【文章內容簡介】 流以及實際輸出信號值來推算出下一周期逆變器的開關信號的脈寬。無差拍控制能夠保證對輸出電流瞬時值的精確控制，穩(wěn)態(tài)性能比較好，響應速度快，也能大大提高系統(tǒng)的動態(tài)響應，但是該控制方法對主電路參數(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)實際輸出電流進行比較后，將其電流誤差經過控制器后與三角波信號進行比較，以輸出SPWM控制信號，控制器多用到比例或者比例積分調節(jié)。SPWM控制方式控制結構簡單易于實現(xiàn)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也比較好，應用十分廣泛。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控制方式對于含有非線性擾動信號的控制效果不夠理想；重復控制方式對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)具有很高的實時性，因此在實際應用中比較少用；但是SPWM控制方式能有效的避免上述弊端，控制結構簡單易于實現(xiàn)，系統(tǒng)具有較強的穩(wěn)定性，所以本文采用SPWM控制方式。（郭鵬）雙級式無變壓器電路是并網(wǎng)系統(tǒng)采用較多的主回路拓撲結構，前級DC/DC變換器采用了Boost電路，后級DC/AC部分采用單相全橋逆變電路。（以下放電路拓撲圖）+前級DC/DC變換器采用的是結構簡單，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到一個合適的水平，同時在低壓情況下實現(xiàn)最大功率點的跟蹤，增大光伏系統(tǒng)的經濟性能。并且升壓斬波電路(Boost電路)相對其他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，另外可以使光伏陣列寬范圍調節(jié)，因此選擇升壓斬波（Boost電路）作為光伏發(fā)電裝置前級電路。在后級電路中采用的是單相全橋逆變電路，該結構簡單易于控制。 由上述可知本文前級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或者更高，升壓斬波電路由此而命名。 設為導通占空比，即，為升壓比，調節(jié)升壓比就能調節(jié)的大小，調節(jié)方法是通過改變導通比來實現(xiàn)。把升壓比的導數(shù)用來表示，即，則和導通占空比的關系可以表示成： （） 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，就會導致電源端輸出能量有一部分浪費，而且電流紋波也相對較大。所以，為了避免太陽能光伏電池輸出的能量浪費，在本系統(tǒng)中把Boost電路設計為連續(xù)工作狀態(tài)的模式，即為連續(xù)導通。 本文后級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，為四個開關管功率器件，為逆變器的輸出電壓，為逆變器的輸出電流，為電網(wǎng)電壓。逆變橋是由開關管功率器件組成的，每個開關管功率器件分別接有反并聯(lián)的二極管。對四個開關管功率器件進行適當?shù)目刂?，就能夠調節(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。正弦波電流再經過由電感和電容組成的濾波器進行濾波后并入電網(wǎng)。+ 單相全橋逆變的主電路工作狀態(tài)根據(jù)四個開關管功率器件的開關動作先后順序，逆變器的工作模式有4種情況。下面分別對這4種工作模式進行分析。(a)當功率器件、導通時，光伏陣列輸出的直流電壓加在逆變器兩端，經過逆變后饋入電網(wǎng)，此時并網(wǎng)電流正半周增大，輸出端電感儲能增加。(b)當功率器件 、導通時，光伏陣列輸出能量在直流側對電容充電，逆變器輸出側由于儲能電感的存在，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，電感儲能也減小。(c)當功率器件 、導通時，光伏陣列輸出的直流電壓反向加在逆變器兩端，此時負半周電流逐漸增大。 (d)當功率器件 、導通時，光伏陣列輸出能量在直流側對電容充電，逆變器輸出側由于儲能電感的存在，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，電感儲能會隨著負半周并網(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、負值。(b)和(d)工作模式逆變器輸出交流電壓為零。其實逆變裝置就是一個變換器，通過恰當?shù)目刂颇軌驅崿F(xiàn)能量的雙向流動。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)中直流側的電壓經過逆變后必須高于交流側電網(wǎng)電壓，才能實現(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部特性有關，使用環(huán)境如溫度、負載和輻照度等外部原因對其也有一定影響，在不同的環(huán)境因素下，光伏電池可運行在不同且唯一的最大功率點（Maximum Power Point MPPT）上，所以，對于光伏發(fā)電系統(tǒng)來講，應當尋求光伏電池的最佳工作狀態(tài)，來最大限度地將光能轉化為電能。通過控制方法達到將光伏電池的最大功率輸出運行的技術被稱為最大功率點跟蹤（Maximum Power Point Tracking,MPPT）技術。 光伏電池是一種將光能直接轉換成電能的能量轉換器，它的工作原理是用半導體PN結接收太陽光照產生光生伏特效應。光伏電池的輸出電流與溫度高低、太陽光照強度、光伏電池的并聯(lián)形式和光伏電池面積有關。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PN結構成的，在晶體中P型硅和N型硅對電路是呈電中性的。當電池板上的PN結被太陽光照射到時，有一部分光線會被反射，而剩下的光則會被PN結吸收掉，被吸收的能量除了轉換成熱能外，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將電子從共價鍵中激發(fā)，以致產生電子空穴對。在PN結區(qū)附近，由于電子和空穴之間的相互擴散作用，將在結區(qū)形成一個建電場，該方向由N區(qū)指向P區(qū)。由于內建電場的原因，電子將流向N區(qū)，空穴將流向P區(qū)，最后N區(qū)會有多余的電子，P區(qū)會有多余的空穴，只有少數(shù)載流子運動到PN結區(qū)，這些少數(shù)載流子會受到PN結對的牽引作用，進而漂移到對方的區(qū)域，因此而對外形成的光生電場將與PN結內電場方向相反。光生電場抵消部分內建電場外，由于P區(qū)還是帶正電，N區(qū)帶負電，故而在P、N區(qū)之間將會產生光生電動勢，如果電路形成通路，電路中就會有電流通過，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，可以形成一個大的太陽能光伏電池組件，從而在足夠光強的太陽能作用下產生一定的電壓和電流，以此實現(xiàn)光電轉換（郭鵬）。（a）電池平衡時 （b）光照時 由光伏電池的特性可知，光伏電池的輸出特性會受多方面因素的制約，如光照、溫度、負載狀態(tài)等都會使它的輸出特性發(fā)生變化，這樣一來就會呈現(xiàn)出非線性的特征。在任意環(huán)境溫度和光照強度下，單體光伏電池都存在一個特定的最大功率輸出點。此外，即使在光照強度和環(huán)境溫度相對穩(wěn)定的條件下，光伏器件的輸出功率也會隨著外接負載的變化進行變化。理論上講，只要將光伏電池與負載完全匹配、直接耦合，負載的伏安特性曲線與最大功率點軌跡曲線就可以重合或漸進重合，從而達到光伏電池處于高效輸出狀態(tài)的目的。但在實際應用中，很難實現(xiàn)負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，一個關鍵的方法就是實時變更系統(tǒng)負載特性，也就是調整光伏電池的工作點，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附近，這一跟蹤過程被稱為最大功率點跟蹤（光伏電池模型及最大功率點跟蹤原理）。下面以溫度不變，不同的光照強度的環(huán)境下介紹最大功率點跟蹤的基本原理。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點和B點分別為相應的最