【正文】 公用電網(wǎng)電壓。雙極性PWM逆變器原理如下：在UrUc時，VT1和VT4導(dǎo)通，VT2和VT3關(guān)斷，U0﹦Ud；在UrUc時，VT2和VT3導(dǎo)通，VT1和VT4關(guān)斷，U0﹦Ud。在Ur處于正半周時，VT1導(dǎo)通，VT2關(guān)斷。通過運(yùn)算就可得出在等時間間隔中正弦波與坐標(biāo)軸所圍成的面積，并且都存在一個幅值為Ud的矩形電壓脈沖來替代與其相對應(yīng)的的正弦波部分。本章主要包括并網(wǎng)逆變器的分類和并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，光伏電池原理及數(shù)學(xué)模型，Boost升壓電路和逆變器的原理，最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的原理等內(nèi)容，并對本文用到的爬山法最大功率跟蹤技術(shù)進(jìn)行了簡要介紹，經(jīng)過論證本文選用了兩級式光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這里第一步首先將當(dāng)前輸出功率值（現(xiàn)時功率）P2與上一時刻記憶功率值P1進(jìn)行比較并進(jìn)行判斷：若功率增加（即P2 P1），則可按輸入的此變化方向繼續(xù)變化一個?V；若功率減少，則向其變化的反方向變化一個?V。因此為了讓負(fù)載消耗的功率最大，將式（）兩端分別對Ro進(jìn)行求導(dǎo)，得 （）顯然當(dāng)上式為0時，PRo是連續(xù)變化的，在時間很短時將其特性近似為線性的是可行的。圖 早期的并網(wǎng)逆變發(fā)電中存在著能量轉(zhuǎn)換效率低、輸出不穩(wěn)定等問題。則有： （）化簡得， （）如果將電路中的損耗忽略不計，則負(fù)載消耗的電能只是由電源提供，即： （）單相全橋逆變電路的原理圖如圖 ，它一共有 4個橋臂，其中1個可控器件和1個反并聯(lián)二極管組成一個橋臂，每一個半橋電路又由上下兩個橋臂組成，2個半橋電路組合成一個全橋逆變電路。當(dāng)開關(guān)管斷開時，因?yàn)殡姼芯邆溆须娏鞅３值墓δ?，流?jīng)電感的電流并不會立刻減小為0，而是會從充電完成時電流大小的值緩慢的減小到0。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，在已知光伏電池電壓V時，可通過式（）得到對應(yīng)的電流： ()式中： () () () () ()其中，——在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，光伏電池短路時的電流（A）；——在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，光伏電池開路時的電壓（V）；——最大功率點(diǎn)的電流（A）；——最大功率點(diǎn)的電壓（V）；——電流變化溫度系數(shù)（）；——電壓變化溫度系數(shù)（）；、——在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，光照強(qiáng)度和電池溫度的值，通常取為，；——光伏電池的串聯(lián)電阻（Ohms）；在任意光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度Ta（℃）下，光伏電池溫度Tc（℃）為： （）式中，S——光伏電池板面上的受到的光照強(qiáng)度(kW/m2)；tc——光伏電池組件的溫度系數(shù)()，；Ta——環(huán)境溫度（℃）；Tc——光伏電池結(jié)溫（℃）；從以上公式看出，通過光伏電池上的總光照輻射量和光伏電池的工作溫度可直接計算出此等條件下太陽能電池的最大輸出功率點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)可以大大提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。從可靠性方面來分析，復(fù)雜程度的增高會使系統(tǒng)可靠性會隨之降低，所以這種結(jié)構(gòu)可靠性并不高。根據(jù)變壓器的有無可將并網(wǎng)逆變器分為隔離型并網(wǎng)逆變器和非隔離型并網(wǎng)逆變器兩大類，根據(jù)其工作頻率的高低又可以將隔離型并網(wǎng)逆變器逆變器分為高頻隔離型和工頻隔離型[22]。因此本文選用了全橋逆變電路作為系統(tǒng)的逆變部分。2. 基于SPWM控制算法的光伏逆變系統(tǒng)仿真模型建立 建立以DC/AC變換和PWM調(diào)制策略為特點(diǎn)的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制光伏逆變系統(tǒng)仿真模型；3. 光伏逆變系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析通過具體應(yīng)用系統(tǒng)的分析設(shè)計和模擬調(diào)試實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證系統(tǒng)建模和控制方法的可行性與正確性。國內(nèi)對光伏并網(wǎng)逆變器的研究主要集中于最大功率點(diǎn)跟蹤和逆變部分兩級互相獨(dú)立的能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)[19]。Satcon公司開發(fā)的光伏逆變器也具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能主要應(yīng)用于中、大功率范圍。但隨著多逆變器廣泛應(yīng)用于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，使防孤島效應(yīng)的難度有所提升，這將是未來開發(fā)多逆變器亟待解決的難題。盡可能的減小能量的損耗且降低系統(tǒng)的成本，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用了并網(wǎng)逆變器將太陽電池組件中產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)相匹配的同頻同相的交流電,并直接將交流電輸入電網(wǎng)中,省去蓄電池儲能和釋放的過程,可充分利用光伏所發(fā)的電能。1024焦耳，如果這些能量的十萬分之一能轉(zhuǎn)變?yōu)楸蝗藗兎奖憷玫碾娔?，就基本上能滿足了目前全世界的用電需求[6]。但全球能源的消費(fèi)依舊是以不可再生的化石燃料為主，這導(dǎo)致化石能源枯竭來臨的那一天日益臨近，能源使用引發(fā)的生態(tài)污染也日益加重，這將是未來繼續(xù)困擾人們的一大問題[3]。為了提高系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，論文設(shè)計了一種輸出電壓隨溫度光照改變的光伏電池模型，提出了一種基于Boost升壓變換器的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制策略，并且將正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)（SPWM）應(yīng)用于逆變器控制。并且伴隨“智能電網(wǎng)”理論的興起，分布式電力系統(tǒng)正日益受到關(guān)注，光伏逆變系統(tǒng)作為分布式電力系統(tǒng)的一種重要形式，使得對該領(lǐng)域的研究具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。目前世界資源消耗在逐年遞增，其特點(diǎn)可以用以下兩點(diǎn)概括為：一是發(fā)達(dá)國家放慢了對能源需求的速率，而發(fā)展中國家尤其是亞太地區(qū)的卻加快了對能源消費(fèi)的速率。如今國際局勢風(fēng)云變幻，我國在能源的依存等國家安全保障工作方面將面臨著巨大的挑戰(zhàn)[5]。逆變技術(shù)是光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的核心[8]。而逆變器就應(yīng)能使光伏陣列的輸出電壓逼近于最大功率點(diǎn)處的電壓[13]。當(dāng)前SMA公司上市的相關(guān)產(chǎn)品主要有組串逆變器，集中逆變器和多支路逆變器等三個系列，其中SB(Sunny Boy)系列以轉(zhuǎn)換效率高，功率因數(shù)高，諧波失真低等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。國內(nèi)企業(yè)雖已研究多年具備一定的規(guī)模和競爭力，但在核心技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模上與國外企業(yè)相比仍具有很大差距[18]。從技術(shù)方面來看，小功率逆變器的技術(shù)國內(nèi)外基本處于同一水平。為了保持直流側(cè)串聯(lián)的兩個電容電壓相等，半橋逆變電路一般通過添加兩個等值電阻來實(shí)現(xiàn)，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的逆變器應(yīng)用于功率比較小的逆變電源中。與電壓型并網(wǎng)逆變器相比，直流側(cè)串接一個電感而不是并聯(lián)電容，逆變器輸出端采用LC濾波器來濾除輸出電流中的高頻諧波。所以此結(jié)構(gòu)常用于系統(tǒng)的整體功率比較大的場合。因此在功率比較小光伏發(fā)電場合中，此類逆變器應(yīng)用廣泛。光伏電池的發(fā)電原理基于半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，電池的輸出特性隨光照強(qiáng)度S和環(huán)境溫度T變化而變化。將所得Vmax代入式(21)，得Imax， （）從而最大功率為 （）Boost電路中通過控制開關(guān)管Q1的閉合與關(guān)斷，光伏電池產(chǎn)生的直流電壓經(jīng)過升壓處理由Vpv升高到Vdc，： Boost電路圖升壓斬波電路的升壓過程主要有兩個部分，一個是充電過程，另一個是放電過程。在開關(guān)管T處在通態(tài)的時候，光伏電池釋放的電能流經(jīng)電感L，L進(jìn)行充電過程，充電電流基本恒定為iL，因?yàn)殡娙軨值很大，可以將輸出電壓U0基本保持為恒定值。當(dāng)電流下降為0時，開關(guān)管TT3導(dǎo)通，流經(jīng)電感的電流反向，逆變器輸出端輸出電壓U0﹦Ud。為了確定光伏陣列以最大功率狀態(tài)輸出的須滿足的條件，下面以帶直流性負(fù)載的發(fā)電系統(tǒng)為例進(jìn)行分析，交流負(fù)載也同樣適用。 爬山法爬山法可理解為一種自尋優(yōu)的控制過程，它的控制思想是：第一步，得出光伏陣列輸出端的電壓、電流信號，并利用乘法器將兩者相乘得到此刻的功率（現(xiàn)時功率），第二步，將此刻的功率（實(shí)時功率）與前一時刻的功率（記憶功率）進(jìn)行對比，利用對比之后的結(jié)果判斷電壓的增減[29]。此理論也稱沖量等效原理，SPWM理論正是基于這一原理[31]。當(dāng)采用單極性調(diào)制方式時，在正弦波的半個周期內(nèi)系統(tǒng)逆變電壓的極性不發(fā)生變化，在開關(guān)切換的過程中，逆變輸出電壓先變?yōu)榱?，電流通過主電路中的二極管續(xù)流。而當(dāng)UrUc時，VT4關(guān)斷，VT3導(dǎo)通，此時，U0﹦0。光伏逆變并網(wǎng)系統(tǒng)的作用是將光伏電池組件發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為正弦交流電，然后轉(zhuǎn)換過的正弦交流電流入公用電網(wǎng)從而向電網(wǎng)供電。上一節(jié)己經(jīng)分析了并網(wǎng)逆變器工作時的等效電路圖和并網(wǎng)矢量圖，光伏并網(wǎng)逆變器中逆變部分將矢量圖中的電流IL作為了系統(tǒng)控制的關(guān)鍵量，要實(shí)現(xiàn)對電流控制的目的，主要有兩種方法：一種是通過控制逆變器輸出端的電壓來間接控制IL，我們稱此為間接電流控制；另一種是直接控制IL，從而完成對逆變器交流側(cè)電流和功率因數(shù)控制的目地，我們稱其為直接電流控制。瞬時值反饋是直接電流控制最顯著的特點(diǎn)，根據(jù)跟蹤方法的不同，又可將直接電流控制分為電流滯環(huán)控制，三角波比較控制，定時瞬時比較控制。逆變電路中開關(guān)管的工作頻率和輸出電流的頻譜都是固定的，濾波器設(shè)計比較容易，因此這類方法使用較多。用復(fù)頻域方法來分析式（），可得： ()其中 ()即為濾波器傳遞函數(shù)。C)，最大功率Pm為120W。 逆變器輸出的SPWM波形，逆變器成功運(yùn)轉(zhuǎn)，在濾波器的作用下，并網(wǎng)電流中的大部分諧波已經(jīng)成功濾去。這兩個任務(wù)是通過在功率調(diào)節(jié)單元中的控制器執(zhí)行的。光伏（PV）分散發(fā)電已收到大量來自政府的金融支持。在最近的 [912]中，組合式的解決方案已被提出。2 光伏模塊的動態(tài)控制。–V特性和三個不同P值下的功率曲線。類似地，輸出功率會減少并且下降至零。由于新的輸入功率大于舊的輸入功率，以及系統(tǒng)仍然處在穩(wěn)定的區(qū)域，參考功率再次增加。為了降低獲取功率并且盡可能快地防止電壓崩潰，在這種情況下不會添入延遲時間?！癲elay2”模塊的目的在于在間隔等于電路持續(xù)的時間內(nèi)允許工作點(diǎn)回到一個穩(wěn)定解處。幅值由變壓器的匝數(shù)比N2/N1和初級橋的占空比確定。電網(wǎng)電壓波形使用一個輸出與一個比較器和一個模擬乘法器相連的運(yùn)算放大器測量。在電網(wǎng)電壓的每半周期中只有一個觸發(fā)器是啟用的。例如考慮Pmax =100W，ω=100π，和一個400 V的直流母線電壓。電流傳感器包括一個精密電阻和一個運(yùn)算放大器。最大開關(guān)頻率約為200kHz。它是眾所周知，溫度升高時太陽能板的電壓降低功率也下降。將該系統(tǒng)在陽光改變的戶外條件測試，即晴朗并且多云的天氣。[5] Enslin, ., Wolf, ., Snyman, ., and Swiegers, W.:‘Integrated photovoltaic maximum power point tracking converter’, IEEE Trans. Ind. Electron., 1997, 44, (6), pp. 769–773.[6] Hussein, ., Muta, I., Hoshino, T., and Osakada, M.: ‘Maximum photovoltaic power tracking: an algorithm for rapidly changing atmospheric conditions’, IEE Proc., Gener., Transm., Distrib., 1995, 142, (1), pp. 59–64.[7]Midya, P., Krein, ., Turnbull, ., Reppa, R., and Kimball, J.:‘Dynamic maximum power point tracker for photovoltaic applications’, IEEE Power Electron. Spec. Conf. 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