【正文】 [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. Rec., 1996, 2, pp. 1710–1716.[8] Calais, M., Myrzik, J., Spooner, T., and Agelidis, .: ‘Inverters for singlephase grid connected photovoltaic systems – and overview’。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(diǎn)處工作。根據(jù)這項(xiàng)方案所提出的控制策略在最大功率和維持功率變換器的穩(wěn)定性方面提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方法。 5結(jié)論最大功率點(diǎn)跟蹤算法和輸入電網(wǎng)功率控制作為一個(gè)的單一的控制單元已被提出，其將與電網(wǎng)連接光伏電池的動(dòng)態(tài)特性考慮了進(jìn)去。將該系統(tǒng)在陽(yáng)光改變的戶(hù)外條件測(cè)試，即晴朗并且多云的天氣。因此，輸入功率穩(wěn)步上升的同時(shí)，必須要始終保持電壓直流環(huán)節(jié)大于電網(wǎng)電壓幅度?！癲elay1”模塊，這是用來(lái)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。逆變器A和B在開(kāi)啟的空閑時(shí)間內(nèi)分別有為8和5s的上升時(shí)間。它是眾所周知，溫度升高時(shí)太陽(yáng)能板的電壓降低功率也下降。所有的轉(zhuǎn)換器工作在低于MPP功率的水平。：。這些被標(biāo)記為A和B。最大開(kāi)關(guān)頻率約為200kHz。為了獲得參考電流Iref，帶有ATmega8的同步通信鏈路會(huì)提供數(shù)字信息。輸入電網(wǎng)電流由模擬比較器和邏輯門(mén)來(lái)安全控制。一個(gè)ATtiny15控制橫跨在DC鏈路上的Cf電壓平均值為400V。電流傳感器包括一個(gè)精密電阻和一個(gè)運(yùn)算放大器。晶體管Q1Q4為 MOSFET STP55NF06，晶體管Q5–Q8是STP11NK50，二極管D1–D4為 STTA206。電容器Cin和Cf值分別為2和44μF。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如考慮Pmax =100W，ω=100π，和一個(gè)400 V的直流母線電壓。存儲(chǔ)能量的最大變化可以計(jì)算為： ()其中T=π/ω。Cf和電感L上的能量發(fā)生波動(dòng)。因?yàn)檫@個(gè)電流正好與電網(wǎng)電壓同相，功率輸出Pout可以表示為: ()其中P0為輸入平均功率和ω為電網(wǎng)頻率，單位為弧度/秒。在電網(wǎng)電壓的每半周期中只有一個(gè)觸發(fā)器是啟用的。該比較輸出結(jié)果采用兩個(gè)D觸發(fā)器來(lái)緩存。請(qǐng)注意。該乘法器還有一個(gè)來(lái)自數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）的輸入，轉(zhuǎn)換器設(shè)置正弦模板的振幅從而產(chǎn)生參考電流。電網(wǎng)電壓波形使用一個(gè)輸出與一個(gè)比較器和一個(gè)模擬乘法器相連的運(yùn)算放大器測(cè)量。在vac負(fù)半周期，晶體管Q6和Q7導(dǎo)通，電流減少，電流通過(guò)Q5和Q8并聯(lián)的反向二極管增大時(shí)它們斷開(kāi)。在vac的正半周期， Q5和Q8導(dǎo)通，輸出電流增加。這個(gè)電壓放大器的輸出連接一個(gè)由電感Lf和電容Cf組成的濾波器，濾波器具有隔離兩個(gè)不同逆變器電壓和電流中高頻分量的作用，即從電壓放大器到電網(wǎng)耦合轉(zhuǎn)換器。幅值由變壓器的匝數(shù)比N2/N1和初級(jí)橋的占空比確定。第二階段同步和控制電流注入電網(wǎng)。3 交流光伏模塊的并網(wǎng)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)一般包括兩個(gè)基本階段：電壓放大和電網(wǎng)耦合?！癲elay2”模塊的目的在于在間隔等于電路持續(xù)的時(shí)間內(nèi)允許工作點(diǎn)回到一個(gè)穩(wěn)定解處。然后，在t1 =45ms時(shí)利用式（）求解t。第一個(gè)可以被近似計(jì)算出： ()舉個(gè)例子，設(shè)一個(gè)MPP電壓vpv（0）=36 V。這種狀態(tài)下S=1，并且整個(gè)過(guò)程是重復(fù)的。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(huì)添入延遲時(shí)間。請(qǐng)注意，如果在這一點(diǎn)上處不采取行動(dòng)，PV電壓會(huì)像之前解釋的那樣崩潰。因此，工作點(diǎn)從穩(wěn)定的區(qū)域移入不穩(wěn)定區(qū)，新測(cè)量的功率低于先前測(cè)量的值。這增量階段一直持續(xù)到達(dá)到最大功率點(diǎn)（MPP）之后。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。參考功率然后增加?P，新的輸入功率會(huì)增加，Pnew=vpvipv，光伏電壓vpv減少，光伏電流ipv增加。上述控制依賴(lài)于周期性地調(diào)整參考功率Pref，同時(shí)保持vpv狀態(tài)和ipv在式（24）所定義的穩(wěn)定工作區(qū)域。穩(wěn)定吸引力的區(qū)域在本例中可以被定義為： ()式中x=[vpv ipv]T。類(lèi)似地，輸出功率會(huì)減少并且下降至零。從特征向量、估計(jì)的焦點(diǎn)上我們可以觀察出右邊的解是一個(gè)穩(wěn)定的點(diǎn)而左邊的解是一個(gè)散點(diǎn)。使用特征值分析，在[13]中驗(yàn)證了對(duì)于左邊曲線P與電壓電流曲線的交叉點(diǎn)是不固定的，而右邊的區(qū)域是穩(wěn)定的。此外，對(duì)于任意P＞Pmax沒(méi)有真正的解決方案和工作點(diǎn)，[vpv ipv]，就像下面部分的解釋的那樣將加速短路。–V特性和三個(gè)不同P值下的功率曲線。： () ()P為恒定功率，Is是二極管飽和電流，α=q/(nskT)，k=*1023J/K為玻爾茲曼常數(shù)，q=*1019C是電子電荷，T=298K是溫度，ns為在模塊中串聯(lián)的電池?cái)?shù)。–V特性，它并不是PCU的組成部分。雖然瞬時(shí)注入電網(wǎng)的功率是波動(dòng)的，當(dāng)一個(gè)足夠大的電容器Cin用于減弱振蕩時(shí)，從光伏陣列出來(lái)的輸入功率可當(dāng)為常數(shù)。2 光伏模塊的動(dòng)態(tài)控制。從光伏面板中獲取的功率通過(guò)一個(gè)電流型控制逆變器注入電網(wǎng)。這項(xiàng)技術(shù)的好處是計(jì)算所需的功率減少和在光伏逆變器的微控制器單元也可以用來(lái)執(zhí)行其他任務(wù)。除了已經(jīng)存在的輸入功率傳感器（電壓和電流），這種方法不需要額外的組件。在最近的 [912]中，組合式的解決方案已被提出。為了實(shí)現(xiàn)這一控制的最常用的技術(shù)包括：擾動(dòng)觀察法，電導(dǎo)增量法，爬山法，開(kāi)關(guān)振蕩擾動(dòng)，開(kāi)路測(cè)試，和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法。因此，對(duì)于這樣一個(gè)單元來(lái)說(shuō)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。PV源與電網(wǎng)同步運(yùn)行并且可以本地或偏遠(yuǎn)地區(qū)提供電能。光伏（PV）分散發(fā)電已收到大量來(lái)自政府的金融支持。一個(gè)實(shí)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。該策略將電網(wǎng)注入功率控制和光伏MPPT結(jié)合成一個(gè)單一的控制模塊。此外，當(dāng)電壓發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，與電網(wǎng)的相互作用可能在逆變器上導(dǎo)致穩(wěn)定性問(wèn)題。這兩個(gè)任務(wù)是通過(guò)在功率調(diào)節(jié)單元中的控制器執(zhí)行的。這些算法保持光伏面板在可以發(fā)揮最高性能的最優(yōu)工作點(diǎn)。希望在以后的學(xué)習(xí)生涯中可以有機(jī)會(huì)完善這項(xiàng)研究。首先，對(duì)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，確定了本文所含系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。結(jié)論太陽(yáng)能發(fā)電一定程度上有利于緩解日趨緊張的能源危機(jī)，因此對(duì)該領(lǐng)域的研究和發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。 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。PI控制器中KP=，Ki=600。模型開(kāi)始運(yùn)行后，光伏電池輸出功率接近120W。C，光照S=1000W/m2的情況下，這與設(shè)置Im=，Vm=。C)，最大功率Pm為120W。C下的最大功率點(diǎn)電流Im=，最大功率點(diǎn)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(qiáng)下的短路電流Isc變化溫度系數(shù)a=(A/176。然后提出了并網(wǎng)逆變器的輸出目標(biāo)，即保證逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，并對(duì)逆變器的輸出控制模式進(jìn)行了對(duì)比分析，為了實(shí)現(xiàn)逆變器的并網(wǎng)目標(biāo)，提出了并網(wǎng)電流反饋控制策略并建立了并網(wǎng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 ()所以，有 （）代入式（），有 （）以上介紹了工程上PI控制器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，該方法使用時(shí)要求逆變器傳遞函數(shù)是已知的，式（）只是逆變器傳遞函數(shù)的一種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，與實(shí)際相比誤差還是存在的，因此計(jì)算出的PI參數(shù)只作為理論指導(dǎo)值，在實(shí)際中還要根據(jù)具體情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。本文設(shè)計(jì)的逆變器工作頻率取10kHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電網(wǎng)頻率，忽略開(kāi)關(guān)管的延時(shí)及死區(qū)時(shí)間的影響，逆變器可以等效為一個(gè)小慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為： () 式中，TPWM代表一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，KPWM代表逆變器的增益，：為了得到更加穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)性能和更加快速的響應(yīng)，通常二階系統(tǒng)模型來(lái)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，在對(duì)PI控制器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，常采用工程上的二階最佳工程設(shè)計(jì)法[36]。本文采用電流瞬時(shí)值反饋與三角波比較控制，在三角波比較控制中，PI控制器應(yīng)用最為廣泛，其傳遞函數(shù)為： ()式中，KP為PI控制器的比例系數(shù)，Ki為PI控制器的積分系數(shù)。用復(fù)頻域方法來(lái)分析式（），可得： ()其中 ()即為濾波器傳遞函數(shù)。可以建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。其中，UAB為逆變器輸出端電壓，Unet為公用電網(wǎng)電壓。為使控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能和抗干擾性，系統(tǒng)的電流閉環(huán)設(shè)計(jì)顯得尤為重要。逆變電路中開(kāi)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(jì)比較容易，因此這類(lèi)方法使用較多。，如圖所示，將指令電流信號(hào)i*減去實(shí)際輸出電流信號(hào)i，所得到的差值信號(hào)輸入PI調(diào)節(jié)器，放大后的信號(hào)再與高頻三角載波比較經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生控制開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。但在設(shè)計(jì)滯環(huán)寬度時(shí)通常設(shè)定的數(shù)值是固定的，這將會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管的工作頻率不固定，從而對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)很大困難，從而使濾波比較困難。[35]，如圖所示，將指令電流信號(hào)i*減去實(shí)際輸出電流信號(hào)i，所得到的二者差值輸入滯環(huán)比較器，最后經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生控制逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。瞬時(shí)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(shí)瞬時(shí)比較控制。在光伏并網(wǎng)逆變器中，一般采用鎖相環(huán)來(lái)獲得公用電網(wǎng)的電壓同步信號(hào)，之后再與預(yù)先給定的電流幅值相乘獲得用來(lái)參考的正弦波電流，最后通過(guò)對(duì)交流側(cè)輸出的實(shí)際電流進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這個(gè)參考電流的跟蹤。但是其缺點(diǎn)也很明顯，這種控制方法動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較慢，其使用的前提是公用電網(wǎng)電壓不會(huì)發(fā)生變化，但在現(xiàn)實(shí)生活中電網(wǎng)負(fù)載變化會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成擾動(dòng)，電網(wǎng)電壓的波形也難免會(huì)發(fā)生畸變，如果將這些因素考慮進(jìn)去，控制系統(tǒng)將會(huì)比較復(fù)雜，在前期信號(hào)的計(jì)算過(guò)程中要用到電路的參數(shù)，如果在工作過(guò)程中電路參數(shù)發(fā)生變化，將會(huì)不可避免的對(duì)控制效果造成影響。假設(shè)輸入電網(wǎng)的功率為P，則有 （）從而有 （）另外，逆變器輸出電壓滿(mǎn)足， （）對(duì)于SPWM逆變器，輸出電壓基波滿(mǎn)足 ()其中m為調(diào)制度所以有關(guān)系 ()從以上各參數(shù)之間的關(guān)系可以看出，它們是一一對(duì)應(yīng)的，當(dāng)電網(wǎng)電壓和電感不發(fā)生改變時(shí)，通過(guò)逆變器輸出的電流和功率，依據(jù)式（）和式（）就可以計(jì)算出Unet滯后于UAB的角度Φ和正弦脈寬調(diào)制的調(diào)制度m，也就是說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)控制并網(wǎng)電流的目地，需要對(duì)逆變器的輸出電壓UAB幅值和相位進(jìn)行控制，而要控制電壓相位和幅值，只要控制Φ和m就可以了。上一節(jié)己經(jīng)分析了并網(wǎng)逆變器工作時(shí)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(duì)電流控制的目的，主要有兩種方法：一種是通過(guò)控制逆變器輸出端的電壓來(lái)間接控制IL，我們稱(chēng)此為間接電流控制；另一種是直接控制IL，從而完成對(duì)逆變器交