【文章內(nèi)容簡介】 流以及實(shí)際輸出信號(hào)值來推算出下一周期逆變器的開關(guān)信號(hào)的脈寬。無差拍控制能夠保證對(duì)輸出電流瞬時(shí)值的精確控制，穩(wěn)態(tài)性能比較好，響應(yīng)速度快，也能大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，但是該控制方法對(duì)主電路參數(shù)的變化比較敏感，所以魯棒性較差。（4）SPWM控制方式這種方式是把參考電流與系統(tǒng)實(shí)際輸出電流進(jìn)行比較后，將其電流誤差經(jīng)過控制器后與三角波信號(hào)進(jìn)行比較，以輸出SPWM控制信號(hào)，控制器多用到比例或者比例積分調(diào)節(jié)。SPWM控制方式控制結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也比較好，應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)上述介紹的幾種常用的輸出電流的控制方式，其中PI控制方式對(duì)于含有非線性擾動(dòng)信號(hào)的控制效果不夠理想；重復(fù)控制方式對(duì)于突如其來的干擾不能很好的控制；無差拍控制方式要求系統(tǒng)具有很高的實(shí)時(shí)性，因此在實(shí)際應(yīng)用中比較少用；但是SPWM控制方式能有效的避免上述弊端，控制結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，所以本文采用SPWM控制方式。（郭鵬）雙級(jí)式無變壓器電路是并網(wǎng)系統(tǒng)采用較多的主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，前級(jí)DC/DC變換器采用了Boost電路，后級(jí)DC/AC部分采用單相全橋逆變電路。（以下放電路拓?fù)鋱D）+前級(jí)DC/DC變換器采用的是結(jié)構(gòu)簡單，控制方便的Boost升壓電路，它根據(jù)電網(wǎng)電壓的大小使在不同天氣條件下的輸入電壓達(dá)到一個(gè)合適的水平，同時(shí)在低壓情況下實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤，增大光伏系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能。并且升壓斬波電路(Boost電路)相對(duì)其他DC/DC變換電路的效率更高，電路也比較簡單，而且具有體積小和重量輕的特點(diǎn)，另外可以使光伏陣列寬范圍調(diào)節(jié)，因此選擇升壓斬波（Boost電路）作為光伏發(fā)電裝置前級(jí)電路。在后級(jí)電路中采用的是單相全橋逆變電路，該結(jié)構(gòu)簡單易于控制。 由上述可知本文前級(jí)DC/DC變換采用的是Boost升壓電路。++由Boost電路工作原理可得以下式子： （） 化簡得： （） 式中，由于，輸出端電壓比輸入端電壓相當(dāng)或者更高，升壓斬波電路由此而命名。 設(shè)為導(dǎo)通占空比，即，為升壓比，調(diào)節(jié)升壓比就能調(diào)節(jié)的大小，調(diào)節(jié)方法是通過改變導(dǎo)通比來實(shí)現(xiàn)。把升壓比的導(dǎo)數(shù)用來表示，即，則和導(dǎo)通占空比的關(guān)系可以表示成： （） 所以，式（）可以表示為： （） 由于在Boost電路中電感電流可分為連續(xù)和不連續(xù)兩種工作狀態(tài)模式，在電感電流處于不連續(xù)工作狀態(tài)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電源端輸出能量有一部分浪費(fèi)，而且電流紋波也相對(duì)較大。所以，為了避免太陽能光伏電池輸出的能量浪費(fèi)，在本系統(tǒng)中把Boost電路設(shè)計(jì)為連續(xù)工作狀態(tài)的模式，即為連續(xù)導(dǎo)通。 本文后級(jí)DC/ AC逆變電路采用的是單相全橋逆變電路。其中是由Boost電路輸出的直流電壓，為四個(gè)開關(guān)管功率器件，為逆變器的輸出電壓，為逆變器的輸出電流，為電網(wǎng)電壓。逆變橋是由開關(guān)管功率器件組成的，每個(gè)開關(guān)管功率器件分別接有反并聯(lián)的二極管。對(duì)四個(gè)開關(guān)管功率器件進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，就能夠調(diào)節(jié)逆變輸出的電流，使其為正弦波形，并且能夠保持與電網(wǎng)電壓同頻同相。正弦波電流再經(jīng)過由電感和電容組成的濾波器進(jìn)行濾波后并入電網(wǎng)。+ 單相全橋逆變的主電路工作狀態(tài)根據(jù)四個(gè)開關(guān)管功率器件的開關(guān)動(dòng)作先后順序，逆變器的工作模式有4種情況。下面分別對(duì)這4種工作模式進(jìn)行分析。(a)當(dāng)功率器件、導(dǎo)通時(shí)，光伏陣列輸出的直流電壓加在逆變器兩端，經(jīng)過逆變后饋入電網(wǎng)，此時(shí)并網(wǎng)電流正半周增大，輸出端電感儲(chǔ)能增加。(b)當(dāng)功率器件 、導(dǎo)通時(shí)，光伏陣列輸出能量在直流側(cè)對(duì)電容充電，逆變器輸出側(cè)由于儲(chǔ)能電感的存在，并網(wǎng)電流僅有電感提供，此供電回路由電感、和的反并聯(lián)二極管組成回路，并網(wǎng)電流慢慢減小，電感儲(chǔ)能也減小。(c)當(dāng)功率器件 、導(dǎo)通時(shí)，光伏陣列輸出的直流電壓反向加在逆變器兩端，此時(shí)負(fù)半周電流逐漸增大。 (d)當(dāng)功率器件 、導(dǎo)通時(shí)，光伏陣列輸出能量在直流側(cè)對(duì)電容充電，逆變器輸出側(cè)由于儲(chǔ)能電感的存在，并網(wǎng)電流僅由電感提供，此供電回路由電感、和的反并聯(lián)二極管組成回路，電感儲(chǔ)能會(huì)隨著負(fù)半周并網(wǎng)電流的減小而減小。根據(jù)上述分析可得:(a)和(c)工作模式逆變器輸出交流電壓分別為正、負(fù)值。(b)和(d)工作模式逆變器輸出交流電壓為零。其實(shí)逆變裝置就是一個(gè)變換器，通過恰當(dāng)?shù)目刂颇軌驅(qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。但本文要求太陽能光伏陣列輸出的能量能夠向電網(wǎng)輸送，所以必須保證并網(wǎng)系統(tǒng)中直流側(cè)的電壓經(jīng)過逆變后必須高于交流側(cè)電網(wǎng)電壓，才能實(shí)現(xiàn)能量按要求輸送。3光伏最大功率跟蹤問題的研究在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏電池的利用率除了與光伏電池的內(nèi)部特性有關(guān)，使用環(huán)境如溫度、負(fù)載和輻照度等外部原因?qū)ζ湟灿幸欢ㄓ绊?，在不同的環(huán)境因素下，光伏電池可運(yùn)行在不同且唯一的最大功率點(diǎn)（Maximum Power Point MPPT）上，所以，對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng)來講，應(yīng)當(dāng)尋求光伏電池的最佳工作狀態(tài)，來最大限度地將光能轉(zhuǎn)化為電能。通過控制方法達(dá)到將光伏電池的最大功率輸出運(yùn)行的技術(shù)被稱為最大功率點(diǎn)跟蹤（Maximum Power Point Tracking,MPPT）技術(shù)。 光伏電池是一種將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的能量轉(zhuǎn)換器，它的工作原理是用半導(dǎo)體PN結(jié)接收太陽光照產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)。光伏電池的輸出電流與溫度高低、太陽光照強(qiáng)度、光伏電池的并聯(lián)形式和光伏電池面積有關(guān)。光伏電池為了在太陽能的作用下輸出足夠大的電功率，需要把眾多小型光伏電池單元通過串并聯(lián)的方式組合在一起，從而構(gòu)成光伏陣列使用（太陽能光伏發(fā)電）。（a）（b）所示。太陽能電池是由若干個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的，在晶體中P型硅和N型硅對(duì)電路是呈電中性的。當(dāng)電池板上的PN結(jié)被太陽光照射到時(shí)，有一部分光線會(huì)被反射，而剩下的光則會(huì)被PN結(jié)吸收掉，被吸收的能量除了轉(zhuǎn)換成熱能外，其余部分以光子的形式存在，P型硅和N型硅在具有足夠能量的光子作用下能夠?qū)㈦娮訌墓矁r(jià)鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子空穴對(duì)。在PN結(jié)區(qū)附近，由于電子和空穴之間的相互擴(kuò)散作用，將在結(jié)區(qū)形成一個(gè)建電場(chǎng)，該方向由N區(qū)指向P區(qū)。由于內(nèi)建電場(chǎng)的原因，電子將流向N區(qū)，空穴將流向P區(qū)，最后N區(qū)會(huì)有多余的電子，P區(qū)會(huì)有多余的空穴，只有少數(shù)載流子運(yùn)動(dòng)到PN結(jié)區(qū)，這些少數(shù)載流子會(huì)受到PN結(jié)對(duì)的牽引作用，進(jìn)而漂移到對(duì)方的區(qū)域，因此而對(duì)外形成的光生電場(chǎng)將與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反。光生電場(chǎng)抵消部分內(nèi)建電場(chǎng)外，由于P區(qū)還是帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，故而在P、N區(qū)之間將會(huì)產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)，如果電路形成通路，電路中就會(huì)有電流通過，從而輸出電能。用一定的方式將太陽能電池元件組合在一起，可以形成一個(gè)大的太陽能光伏電池組件，從而在足夠光強(qiáng)的太陽能作用下產(chǎn)生一定的電壓和電流，以此實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換（郭鵬）。（a）電池平衡時(shí) （b）光照時(shí) 由光伏電池的特性可知，光伏電池的輸出特性會(huì)受多方面因素的制約，如光照、溫度、負(fù)載狀態(tài)等都會(huì)使它的輸出特性發(fā)生變化，這樣一來就會(huì)呈現(xiàn)出非線性的特征。在任意環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度下，單體光伏電池都存在一個(gè)特定的最大功率輸出點(diǎn)。此外，即使在光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度相對(duì)穩(wěn)定的條件下，光伏器件的輸出功率也會(huì)隨著外接負(fù)載的變化進(jìn)行變化。理論上講，只要將光伏電池與負(fù)載完全匹配、直接耦合，負(fù)載的伏安特性曲線與最大功率點(diǎn)軌跡曲線就可以重合或漸進(jìn)重合，從而達(dá)到光伏電池處于高效輸出狀態(tài)的目的。但在實(shí)際應(yīng)用中，很難實(shí)現(xiàn)負(fù)載與光伏電池的直接耦合。因此，如果要提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體效率，一個(gè)關(guān)鍵的方法就是實(shí)時(shí)變更系統(tǒng)負(fù)載特性，也就是調(diào)整光伏電池的工作點(diǎn)，使之能在不同的溫度和日照下始終讓光伏電池工作保持在最大功率點(diǎn)附近，這一跟蹤過程被稱為最大功率點(diǎn)跟蹤（光伏電池模型及最大功率點(diǎn)跟蹤原理）。下面以溫度不變，不同的光照強(qiáng)度的環(huán)境下介紹最大功率點(diǎn)跟蹤的基本原理。特性曲線1特性曲線2假定圖中特性曲線1和特性曲線2為兩種不同太陽輻射度下光伏陣列的輸出特性曲線，A點(diǎn)和B點(diǎn)分別為相應(yīng)的最