南京211106； 3.南京矽力杰半导体技术有限公司，江苏南京210042)
摘要：两级式单相光伏并网逆变器的输人电压呈二倍电网频率的脉动，使最大功率点跟踪效率严重下降。文 章深入研究了基于直流母线电压前馈控制的输入电压二倍频纹波抑制策略。首先分析了输入电压二倍频纹波 产生机理，然后构建了光伏变换器的小信号模型，并从闭环音频敏感系数的角度推导出前馈控制器的表达式 。 最后，通过一台280V-A的实验样机验证了理论分析的正确性。 关键词：并网逆变器；最大功率点跟踪；二倍频纹波抑制；音频敏感系数；电压前馈 中图分类号：TK81 文献标志码：A 文章编号：1671-5292(2019)05-0683-05
输入电压存在DLFR分量的根本原因是直流 母线电压的二倍频扰动。对输入扰动信号进行前 馈控制能够有效抑制该扰动信号对系统输出信号
影响。文献［8］,［9］引入输出电压前馈用来抑制输 入侧的DLFRO文献［8］采用输入电压直接占空比
单相光伏并网逆变器的研究
１ 引 言 随 着传 统能 源 的 日益 枯 竭 ， 球 面 临 严 重 的 能 全
源危 机 ， 同时 ， 量使用 化 石燃料 给 环境 带来严 重危 大 害 。要 解决 能源 问题 ， 能依 靠 大 规 模 地 开 发 利用 只
４０ ０ Ｖ左 右 。最 大 功率 点 跟 踪 就 是 根据 太 阳能 电池
的伏 安 特 性 ， 调节 Ｂ ｏｔ 路 的 占空 比来 调 节 太 阳 ｏｓ 电 电池 的工作 电压 ， 而保 证 太 阳 能 电池 板始 终 工 作 从
在 最大 功率 点处 。
２ ２ ＤＣ ＡＣ 单 元 ． ・
第３ ２卷 第 ２期
２１ ０ ３年 ４月
电 工 电 能 新 技 术
Ａｄ ａ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｅ ｔｉ ａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ｅｎ ｒ ｙ ｖ ｎｃ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆＥｌｃ ｒｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｅ ｇ
Ｖｏ ． ２，Ｎｏ ２ １３ ． Ａｐｒ ２ ３ ． ０１
在 此基础 上 以 Ｔ ３ ０ ２ ０ ＭＳ ２ Ｆ ４ ６和 ＩＭ 为硬件 核心 ， Ｐ 研制 出 了 ５ Ｗ 的 实用化 产 品样 机 ， 场运行 结果 ｋ 现
表 明所提 出的控 制方 ；光伏 并 网 ；最大功 率 点跟踪 ； 孤 岛效应 逆 反
单 相 光 伏 并 网逆 变 器 的研 究
李 练 兵 ，王 同广 ，孙 鹤 旭
（ 河北 工业 大 学控 制 学 院 ， 津 ３ ０ ３ ） 天 ０ １０ 摘 要 ： 绍 了单 相 并 网逆 变 器的软硬 件控 制 回路 ， 介 包括 两级 式 单相 光 伏 系统拓 扑 结构 和 最 大功 率
单相光伏并网逆变器的研究
单相光伏并网逆变器的研究引言：随着全球对可再生能源的需求不断增长，太阳能作为一种最为常见和可再生的能源之一，被越来越广泛地应用于电力领域。
并网逆变器作为太阳能发电系统中的重要组成部分，扮演着将太阳能电能转换成可供电网使用的关键角色。
在其中，单相光伏并网逆变器作为逆变器的一种特殊形式，具有其独特的优势和挑战。
本文旨在探讨单相光伏并网逆变器的研究进展和未来发展方向。
一、单相光伏并网逆变器的基本原理单相光伏并网逆变器是将太阳能电池板产生的直流电能转换成交流电能，并实现与电力网的无缝连接。
其基本原理如下：首先，通过光伏阵列将太阳辐射转换成直流电能；然后，将直流电能输入给逆变器；逆变器通过PWM控制或其他技术将直流电转换成交流电，最终与电力网相连接。
二、单相光伏并网逆变器的关键技术1.MPPT算法最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）是光伏并网逆变器的核心技术之一，主要用于提高系统的能量利用率。
MPPT算法能够根据光照强度和温度变化追踪光伏阵列的最大功率点，从而使得光伏阵列的输出功率最大化。
2.电网互感器设计3.低谐波控制技术光伏并网逆变器的运行可能会引起一些电网发生谐波，噪声等问题。
因此，低谐波控制技术在单相光伏并网逆变器的研究中显得尤为重要。
现有的低谐波控制技术包括多级逆变器、谐波滤波器等，旨在减小谐波和噪声对电力网的影响。
三、单相光伏并网逆变器的应用和发展趋势在未来的发展中，单相光伏并网逆变器将会朝着以下几个方面发展：1.提高逆变器的效率和电能质量，以提高发电系统的整体性能。
2.发展更智能化和自适应的MPPT算法，以提高能源利用率。
3.发展更为紧凑和轻便的设计，以适应各种场景的需求。
4.加强逆变器与电力网的通信和控制能力，以实现更高效的能量管理。
结论:单相光伏并网逆变器作为太阳能发电系统的重要组成部分，具有广阔的应用前景。
通过MPPT算法、电网互感器设计和低谐波控制技术等的不断创新，单相光伏并网逆变器在提高能源利用率、提高发电系统效率等方面取得了显著的研究进展。
单相光伏并网逆变器的分析
单相光伏并网逆变器的分析[摘要]伴随能源危机日益严重化，为更好地摆脱这一困境，便需积极开发及运用更多的绿色能源。
目前太阳能已被有效应用至光伏并网的发电领域，而并网式逆变器则属于其中的一个重要装置。
为更好地实现对光伏并网的逆变器有效控制。
本文主要对单相的光伏并网逆变器整个系统设计开展深入研究，期望为今后更好地开展此方面设计优化及其应用研究提供有价值的指导或者参考。
[关键词]光伏并网；单相；逆变器；前言：伴随新能源科技持续地进步发展，对光伏并网逆变器提出更高的设计应用要求，为更好地落实光伏并网逆变器相关设计开发及其应用工作，对单相光伏并网逆变器开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。
1、光伏式逆变器光伏式逆变器，属于太阳能的光伏发电当中所应用一种逆变器，能够把太阳能电池所产生直流电，经电力电子式变换技术，促使其被转换成为可以直接并网及负载的相应交流能量，属于光伏系统当中重要部件[1]。
在一定程度上，光伏并网逆变器属于光伏电池和电网重要的一个接口装置，把光伏电池电能有效转换成为交流电能后，传输至电网当中，对于光伏并网整个发电系统所起到作用较为突出。
2、系统设计2.1在总体构思层面单项光伏并网逆变器，内含信号采样、L滤波、逆变器的驱动、硬件控制等电路，还有DSP单元、隔离变压装置、辅助电源等。
硬件控制当中的电路属于系统最为重要的构成部分，硬件电路实际运行期间所产生相应的SPWM波，可以持续驱动着IGBT，以至于PID实现有效调节[2]。
PID单元在功能上，以锁相为主，其可针对电网电压予以采样输出，与电压呈正弦波实现向着至硬件的控制电路同步传送。
针对采样电路，其以电压电流相应霍尔传感系统装置为基础，有效采集电力电压和并网的电流；针对驱动电路，其能够加工处理好硬件控制相应电路实际输出的信号，对IGBT产生一定的驱动作用；针对滤波电路，则设为单电感形式的滤波。
为能够让逆变器实现有效地并网运行，便需基于电压源位置电流控制，有效控制逆变器实际所输出的电流，并实现对电压相位与其频率的跟踪控制，呈正弦形式持续输出幅值，并网总体功率因数将得以提高，相位与其频率控制整个过程相对简单，以硬件电路为基础，能够实现快速的速度控制操作响应，且能够更好地发挥DSP系统功能。
光伏逆变器简介完整版
（2）现代控制理论的控制策略：
1、多变量状态反馈控制 多变量状态反馈控制的优点在于可以大大改善系统的动态品质，因为 它可以任意的配置系统的极点，但是建立逆变器的状态模型时很难将负载 的动态特性考虑在内，所以，状态反馈只能针对空载或假定负载进行，对 此应采用负载电流前馈补偿，预先进行鲁棒性分析，才能使系统有好的稳 态和动态性能。 2、无差拍控制 无差拍控制的基本思想是将给定的正弦参考波形等间隔的划分成若干 个周期，根据每个采样周期的起始值采用预测算法计算出在采样结束时
图2 高频环节逆变原理图
单相逆变电路拓扑的介绍：
实现逆变有很多种典型的电路拓扑，主要有推挽逆变拓扑、半桥 逆变拓扑、全桥逆变拓扑三种，下文将对这三种拓扑进行介绍。
推挽逆变拓扑：
图3 所示的推挽电路只用两个开关元器件，比全桥电路少用了 一半的开关器件，可以提高能量利用率，另外驱动电路具有公共地， 驱动简单，适用原边电压比较低的场合，但由于本身电路的结构特点， 推挽电路拓扑无法输出正弦电压波形，只能输出方波电压波形，适用 于1KW 以下的方波电压方案。
按逆变器输出电压或电流的波形分可分为： （1）方波逆变器
方波逆变器输出的电压波形为方波，此类逆变器所使用的逆变电 路也不。设计功率一般在百瓦至千瓦之间。 方波逆变器的优点是：线路简单，维修方便，价格便宜。 缺点是方波电压中含有大量的高次谐波，在带有铁心电感或变压 器的负载用电器中将产生附加损耗，对收音机 和某些通讯设备有干 扰。此外，这类逆变器还有调压范围不够宽，保护功能不够完善，噪 声比较大等缺点。
（3）正弦波逆变器
正弦波逆变器输出的电压波形为正弦波 正弦波逆变器的优点是：输出波形好，失真度很低，对收音机及通讯设备 干扰小，噪声低。此外，保护功能齐全，整机效率高。
单相光伏并网逆变器的研制的开题报告
单相光伏并网逆变器的研制的开题报告一、选题背景随着全球资源的日益减少和环境问题的不断加剧，人类不断寻求替代能源的方法，阳光资源是一种十分丰富的能源资源，对于发挥太阳能的最大效用，光伏发电技术在近年来得到了广泛的应用发展。
光伏发电中并网逆变器是一个核心部件，它承担了太阳能电池板发出的直流电转变成交流电并向公共电网并网的重要技术任务，同时逆变器的输出与电网的并联关系着非常密切，不合适的并联关系会带来很多不良影响，如整个功率系统可靠性的下降、系统效率的降低、电池板的损耗加剧等。
为此，研制单相光伏并网逆变器，对于光伏发电技术的普及和应用有着重要的意义。
二、研究内容本文主要研究单相光伏并网逆变器的研制，具体研究内容包括：1. 单相光伏并网逆变器的工作原理及理论基础研究。
2. 单相光伏并网逆变器的硬件设计与实现，包括模拟模块、数字模块的设计。
3. 单相光伏并网逆变器的控制策略研究和实现。
4. 单相光伏并网逆变器的测试及分析。
三、研究意义随着我国对清洁能源的重视和对环境保护的要求，光伏发电逆变器的研制对于探索清洁能源领域的应用和推广有着重要的意义，同时也可以有效提升光伏发电系统的效率和逆变器的可靠性。
本研究的成果可以为单相光伏并网逆变器的推广和实用提供理论支持和技术保障，有助于我国清洁能源事业的发展。
四、研究方法本文采用文献调研和实验研究相结合的方式，首先对单相光伏并网逆变器的基本原理和技术要求进行深入了解，然后通过对市场上常见的逆变器进行对比分析，确定设计方案和实验平台，最后进行实验测试和数据分析。
五、研究计划第一阶段：文献调研和相关知识学习（一个月）1. 学习光伏发电理论和发展现状。
2. 学习单相光伏并网逆变器的基础知识和技术要求。
3. 对市场上常见的单相光伏并网逆变器进行调研和分析。
第二阶段：单相光伏并网逆变器的硬件设计（两个月）1. 设计单相光伏并网逆变器的模拟模块和数字模块。
2. 对设计方案进行仿真和优化。
单相两级式光伏并网发电系统的研究与设计
［ 稿 日期］２ １ — １ — １ 收 ００ １ ５ ［ 者 简 介 ］张 珍 （９ ７ ）女 ， 西 平 南人 ， 中科 技 大 学 硕 士 研 究 生 ， 作 １８ 一 ， 广 华 主要 研 究 方 向 为 电力 电子 技 术 及 电机 控 制
第２ ６卷 第 １期
张 珍 等 单 相 两 级 式 光 伏 并 网发 电 系统 的 研 究 与设 计
２ １
环节 与 电网之 间加 入 工频 变压 器 （ 图 ） 这 种 方 式 既 ，
少 是 ２ ０Ｖ， ２ 为满 足 逆 变器 输 入 电压 的需 要 ， 级 设 前
可 以与 电网 隔 离 ， 可 以将 逆 变 器 输 出 波 形 中 的直 又 流分 量滤 去 ， 而减 少 对 电 网的 污 染 ， 采 用低 开关 从 可 频率 ， 效率 高． 点 是 低 频 输 出 变 压 器 体 积 较 大 ， 缺 输 出功率 受 限 于输 出 变 压 器． 一 种 是 串 并 联 足 够 多 另 的光伏 阵列 以提 供 直流 侧 电压 （ ３ ， 图 ） 这种 方 式逆 变
［ 摘
要 ］设 计 了一 套 基 于 英 飞 凌 Ｘ １ ４单 片 机 的 单 相 两 级 式 ５ ０ 光 伏 并 网发 电 系 统 ． 析 了系 统 的 结 构 和 控 制 Ｅ６ ０Ｗ 分
原 理 ， 行 了 孤 岛 保 护 的软 件 设 计． 验 结 果 表 明 ， 输 出稳 定 的 ２ ０Ｖ 交 流 电压 ， 现 了光 伏 系 统 电 流 型 并 网． 进 实 可 ２ 实 通
第 ２ 卷 第 １期 ６
Ｖ０．２ ＮＯ １ １ ６ ．
湖 北 工 业 大 学 学
基于Boost电路单相两级式光伏并网发电系统的研究
基于Boost电路单相两级式光伏并网发电系统的研究刘必旺;孙传庆【摘要】传统上光伏并网发电大都采用工频或者高频变压器,但他们都有一些缺点.而非隔离型两级式光伏并网逆变器的应用可以尽可能地提高光伏并网系统的效率和降低成本,前级boost电路不仅能够提高最大功率跟踪(MPPT)的精度,而且又能使网侧逆变器较好的控制直流母线电压.后级逆变主要作用是实现对电网的跟踪控制确保逆变电路输出稳定、高质量的正弦变流电,因此采用电压外环、电流内环的双闭环控制.这种控制系统前级的最大功率点跟踪和后级的并网是互不干扰、相互独立的,不仅提高了系统控制可靠而且更有利于系统的模块化设计与集成.在Matlab/simulink建仿真模型,证明了该逆变系统的可行性并且达到了并网的要求.【期刊名称】《常州信息职业技术学院学报》【年(卷),期】2014(013)004【总页数】5页(P13-16,37)【关键词】boost电路;光伏并网发电;最大功率点跟踪;两级式非隔离逆变;双闭环控制【作者】刘必旺;孙传庆【作者单位】常州信息职业技术学院电子与电气工程学院江苏常州213164;常州信息职业技术学院电子与电气工程学院江苏常州213164【正文语种】中文【中图分类】TM6150 引言太阳能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，特别是光伏并网发电在国内外得到了广泛的研究。
从能源利用的国际发展趋势来看，光伏发电最终以替代能源的角色进入电力市场，而并网发电将是光伏发电进入电力市场的必由之路。
传统的光伏并网发电大都采用工频或者高频变压器，虽然他们有很好的隔离保护等作用，但是工频变压器体积大、质量重，而高频变压器虽然克服了工频变压器的缺点，但是结构复杂、效率低。
因此为了尽可能地提高光伏并网系统的效率和降低成本，本设计采用了非隔离型光伏并网逆变器［1］。
而为了并网，光伏电池组件输出电压必须在任何时刻都大于电网电压峰值，因此采用boost升压电路，从而可以得到满足并网逆变电路直流侧输入电压要求的电压等级。
单相光伏并网逆变器的控制算法
＜电气开关） ２ １ ． ｏ １ （０ ２ Ｎ ． ）
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７１
文 章编 号 ：０ ４— ８ Ｘ（０ ２ Ｏ ０ ７ 一ｏ １ ０ ２ ９ ２ １ ） １— ０ １ ３
单相光伏并网逆变器的控制算法
封淑亭 郭迎辉 ，
（ ．石 家庄供 电公 司， １ 河北
摘
石 家庄 ０ ０ ５ ；．保定供 电公 司， ５ ０ １２ 河北
月 ， 家发改委发布了光伏上 网的电价 ， 国 长远来看， 光 伏标 杆 上 网电价 出 台 ， 光伏产 业有 望大增 长 ， 来数年 未 国内光伏行业都会呈现一个 良性的增长， 当然光伏电 价也会逐步走低¨ 。 光伏逆变器是连接光伏系统和 电网的核心部件 ，
５Ｈ ） ０ ｚ 。并网电流为电感电流 ｉ：
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图 １ 单 相 并 网 逆 变器 主 电路 图
２ 单相光伏逆 变系统 拓扑结构及控制策略
为讨论方便 ， 本文讨论 的光伏并 网逆变器控制策
略不涉及有关 Ｍ Ｐ Ｐ Ｔ的控制 ， 而只研究其 中并 网逆变
并网控制策略的基本原理可 以分为两类 ， 间接电 流控制和直接电流控制。间接电流控制实际上是通过
滤波器 的设计 困难 。
基于无差拍控制的两级式单相光伏并网逆变器的研究
ｃ ｎ ｒ ｌ ｌｏ ｉ ｍ ｒ ｔ ｄ ｅ ．Ａ ｄ ａ ｂ ａ ｕ ｒｎ ｏ ｔ ｌ ｔａｅ ｙ ｗ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｗｈ ｃ ｓｕ ｅ ｎ ｄ ｕ ｌ —ｔｇ ｌＩ ｏ ｔｏ ｇ ｒｔ ｗｅｅ ｓｕ ｉ ｄ ｅ ｄ ｅ ｔ ｒｅ ｔｃ ｎ ｒ ｒｔ ｇ ａ ｒｐ ｓ ｄ， ｉｈ ｉ ｓ ｄｉ ｏ ｂ ｅｓａ ｅ ａｌ ａ ｈ ｃ ｏｓ （ ｓ ｇｅ ｐ ａ ｅ ｐ ｏｏ ｏ ａ ｃｇ ｉ — ｏ ｎ ｃ ｅ ｖ ｒｅ ．Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ ｒｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｈ ｏ ｔ ｌｍｅｈ ｄ ｃ ｎ ｔ ｎ ｐ ｒ ｉ ｌ ｈ ｓ ｈ ｔ ｖ ｈ ｉ ｒｄ ｃ ｎ ｅ ｔ ｄ ｉ ｅｔｒ ｈ ｉ ｌ ｔ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｈ ｔ ｅ ｃ ｎｒ ｔｏ ａ ｒ ｓ ｏ ￣ ｎ ｎ ｏ ｓ ｔ ｏ ａ
２ 并 网逆 变器 控 制策 略
并 网逆 变 器 的 控 制 策 略 是 ：① 实 现 太 阳 能 电池 板 的 ＭＰ Ｔ ② 实 现 Ｄ ／ Ｃ直 流 升压 ， 保 Ｐ； ＣＤ 且
式（ ） ４ 整理 为 （ ）：—Ｔ ｋ Ａ ） （
～
持 电压恒 定 ； 完 成 Ｄ ／ Ｃ并 网逆 变 ； 使 相 ③ ＣＡ ④
输 出的实 际波形 接近 于参 考波形 。
无差拍控 制 的基本 思 想是 ： 据 含 有滤 波 器 根
时通时， ＝： ，５ 导的间 ｋ去，＝ 式） 令 ２ ，１ （
可表示为
０（ ／ ）： １
２
的逆变系统 的状 态方程和输 出的反馈信 号 ， 推算 出
下一采样周期 逆变器 的开关 时间 ， 即逆变 器下一 周 期开关器 件 的脉 宽控 制 量 △ （ ｒ ｋ＋１ （ 为 逆 变 ）△ 电路 中 ． 和 同时导通 的时间 ） 是根据 逆变器 当 前时刻 的状 态量 和下 一采样 时 刻逆 变器 输 出 的参 考 电流值计算 的 。由上述分 析可知 ， 要计 算 ＋ 若 １
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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。
太阳能电池是一种非线性电源，而且输出电能受光照强度和环境温度的影响，为了使太阳能电池能够最大效率地将太阳能转化为电能，需要对其进行MPPT ［3-4］。
然而由于光照强度、环境温度等条件的不可控，变化周期长，在太阳能电池系统中研究MPPT 控制有众多不便［5-6］，而且直接使用太阳能电池进行实验存在时间长、费用高等缺点。
如何用一种简单的方法模拟太阳能电池的输出特性，使其在实验室环境下也能方便、快捷地进行实验研究，同时控制太阳能电池的工作点以实现最大功率的输出是本文要解决的一个问题。
同时，为了实现逆变器输出电流与电网电压完全同相，达到功率因数为1的目的，文中分析了光伏并网逆变器的控制方式及其电压、电流双闭环控制的原理，同时对改进的同步锁相环进行了分析，最后给出了实验结果。
1单相双级式光伏并网系统图1为所设计的以TMS320LF2407型DSP 为控制核心的双级式光伏并网系统。
系统由光伏阵列、DC ／DC 变换环节、DC ／AC 逆变环节、隔离变压器以及负载（电网）组成。
其中，DC ／DC 变换环节完成光伏阵列的MPPT 控制，而DC ／AC 环节完成直流到交流的逆变，对于并网系统而言，还要完成系统的并网运行。
前级DC ／DC 变换器采用Boost 升压电路，由开关管V T1、二极管V D1、电感L 1、电容C 1组成。
在开关管V T1导通时，二极管V D1反偏，太阳能电池阵列向电感L 1存储电能，电感电流逐渐增加；当开关管V T1关断时，二极管V D1导通，由电感L 1和电池阵列共同提供能量，向电容C 1充电，电感电流逐渐减小。
直流母线电压U o 、电池阵列输出电流I i 的调节，只要根据输入电压调节开关管V T1的占空比d 即可完成。
后级第30卷电力自动化设备DC ／AC 逆变器采用全桥逆变，功率器件V T2～V T5组成逆变桥，V D2~V D5是对应的反向并联二极管，起反向续流的作用。
主电路采用工频变压器T R 来保证逆变电压和电网电压的匹配，并且使得电网电压和发电系统相互隔离［7］。
在光伏并网系统中，太阳能电池板输出额定电压为50~100V 的直流电，通过DC ／DC 变换器转换为400V 的直流电，然后经过DC ／AC 逆变器得到220V ／50Hz 的交流电，保证了并网电流与电网电压的同频、同相。
为了便于实现MPPT 的控制方案，采用同一块控制芯片TMS320LF2407A （简称F2407）进行协调控制，这不仅可以保证并网系统的可靠运行，而且还能提供高品质的并网电流。
2太阳能电池的特性及其模拟实现电路2.1太阳能电池的特性太阳能板由很多的太阳能电池板组成，而每一个太阳能电池都是一个P -N 截面的半导体，并且直接将光能转换成电能输出，因此可以假设太阳能板经由光照射之后，自己产生一独立电流源供给负载。
太阳能电池的输出特性是非线性的，它受到光照强度、环境温度等因素的影响［8］，如图2所示，图中MPP 为太阳能电池最大功率点。
由图2可见，当太阳能电池的输出电压或电流最大时，其输出功率均很小。
在一定的光照强度和环境温度下，只有使其工作在特定的电压（电流）下，才能输出最大功率。
故太阳能电池可等效为一个电压随光照强度、环境温度变化且等效内阻随外接负载电阻变化的电压源。
为提高太阳能电池的利用效率，应使其工作在最大功率点。
2.2太阳能电池特性的模拟实现电路在实验室环境下，直接使用太阳能电池进行实验存在着时间长、费用高等缺点。
为了方便、可靠地对太阳能电池进行MPPT 实验，可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［5］。
实验电路如图3所示。
图中虚线框内为模拟的太阳能电池，它由一个直流电源U s 和一个可变电阻R 1组成，电压U i 就是模拟太阳能电池的输出电压。
虚线框外为功率变换电路，其中DC ／DC 变换器选用Boost 变换器。
从变换电路看，DC ／DC 变换器常采用的基本电路有Buck 和Boost 电路，但Buck 电路的输入电流不连续。
对光伏发电系统而言，如果光伏阵列的输出电流不连续，将损失一部分能量。
同时，多数光伏阵列的输出电压较低，而大多数负载都需在较高电压等级上工作，因此具有电压提升功能和输入电流能连续工作的Boost 电路更适合作为双级式光伏系统的MPPT 控制器。
图3中U i 和U o 是变换器的输入电压和输出电压，I i 是平均输入电流，R 2是负载。
设d 是变换器的占空比，假设电路中所有的元件均为理想元件，电路从输入到输出的过程中无功率损耗［4］，由Boost 电路输入／输出的电压关系可知：U o =U i ／（1－d ）（1）U i I i =U 2o ／R 2（2）令R eq =U i ／I i（3）由式（1）~（3）可得：R eq =（1－d ）2R 2。
可将Boost 变换器和负载看作是一个等效可变电阻R eq ，其大小随占空比d 和负载R 2变化而变化。
如果用P 表示模拟太阳能电池的输出功率，对于整个系统有P =U i U s ／（R 1＋R eq ），U i =R eq U s ／R 1＋R eq（4）由式（4）可以得到模拟太阳能电池的输出功率关系式：P =-U 2i ／R 1+U s U i ／R 1（5）当U i =U s ／2时，有最大功率输出：P max =U 2s ／（4R 1）（6）根据式（5）绘制出模拟太阳能电池的P-U 曲线，如图4所示。
该曲线与太阳能电池的P-U 曲线特性相似，说明使用本方法代替太阳能电池进行试验是可行的。
54321051015202530354045U ／VI ／A （a ）输出电压-电流特性曲线MPP1000W ／m 2800W ／m 2600W ／m 2400W ／m 2200W ／m 21501005051015202530354045U ／VP ／W（b ）输出电压-功率特性曲线MPP1000W ／m 2800W ／m 2600W ／m 2400W ／m 2200W ／m 2图2典型太阳能电池板的输出特性曲线Fig.2Output characteristic curves oftypical photovoltaic module+-R 1U s+-I iV DL 1V T1C 1+-R 2U o太阳能电池模拟器DC ／DC 变换器隔离、驱动PWMPI-+MPPTU i I i图3基于Boost 变换器的光伏电池最大功率跟踪模拟器Fig.3MPPT simulator for PV modulebased on Boost converterU i张厚升，等：单相双级式光伏并网逆变器第8期在大多数情况下，Boost 电路的输出接蓄电池或逆变器直流侧。
在较小的系统采样时间内，Boost电路的输出电压U o 变化很小，可以视为恒定，即U i =（1-d ）U o（7）在双级式光伏系统中，Boost 电路的输入电压即为光伏阵列的输出电压。
由式（7）可知，调节占空比d 即可改变U i ，从而达到MPPT 目的。
当U i 的电压为电压源U s 的一半时，模拟太阳能电池输出最大功率，此时R eq =R 1，即在负载R 2不变的情况下，通过改变占空比d 使R eq =R 1，就可实现太阳能电池的MPPT 。
3MPPT 与DC ／DC 变换器的控制在光伏系统中，光伏阵列和负载之间的接口通常采用PWM 型的DC ／DC 变换器和DC ／AC 逆变器，在这种拓扑结构的电路中，占空比d 就是可以控制的变量。
MPPT 控制器通过调整PWM 信号的占空比d 来调节变换器的输入／输出关系。
本文设计了一种变步长的占空比扰动法实现MPPT 功能，其原理是：检测太阳能电池在不同工作点的输出功率，经过比较寻优，找到太阳能电池在确定日照和温度条件下输出最大功率时对应的占空比［9］。
具体方法可通过以下2个步骤来实现。
a.使太阳能电池工作于某一确定占空比，测定太阳能电池的输出功率，然后以定步长L 1（L 1设置得稍大些）扰动PWM 信号的占空比，测量输出功率的变化并与扰动之前的功率值相比。
若输出功率值增加，则表示扰动方向正确，可向该方向以L 1为步长再扰动；若扰动后的功率值减小，则向反方向以L 1为步长再扰动。
以此类推［10］，直至P n >P n -1而且P n >P n +1时停止，则P n 是初步搜索出来的最大功率点，在P n 点附近进行更进一步的搜索，寻优过程见图5。
b.将P n 点作为第2轮寻优的起始点，重新选定较小步长L 2（L 2<L 1），搜索方法同上，直至P m >P m -1且P m >P m +1时为止，则P m 是初步搜索出来的最大功率点。