【正文】 科研單位在這一方面進行了相關的研究，并且在“九五”、“十五”期間，國家科技部投入相當數額的經費進行開發(fā)工作[3]。目前我國具有較大規(guī)模的廠商有北京索英、南京冠亞、北京科諾偉業(yè)、志誠冠軍上海英偉力新能源科技有限公司等企業(yè)。目前國內光伏并網逆變器主要被陽光電源、艾思瑪、KACO等品牌所占領，而國外的企業(yè)多數通過代理渠道進入國內的市場，由于售后服務提供難度大的問題導致其整體市場占有率不高。從技術層次來說，國內企業(yè)在智能化程度、穩(wěn)定性、轉換效率、結構工藝等方面與國外先進水平仍有一定差距。 國外研究的現狀近幾年，隨著德國、美國、西班牙、日本對本國光伏發(fā)電產業(yè)在政策上大力扶持，全球光伏并網逆變器的銷售額在逐年上升，光伏并網逆變器進入了一個飛速發(fā)展的階段。SMA是全球最早、最大的光伏逆變器生產企業(yè)（其中德國市場占有率達50%以上），2009年 SMA以占據全球市場份額44%獨占鰲頭。其中排名前五位的企業(yè)占的市場份額已經超過了全球的70%。最后通過Matlab對電路進行了仿真?？刂撇呗赃x擇有：最大功率點跟蹤、SPWM控制等。： 光伏并網逆變器設計參數序號名稱參數1輸出功率1kW2電池輸出電壓DC60～140V3交流輸出電壓AC220V/50Hz4電網電壓允許偏差10%～+7%5電網頻率允許偏差～+6功率因數=第二章 太陽能光伏并網的研究太陽能光伏發(fā)電原理是利用太陽能電池的光生伏打效應，它是通過將太陽能輻射的能量直接通過硅電池板轉變成電能的一種可再生發(fā)電系統。本章將對太陽能光伏并網發(fā)電系統中的并網逆變器的拓撲結構進行設計，對其控制策略進行分析。根據這三種逆變主電路，可以將現在的光伏發(fā)電系統的拓撲結構分為三類，即工頻隔離型拓撲結構、高頻隔離型拓撲結構和無變壓器隔離拓撲結構。這種形式的太陽能光伏并網電磁干擾小，結構簡單，維護量小，可靠性高，開關頻率低。但是由于采用了工頻變壓器，導致整個系統體積龐大、重量增大，比較笨重、占用面積也增加。一次是經過高頻方波逆變，用來提高變壓器的工作頻率，從而能夠減輕變壓器的體積和重量。這種形式的光伏并網逆變器拓撲結構能夠顯著提高光伏并網逆變器的性能，因為它采用了SPWM控制的方式進行了周波變換，所以使得輸出的波形畸變比較小，濾波電感體積也比較小。三、無變壓器隔離拓撲結構無變壓器隔離的光伏并網發(fā)電系統，即非隔離型里面不含隔離變壓器，能量傳遞一般只有兩級。這種拓撲結構進一步降低了光伏發(fā)電系統設備的成本，使得傳輸能量的級數減少，提高了發(fā)電的效率。把太陽能電池板陣列輸出的直流電壓通過DC/DC直流升壓斬波電路升高到400V左右，這樣可以利用直流側平波儲能大電容的作用，來保證輸入逆變器部分的電壓穩(wěn)定。這種拓撲結構的光伏并網系統啟動的先決條件是直流側濾波電容預先充電到接近電網電壓的峰值[5]。一、單級光伏并網變換型單級式光伏并網變換型只用到一級的能量傳遞變換模式就能夠完成boostbuck斬波電路和DC/AC逆變電路的變換，然后通過RC濾波并入電網。但是這種類型的光伏拓撲結構由于太陽能電池板輸出的電壓等級有限，多用于小型的系統中。這種電路首先通過太陽能電池板陣列把太陽能輻射的能量轉換為電能，經濾波電路后通過前級直流斬波電路捕捉到最大功率點跟蹤（MPPT），然后經過工頻逆變電路，并入交流電網。 按控制方式分類按照控制方式可分為電流源式和電壓源式兩種拓撲類型。對于輸入源的選擇，要想得到一個穩(wěn)定的電流源輸入很不容易，要在輸入端串入一個大電感，但這會使系統的動態(tài)響應較差，所以，一般采用電壓源輸入。所以，一般采用電壓源輸入電流控制輸出的方式[4]。其次由于直流側電壓源的鉗位作用，交流側輸出的電壓波形為矩形波，并且與負載阻抗角無關。最后當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側的電容起緩沖無功能量的作用。二、電流型逆變拓撲結構電流型逆變拓撲結構是把太陽能電池板輸出的電能經過濾波電路后送入到一個直流電流源中，或者在直流側串聯一個大電感相當于電流源。其次逆變電路中的開關器件起的作用僅改變直流電流流通的路徑，因此交流側得到的輸出電流為矩形波，并且和負載阻抗角無關。交流側為阻感負載情況時，需要提供無功功率，直流側電感起緩沖無功能量的作用。根據以上光伏并網逆變器拓撲結構的分析，綜合各種結構的優(yōu)缺點，本設計選用當今熱點研究雙級式無變壓器的電壓型逆變器拓撲電路作為主電路。在本設計的系統中，太陽能電池板輸出的額定直流電壓為60140V之間，前級DC/DC斬波電路變換器需將此輸入電壓升至400V以上才能實現無隔離變壓器兩級式直接并網。因為輸入電流是連續(xù)的，使得對電源電磁干擾影響相對較小，開關管發(fā)射級接地，驅動電路相對簡單，是光伏并網系統最大功率點跟蹤控制的理想選擇。同時Boost升壓斬波電路具有相對較高的效率，電路結構中的二極管具有防止電網側能量反送給光伏陣列的作用，從而提高了光伏發(fā)電系統的整體工作效率。DCLink的作用除了連接DC/DC升壓斬波變換器和DC/AC逆變器，還實現了能量的傳遞。整個系統保證了并網逆變器輸出的正弦電流與電網側相電壓同頻同相。 光伏并網逆變器的控制方式光伏并網逆變器控制方式可以分為電壓源電壓控制、電流源電壓控制、電壓源電流控制和電流源電流控制四種。在光伏逆變器和電網連接并網運行時，電網可以被看做是一個容量無窮大的交流電壓源?？梢酝ㄟ^調整光伏并網逆變器輸出電壓的大小以及相位來控制系統的有功率和無功功率輸出。若不采取一些措施，同等級功率的電壓源并聯運行優(yōu)異性不容易獲得。 光伏并網逆變器的控制目標光伏并網逆變器的控制目標為：光伏并網逆變器輸出穩(wěn)定的、高質量的正弦波，且與電網電壓同頻同相，同時希望能夠通過調節(jié)光伏陣列的最大功率點，使太陽能光伏陣列按最大功率輸出。(b)所示。由圖中的矢量三角形關系可知，由于并網逆變器的輸出濾波電感L的存在，當使光伏逆變器輸出電流和電網電壓同相位時，電網側電壓和光伏并網逆變器輸出電壓之間存在相位差。較常用的電流控制方法有：SPWM正弦波脈寬調制電流跟蹤方式、SVPWM空間矢量脈寬調制、電流滯環(huán)瞬時比較方式等。它將電網電流在線實時值和給定電流進行比較，兩者的差值通過一個PI調節(jié)，然后與三角波進行比較，進而輸出PWM波。這種三角波比較控制方式中，功率開關器件的開關頻率是一定的，即等于載波頻率，這給高頻濾波器的設計帶來方便。二、電流滯環(huán)瞬時比較方式在跟蹤PWM變流電路中，電流跟蹤控制應用最多。若確定，則輸出電流的誤差范圍不變。這種控制方式有以下特點：，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波分量。，相同開關頻率時輸出的電流中高次諧波含量較多。，這是各種電流跟蹤型PWM型變流電路的共同特點。采用逆變器空間電壓矢量（SVPWM）的切換來獲得準圓形旋轉磁場，這樣能夠在開關頻率不高的條件下，使得逆變器輸出獲得較好的性能。 最大功率點跟蹤在太陽能電池陣列光伏并網發(fā)電系統中，太陽能電池陣列的內阻不僅要受到日照強度的影響，而且還要受環(huán)境溫度及負載的影響，并且一直處在不斷變化之中，光伏并網系統也由此變得不確定。因此為了不斷能夠獲得最大功率的輸出，太陽能電池必須實現最大功率點跟蹤。所以，我們可以近似認為太陽能電池的開路電壓與最大功率點（MPPT）電壓成線性比例關系：。一定的條件下，采用恒壓控制跟蹤的方法不僅可以得到比直接匹配更高的功率輸出，還可以用來簡化和近似最大功率點跟蹤控制。如果功率增加，表示擾動方向正確，可繼續(xù)朝同一個方向擾動。這種方法的特點是原理清晰，實現簡單，被測參數較少，而且不需要知道太陽能的特性曲線，能夠較普遍地被應用在光伏并網發(fā)電系統的最大點功率跟蹤控制上。當光照和溫度有大幅度變化時，這種跟蹤到另一最大功率點的速度變慢，不能快速跟蹤。由太陽能輸出功率與輸出電壓的關系可知：；；。電導增量法通過比較太陽能電池輸出的電導增量和瞬時電導來改變控制信號。優(yōu)點是當環(huán)境發(fā)生變化時，能夠快速跟蹤其變化，需要一些處理速度快的芯片進行控制。 孤島效應在光伏并網發(fā)電系統中，直接將太陽能逆變后的電能饋送給電網，從而需要設置各種完善的保護措施。對于光伏并網發(fā)電系統而言，需要考慮在一種特殊的故障狀態(tài)下的應對策略——孤島效應的防止對策。孤島效應，可能會對用戶、電網會對整個配電系統設備及用戶端設備以及維修人員造成危害。，由于太陽能光伏發(fā)電系統失去電網作為參考信號，造成系統的輸出電流、電壓及頻率出現漂移而偏離電網頻率，產生不穩(wěn)定的情況，且可能含有較大的電壓于電流諧波成分。，由于電壓相位不同，可能發(fā)生較大的沖擊電流，造成相關的設備損壞。，當孤島現象發(fā)生時，將形成缺相供電，影響用戶端的三相負載[10]。所以，必須尋求適當的解決策略來應對日趨嚴重的孤島效應問題。孤島效應的檢測技術一般分為兩類——被動檢測法和主動檢測法。電網故障后，負載電壓及頻率均不能穩(wěn)定，從而可以判斷孤島效應是否發(fā)生。主動檢測法是通過并網逆變器定時產生一個擾動信號，然后觀察電網是否受到影響作為判斷電網是否發(fā)生故障的依據。即使光伏電源的功率與局部電網負載的功率平衡時，也會通過擾動破壞功率平衡，造成系統的電壓、頻率和相角有明顯變化，從而能夠檢測出孤島效應。它包括直流升壓斬波電路變換、DC/AC工頻變換以及LCL濾波器等部分，其中Ugrid 表示電網側的電壓。所以需要增加一個DC/DC升壓變換電路來升高直流母線電壓，采用閉環(huán)控制來實現直流母線電壓的穩(wěn)定。與模擬信號處理系統相比，數字信號處理技術及設備具有靈活、精確、快速、坑干擾能力強、設備尺寸小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，所以目前大多設備采用數字技術設計實現。數字信號處理器是利用計算機或專用的處理設備，以數值計算的方式對信號進行采集、變換、綜合、估計與識別等加工處理，從而達到拾取信息和控制的目的。其一是Cooley和Tuckey對離散傅立葉變換的有效算法的解密，另一個就是可編程數字信號處理器在20世紀60年代的引入。諾依曼結構的處理器相比有了本質的改進，為復雜信號處理算法和控制算法的實現提供了良好的實現平臺[11]。這種芯片集成了128KB的Flash儲存器，4KB的引導ROM，數學運算表以及2KB的OTPROM，因此能夠大大改善其應用的靈活性。，最多達128K16位的Flash存儲器。，支持動態(tài)改變鎖相環(huán)節(jié)的倍頻系數、片上振蕩器、看門狗。，每一個事務管理器包括：兩個16位的通用定時器；8通道16位的PWM；不對稱、對稱或者四個矢量PWM波形發(fā)生器；死區(qū)產生和配置單元；外部可屏蔽功率或驅動保護中斷；三個完全比較單元；三個捕捉單元，捕捉外部事件；同步模數轉換單元。，28通道復用輸入接口、兩個采樣保持電路、單/連續(xù)通道轉換、流水線最快轉換周期為60ns,單通道最快轉換周期200ns、可以使用兩個事件管理器順序觸發(fā)8對模數轉換。二、DSP外圍設備TMS320F2812數字信號處理器集成了很多內核可以訪問和控制的外部設備，內核需要某種方式來讀/寫外設。每個外設被分配一段相應的地址空間，主要包括配置寄存器、輸入寄存器和狀態(tài)寄存器。它是由Altium公司在2002年推出的，是目前最受歡迎的電子線路設計軟件，利用它可以方便地設計各種電路原理圖和PCB圖。一、時鐘晶振電路和復位電路通過晶振電路的作用為DSP系統提供基本的時鐘信號。連接起振電容