【正文】 大的變化為： ()知道了這個參數(shù)，Cin，Cf，和Lf可以被選擇，除非遇到以下兩種情況：（1）一個最大紋波在直流環(huán)節(jié)被發(fā)現(xiàn)以至于電壓vdc不低于電網(wǎng)電壓峰值；（2）輸入電壓vpv變化不超過容許值MPPT可以執(zhí)行。 PCU的交流光伏模塊。因此控制器必須在小于t1的時間內(nèi)將功率輸出從100W降到94W。經(jīng)過一段延遲時間后，“delay1”模塊在這一點處控制器來穩(wěn)定直流電壓時是需要的。對于解式（）和（）來獲得一個給定的P，一個非線性方程組求解是需要的。大多數(shù)對光伏系統(tǒng)所提出的相關(guān)的功率管拓撲結(jié)構(gòu)都是將MPPT在嵌入在系統(tǒng)中，比如文獻[8]對使用最為廣泛的逆變器進行了一個總結(jié)。此外，逆變器必須與電網(wǎng)保持同步并且注入從PV面板上獲取的功率。典型I型系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)一般形式為： ()按照二階最佳工程設(shè)計法設(shè)計，即令式（）中KT=。三角波比較控制法不能無靜差跟蹤正弦信號，同時引入積分還會產(chǎn)生電流相移，進而降低電能的質(zhì)量，采用P調(diào)節(jié)器可以一定程度上解決此類問題。本文中的逆變并網(wǎng)系統(tǒng)采用了電流型控制模式，被控制量是并網(wǎng)逆變器的輸出電流。當(dāng)UrUc時，VT4關(guān)斷，VT3導(dǎo)通，此時，U0=Ud。 SPWM調(diào)制技術(shù)原理在自動控制理論中存在這樣一個原理：在慣性系統(tǒng)中，對于大小、波形不一致的窄脈沖變量來說，如果它們的沖量（面積）即變量對在坐標(biāo)軸上時間的積分相等，其作用的效果相同。有文獻介紹通過調(diào)節(jié)光伏電池輸出電壓實現(xiàn)MPPT，其實調(diào)節(jié)負載電壓與光伏陣列輸出電壓本質(zhì)上是一樣的。在由開關(guān)管T1和T4截止到T2和T3導(dǎo)通的過渡過程中，二極管DD3延續(xù)電流，從而使得流過電感L的電流連續(xù)，這時逆變器輸出的電壓U0﹦Ud。P′(Vk)和P″(Vk)代表第k次迭代下功率對電壓的一、二階導(dǎo)數(shù)。與帶有變壓器的光伏逆變器相比，非隔離型并網(wǎng)逆變器使用了較多的電子器件，這就使得系統(tǒng)的整體體積小，建造成本低，工作效率高。 電流型并網(wǎng)逆變器對直流電壓沒有太多要求，低于并網(wǎng)側(cè)電壓峰值也可以工作，這種拓撲結(jié)構(gòu)省去了中間采購DC/DC升壓環(huán)節(jié)設(shè)備的開銷，且采用電感使用壽命較長，工作性能穩(wěn)定，可靠性比較高。目前國內(nèi)光伏逆變器的領(lǐng)導(dǎo)品牌主要是陽光電源、艾思瑪、KACO等，其中合肥陽光電源公司生產(chǎn)的光伏逆變器在中國市場占據(jù)的份額≧70%，且通過代理渠道進入國內(nèi)市場的國外企業(yè)多數(shù)由于售后服務(wù)提供難度大整體上在中國市場的占有率不高。下面就以SMA公司產(chǎn)品的發(fā)展為例子來簡單介紹一下國外光伏逆變器的發(fā)展?fàn)顩r。全世界并網(wǎng)式光伏系統(tǒng)年在世界范圍內(nèi)的年增長率可2530%，可見并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)是現(xiàn)今開發(fā)太陽能發(fā)電的發(fā)展方向。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，能源消耗急劇增長，能源危機也越來越引起人們的關(guān)注，能源危機是我國乃至全世界一個長久存在的嚴(yán)峻問題，它嚴(yán)重影響著經(jīng)濟的發(fā)展和環(huán)境的變化。最后在Matlab/Simulink軟件環(huán)境下搭建了光伏逆變系統(tǒng)的整體模型，完成系統(tǒng)性的實驗驗證。由此可見，利用太陽能來發(fā)電不僅可以緩解日益惡化的環(huán)境還可以從根本上解決現(xiàn)今能源危機。最后，逆變器要想普遍的推廣開來，應(yīng)盡量滿足用電戶在對逆變器選擇方面的一些基本要求，比如安全保障、價格適中、轉(zhuǎn)換率高、使用年限長等?，F(xiàn)已建立的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)只是示范工程，其中的核心器件逆變器的獲得仍主要依靠進口。根據(jù)輸入方式上的差別，并網(wǎng)逆變器主要有電流型和電壓型兩大類。而且每一級變換都不可避免的損失一部分能量，因此電能在三次變換處理之后，系統(tǒng)效率將會大打折扣。具體算法分析如下： （）通過電導(dǎo)增量法，由取得極值處的條件dP/dV=0可以得出[27]： （）通過牛頓法對式（）迭代，從而得到與Pmax相對應(yīng)的光伏電池電壓Vmax： （）當(dāng)| Vk+1Vk|ε1時，Vmax=Vk+1。在電壓型逆變電路中，為了防止直流側(cè)短路導(dǎo)致開關(guān)管電流過大燒壞，同一個半橋上的上下兩橋臂不允許同時導(dǎo)通，即開關(guān)管T1和T3，T2和T4不能同時導(dǎo)通，這就要求其控制脈沖存在互補的關(guān)系。因此對式（）進行求導(dǎo)取極值的處理是正確的。第3章 光伏并網(wǎng)逆變器的控制及實現(xiàn)在當(dāng)前的光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計中， PWM技術(shù)被廣泛使用，其全稱是Pulse Width Modulation（脈沖寬度調(diào)制）。當(dāng)UrUc時，VT4導(dǎo)通，VT3關(guān)斷，此時，U0=Ud。對其電路圖進行頻域分析可得： （）（），因為在并網(wǎng)逆變器的輸出端存在濾波電感L，使得光伏逆變器輸出端的交流側(cè)電壓UAB與公用電網(wǎng)電壓Unet之間存在相位差，所以為達到逆變器輸出端的輸出電流IL與公用電網(wǎng)電壓Unet同相位的目的，公用電網(wǎng)電壓Unet要滯后于光伏并網(wǎng)逆變器的輸出電壓UAB。但在設(shè)計滯環(huán)寬度時通常設(shè)定的數(shù)值是固定的，這將會導(dǎo)致開關(guān)管的工作頻率不固定，從而對濾波器的設(shè)計工作帶來很大困難，從而使濾波比較困難。本文設(shè)計的逆變器工作頻率取10kHz，遠遠大于電網(wǎng)頻率，忽略開關(guān)管的延時及死區(qū)時間的影響，逆變器可以等效為一個小慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為： () 式中，TPWM代表一個開關(guān)周期，KPWM代表逆變器的增益，：為了得到更加穩(wěn)定的動態(tài)性能和更加快速的響應(yīng)，通常二階系統(tǒng)模型來設(shè)計控制系統(tǒng)，在對PI控制器的參數(shù)進行設(shè)計時，常采用工程上的二階最佳工程設(shè)計法[36]。模型開始運行后，光伏電池輸出功率接近120W。希望在以后的學(xué)習(xí)生涯中可以有機會完善這項研究。因此，對于這樣一個單元來說控制器的主要任務(wù)可分為兩方面：（一）必須與電網(wǎng)同步并且向電網(wǎng)注入功率；（二）它必須獲取光伏陣列的最大功率。–V特性，它并不是PCU的組成部分。上述控制依賴于周期性地調(diào)整參考功率Pref，同時保持vpv狀態(tài)和ipv在式（24）所定義的穩(wěn)定工作區(qū)域。第一個可以被近似計算出： ()舉個例子，設(shè)一個MPP電壓vpv（0）=36 V。在vac的正半周期， Q5和Q8導(dǎo)通，輸出電流增加。Cf和電感L上的能量發(fā)生波動。輸入電網(wǎng)電流由模擬比較器和邏輯門來安全控制?！癲elay1”模塊，這是用來維持足夠大的直流母線電壓和防止電網(wǎng)電流出現(xiàn)跌落波形。他們同樣證明了集成控制算法能成功維持設(shè)備在最大功率點處工作。所有的轉(zhuǎn)換器工作在低于MPP功率的水平。晶體管Q1Q4為 MOSFET STP55NF06，晶體管Q5–Q8是STP11NK50，二極管D1–D4為 STTA206。該比較輸出結(jié)果采用兩個D觸發(fā)器來緩存。請注意，如果在這一點上處不采取行動，PV電壓會像之前解釋的那樣崩潰。從特征向量、估計的焦點上我們可以觀察出右邊的解是一個穩(wěn)定的點而左邊的解是一個散點。從光伏面板中獲取的功率通過一個電流型控制逆變器注入電網(wǎng)。一個實現(xiàn)的系統(tǒng)原型展現(xiàn)了該策略的性能并且結(jié)果與市售的逆變器做了比較。C下的最大功率點電流Im=，最大功率點電壓Vm=，幵路電壓Voc=，短路電流Isc=，等效串聯(lián)電阻Rs=2Ω，參考光強下的短路電流Isc變化溫度系數(shù)a=(A/176。可以建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在光伏并網(wǎng)逆變器中，一般采用鎖相環(huán)來獲得公用電網(wǎng)的電壓同步信號，之后再與預(yù)先給定的電流幅值相乘獲得用來參考的正弦波電流，最后通過對交流側(cè)輸出的實際電流進行控制可以實現(xiàn)對這個參考電流的跟蹤。每次開關(guān)管開通或關(guān)斷時，單極性調(diào)制電壓變化的幅度僅為雙極性調(diào)制的一半，這就使得開關(guān)管所受的開關(guān)應(yīng)力比較小。，圖中VT1–VT4四只功率開關(guān)管構(gòu)成橋式逆變電路，而PWM輸出的驅(qū)動脈沖的寬度由參考正弦波Ur和三角波Uc決定。（IU）圖，圖中a、b、c、d、e五個點為電池負載特性與伏安特性交點（即實際工作點）。在當(dāng)前電池發(fā)電效率低的現(xiàn)狀下，通過MPPT進行功率提升的成本要低于增加光伏模塊中電池個數(shù)提升功率的成本。在電路充電階段，電感貯藏吸納的電能，在電路放電階段，電感放出包含的電能。太陽能電池是光伏逆變系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，其模型搭建的成功與否關(guān)系到控制算法的可操作性。，這就會增大逆變并網(wǎng)系統(tǒng)的尺寸和質(zhì)量，并且變壓器不可避免地會為系統(tǒng)帶來損耗，這就降低了逆變系統(tǒng)的整體效率。第三章，提出了基于正弦脈寬調(diào)制技術(shù)的逆變器并網(wǎng)電流反饋控制策略， 建立以DC/AC變換和PWM調(diào)制策略為特點的SPWM控制光伏逆變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；第四章， 在Matlab/Simulink仿真軟件環(huán)境下，將光伏逆變系統(tǒng)各模塊整合，對光伏逆變系統(tǒng)整體模型進行實驗，驗證系統(tǒng)建模和控制方法的可行性與正確性。同時在擴大功率適應(yīng)范圍，增加系統(tǒng)的安全可靠性、提高系統(tǒng)擴展性、進一步完善的電路保護方面也有所改進。故光伏并網(wǎng)逆變器的技術(shù)研究是從光伏陣列、電網(wǎng)和用電戶要求這三個方面來開展的。人類面臨著有限的資源和嚴(yán)格的環(huán)保約束，要想解決能源問題，唯一途徑是借助科學(xué)的力量，將風(fēng)能，地?zé)崮?，潮汐能等可再生潔凈能源成為能源消費結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)力量[4]。摘 要能源危機和環(huán)境問題的不斷加劇，推動了清潔能源的發(fā)展進程。且這種以不可再生的化石能源為主的世界能源消費結(jié)構(gòu)帶來的全球性的破壞力極大的能源環(huán)境問題，如酸雨、臭氧層破壞、海平面上升等，給我們的生活帶來了很大的困擾。逆變器也可以稱為逆變電源,它是通過控制半導(dǎo)體功率開關(guān)的接通和斷開來將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷囊环N變流轉(zhuǎn)置，逆變器及逆變技術(shù)的簡單分類[11]： 逆變器及逆變技術(shù)的簡單分類分類方式類 型1234輸出交流電相數(shù)單相逆變器三相逆變器多相逆變器輸入直流電源性質(zhì)電壓源型逆變器電流源型逆變器主電路拓撲結(jié)構(gòu)推挽逆變器半橋式逆變器全橋逆變器輸出交流電的頻率低頻逆變器工頻逆變器中頻逆變器高頻逆變器 處于光伏陣列和電網(wǎng)中間的環(huán)節(jié)主要是用于服務(wù)用電戶的光伏并網(wǎng)逆變器。 現(xiàn)今國外的光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)的重點主要是放在DCDC變換的最大功率點和DCAC變換的逆變部分上。第二章，分析光伏逆變系統(tǒng)的總體構(gòu)成和工作原理，給出總體設(shè)計方案，分析了光伏電池，Boost升壓電路，最大功率點跟蹤算法，并網(wǎng)逆變器等主要模塊的原理，為后文的研究工作打下良好基礎(chǔ)。電能是在變壓器中實現(xiàn)的電壓間匹配和與公共電網(wǎng)的電氣隔離。直流母線的作用除了連接直流直流變流電路和直流交流逆變電路之外，還完成了電能的傳遞。Boost 電路的升壓過程也會結(jié)束，如圖 ，升壓階段從本質(zhì)上來說相當(dāng)于電感所含電能的傳送。最大功率點跟蹤控制的基本思想就是依靠不斷調(diào)節(jié)光伏陣列末端的輸出電壓，盡量使其數(shù)值逼近此時環(huán)境下輸出功率最大時所對應(yīng)的電壓，從而提高系統(tǒng)發(fā)電能力。例如，如果當(dāng)前輸出電壓在Ｖpmax（最大功率點處對應(yīng)的橫坐標(biāo)電壓值）左側(cè)時必須增大電壓值；反之，應(yīng)該減小輸入電壓，這樣方可實現(xiàn)功率輸出按照特性曲線漸變至最大功率點[25]。 PWM波等效正弦波顯而易見，當(dāng)N取值非常大時，得到的等效的矩形脈沖序列將與正弦波的波形十分相似。相比于雙極性SPWM逆變器，單極性SPWM逆變器的優(yōu)點是系統(tǒng)中存在電流續(xù)流過程，這就使得輸出電流的變化率較小，諧波分量比較小且便于消除，從而也會減小對外部設(shè)備相應(yīng)的的諧波干擾。2) 直接電流控制法需要先通過運算得到公用電網(wǎng)側(cè)交流電流指令值，然后再將交流側(cè)電流反饋引入控制系統(tǒng)，通過直接控制交流電流，使引入的反饋值跟蹤交流電流指令值[34]?？刂破鞯膫鬟f函數(shù)G1(s)，為逆變器的傳遞函數(shù)為G2(s)，濾波器傳遞函數(shù)為G3(s)。 第4章 基于SPWM的并網(wǎng)系統(tǒng)MATLAB/Simulink仿真結(jié)合前個章節(jié)的論述和Simulink仿真軟件，可以搭建出完整的單相光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)，根據(jù)第三章節(jié)的光伏電池工程用數(shù)學(xué)模型，： 設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)條件Sref=1000W/m2，T=25176。然后分析了光伏電池的工程模型和基于爬山法的最大功率點跟蹤控制技術(shù)其次，對逆變控制中的SPWM技術(shù)做了介紹，對并網(wǎng)控制系統(tǒng)模塊的數(shù)學(xué)模型和電流控制中常用的控制策略進行了分析。第一個目標(biāo)是通過使用電流型控制確定注入電流波形來實現(xiàn)，而后者的目的是利用太陽能板的動態(tài)特性來確定電網(wǎng)電流幅值的變化。在成本和空間成為設(shè)計的主要約束時，這種簡化是PV AC模塊一個很明顯的優(yōu)勢。此外，利用相頻分析表明當(dāng)遇到擾動時特征向量可以描述ipv和vpv狀態(tài)的變化。因此，從PnewPold和S=1，新的狀態(tài)變?yōu)镾=0。請注意由于電網(wǎng)電壓是固定的，功率輸入是通過設(shè)置輸入電流的振幅直接控制的。 PCU的控制框圖輸入到電網(wǎng)電流的控制通過一個感應(yīng)電阻和運算放大器來感應(yīng)輸出電流iout來實現(xiàn)，再將它與參考電流iref作比較。電感器Lf和Lout值分別為15和40mH。最大可用功率穩(wěn)定在平均31W， 。實驗結(jié)果表明了本方法與其他商業(yè)解決方案相比的有效性，以及應(yīng)對多變的