【導(dǎo)讀】電功能集于一體，可以進(jìn)一步拓展其應(yīng)用范圍并簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和減少投資。網(wǎng)發(fā)電與獨(dú)立供電的系統(tǒng)集成，下面是本文所做的工作。式的切換與控制。死區(qū)對(duì)輸出波形的影響和補(bǔ)償方式。反饋的復(fù)合控制策略，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性都滿足要求。行最大功率跟蹤的控制策略，實(shí)現(xiàn)了光伏陣列的真正最大功率點(diǎn)跟蹤。

　　

【正文】 非線性負(fù)載擾動(dòng)等情況的存在，尤其是在瞬態(tài)過程中電網(wǎng)電壓的波形會(huì)發(fā)生畸變。電網(wǎng)電壓波形的畸變會(huì)直接影響著系統(tǒng)控制的效果，因此間接電流控制方法控制電路復(fù)雜、信號(hào)運(yùn)算過程中要用到電路參數(shù)、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)有一定的依賴性、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度也比較慢。 2. 直接電流控制 通過運(yùn)算求出交流電流，再引入交流電流反饋，通過對(duì)交流電流的直接控制，使其跟蹤指令電流值。根據(jù)直接電流控制的概念，對(duì)于并網(wǎng)型逆變器來說為了獲得與電網(wǎng)電壓同步的給定正弦電流波形，通常用電網(wǎng)電壓信號(hào)乘以電流有功給定，產(chǎn)生 正弦參考電流波形，然后使其輸出電流跟蹤這一指令電流。該控制方式具有控制電路相對(duì)簡(jiǎn)單、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的依賴性低、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。 并網(wǎng)逆變器的 SPWM 技術(shù) 正弦脈寬調(diào)制技術(shù) (SPWM 技術(shù) )，即用所期望得到的正弦波作為調(diào)制信號(hào)，三角波作為載波，當(dāng)三角波與正弦波相交時(shí)，用交點(diǎn)來控制開關(guān)管的通斷，就可以得到一組等幅而脈沖寬度正比于正弦曲線函數(shù)值的矩形波。根據(jù)調(diào)制電壓極性的不同，正弦脈寬調(diào)制方式可分為兩種：雙電壓極性調(diào)制和單電壓極性調(diào)制 . [9][10] 雙極性調(diào)制是指兩橋臂交叉對(duì)應(yīng)的開關(guān)管 T1 和 T4， T2 和 T3 分別組成一組，同時(shí)開通或關(guān)斷，兩組開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通。這樣在逆變器的輸出端就可以得到極性交變的電壓脈沖，這種控制方案就稱為雙極性調(diào)制，如圖 17 所示。由于雙極性調(diào)制的輸出電流變化率比較大，外界的干擾較強(qiáng)，所以本文采用了單極性調(diào)制方式。 單極性調(diào)制是指四個(gè)開關(guān)管用四個(gè)不同的信號(hào)控制，其中 T1 和 T2 的控制信號(hào)由一正弦參考波與三角波相比較產(chǎn)生， T3 和 T4 的控制信號(hào)由與前一參考波相位相差 1800 的正弦參考波與三角波相比較產(chǎn)生，如圖 18 所示。采用單極性調(diào)制方式時(shí)，系統(tǒng)逆變電壓的極性在正弦波的半個(gè)周期內(nèi)保持不便，在 開關(guān)切換時(shí)，逆變輸出電壓先變?yōu)榱?，電流通過主電路回路續(xù)流，當(dāng)下一個(gè)定時(shí)周期到來時(shí)，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，重新輸出電壓。這樣，調(diào)制脈沖電壓在一個(gè)正弦波半周內(nèi)始終為一個(gè)極性，輸出逆變電壓有零電壓的過渡，所以系統(tǒng)輸出電流的變化率較小。此外，與雙極性調(diào)制方案相比，單極性調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是諧波分量小，易于消除，對(duì)淮北師范大學(xué)信息學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的研究 16 外部設(shè)備的諧波干擾減小；每次開關(guān)管開通或關(guān)斷時(shí)，電壓變化的幅度是雙極性調(diào)制的一半，因此開關(guān)管所受的開關(guān)應(yīng)力小。 圖 17 雙極性 SPWM 調(diào)制方案 圖 18 單極性 SPWM 調(diào)制方案 如圖 18 所示，由參考波 )(trU 與三角波載波 )(tcU 兩者的交點(diǎn)決定主開關(guān)管 T3，T4 的導(dǎo)通時(shí)刻。當(dāng) )(trU )(tcU 時(shí)， T4 管導(dǎo)通，結(jié)合主電路圖，此時(shí)圖中 B 點(diǎn)電壓為零；當(dāng) )(trU )(tcU 時(shí)， T3 管導(dǎo)通， B 點(diǎn)電壓為 dU ，所以 B 點(diǎn)的電壓波形如圖19(c)所示。同理，由 )(trU 與 )(tcU 兩者交點(diǎn)決定主管 T1 和 T2 的導(dǎo)通時(shí)刻，當(dāng) )(trU )(tcU 時(shí)， T2 導(dǎo)通， A 點(diǎn)電壓為零；當(dāng) )(trU )(tcU 時(shí)， T1 導(dǎo)通， A 點(diǎn)電壓為 dU ，由此得到 A 點(diǎn)電壓波形如圖 19(b)所示，則逆變器交流側(cè)的輸入電壓波形)(toU = )(taU — )(tbU ，圖 19(d)所示即為由 SPWM 得到的單極性脈沖電壓的波形。 系統(tǒng)由于采用的是單極性調(diào)制方式，并網(wǎng)逆變器同一橋臂的上、下兩個(gè)功率器件交替通斷，處于互補(bǔ)的工作方式。每半個(gè)基波周期內(nèi)逆變電壓方向不變，極性在“零”和“正”之間跳變，原理如圖 19 所示。從圖中可以看出： aU 和 bU 在一個(gè)基波周期內(nèi)矩形脈沖數(shù)目相同，但 oU 在一個(gè)基波周期內(nèi)的脈沖數(shù)是 aU 和 bU淮北師范大學(xué)信息學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的研究 17 的 2 倍，也就是說輸出電壓脈沖的頻率是開關(guān)頻率的 2 倍，產(chǎn)生了倍頻現(xiàn)象。因此，單極性調(diào)制的倍頻現(xiàn)象能使逆變器輸出電壓的脈沖數(shù)倍加，這有利于減小系統(tǒng)諧波，減少對(duì)外部的干擾。 圖 19 單極性正弦脈寬調(diào)制波形 淮北師范大學(xué)信息學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的研究 18 結(jié) 論 太陽能作為一種無污染的可再生能源將是下世紀(jì)人類能源利用的重要來源。作為太陽能光伏利用的主流方向并網(wǎng)發(fā)電越來越受到人們的重視。光伏并網(wǎng) 發(fā)電是太陽能利用的發(fā)展趨勢(shì)，因此本文對(duì)其核心部件并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了理論分析與研究，主要內(nèi)容可總結(jié)如下： (1)分析了并網(wǎng)逆變器的電路結(jié)構(gòu)，針對(duì)單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇了適合于本方案的電路結(jié)構(gòu)。電路中光伏陣列通過升壓電路 (DC/DC)將直流電壓升高再經(jīng)逆變電路 (DC/AC)直接并網(wǎng)，而不是通過工頻變壓器或高頻變壓器并網(wǎng)。所以該電路結(jié)構(gòu)體積小，噪聲低，成本低，便于研究，有利于并網(wǎng)技術(shù)的深入研究。 （ 2)研究光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理及控制策略，分析逆變器系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)。針對(duì)所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)確定逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)方面考慮，選擇不可調(diào)度式并網(wǎng)逆變器，并從并網(wǎng)系統(tǒng)的主電路拓?fù)洹⒖刂撇呗缘葞讉€(gè)方面做了詳細(xì)的分析 。 (3)闡述了并網(wǎng)型逆變器的控制目標(biāo)，總結(jié)了幾種逆變電路的控制方法，并用結(jié)構(gòu)框圖的形式進(jìn)行了對(duì)比分析。本文采用了基于 SPWM 控制的電流輸出控制的算法，該方法具有開關(guān)頻率固定、物理意義清晰、實(shí)現(xiàn)方便的優(yōu)點(diǎn) 。 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是未來太陽能光伏利用的主流方向，所以開發(fā)出經(jīng)濟(jì)性好，穩(wěn)定性高，性能優(yōu)越的并網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)擺在我們面前的緊迫課題。 淮北師范大學(xué)信息學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的研究 19 參考文獻(xiàn) [1] 王斯成 ,董路影 ． 我國(guó)太陽能光伏發(fā)電市場(chǎng)發(fā)展與國(guó)際挑戰(zhàn)． 第五屆全國(guó)光伏技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集 , 1998, 3034 [2] 中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì) ． 電工高技術(shù)叢書第二分冊(cè) — 太陽能光伏發(fā)電 [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020 [3] Richard J Komp．實(shí)用光伏技術(shù) [M] 喬幼藥譯．北京：北京航空航天大學(xué)出版社 , 1987 [4] 陳道煉． DCAC 逆變技術(shù)及其應(yīng)用 [M]． 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [5] 苗建勛，李水泉， 石 發(fā)旺等．太陽能電池基本特性研究 [J]．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) , 1996:12(4)， 2325 [6] 徐林，崔容強(qiáng)，龐乾駿．對(duì)太陽電池 I— V 曲線進(jìn)行擬合的數(shù)論方法 [J]．太陽能學(xué)報(bào) , 2020:21(4)， 160164 [7] 黃俊，王兆安．電力電子變流技術(shù) [M]． 北京： 機(jī)械 工 業(yè)出版社， 2020 [8] 汪飛．可再生能源并網(wǎng)逆變器的研究 [M]．浙江：浙江大學(xué)出版社 , 2020 [9] 吳守箴，臧英杰．電氣傳動(dòng)的脈寬調(diào)制技術(shù) [M]． 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1999． 5 [10] 張占松，蔡宣三編著．開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì) [M]． 北京：北京 電子工業(yè)出版社， 1998． 6 淮北師范大學(xué)信息學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的研究 20 致 謝 在論文完成之際，我 要特別感謝我的指導(dǎo)老師 宗桂林 老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。在我撰寫論文的過程中， 宗 老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了 宗 老師悉心細(xì)致的教誨和無私的幫助，特別是 她 廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此表示真誠(chéng)地感謝和深深的謝意。 在論文的寫作過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，同時(shí)還到許多在工作過程中許多同事的支持和幫助，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。 最后 ，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見的各位專家表示衷心地感謝！