单相并网光伏微型逆变器模型建立与仿真.pdf

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1、第35卷第8期太阳能学报V01．35．No．82014年8月ACTAENERGIAESOLARISSINICAAug．，2014文章编号：0254．0096(2014)08—1456．05单相并网光伏微型逆变器模型建立与仿真林永君，孙秋影，刘卫亮，马良玉(华北电力大学自动化系，保定071003)摘要：根据单相并网光伏微型逆变器的拓扑结构和工作原理，提出一种微型逆变器模型建立方法，并使用Matlab对模型进行仿真研究。将仿真得到的PI控制器参数应用于样机实验，实验结果表明，模型能真实反映微型逆变器的工作过程，并具有原理清晰，

2、仿真速度快的优点；利用该仿真模型可验证控制算法优劣，并进行控制参数选择。关键词：光伏；并网；微型逆变器；控制模型；Matlab中图分类号：TM615文献标识码：A从功能上来讲，DC／DC部分实现升压变换、最IJ引罱大功率点跟踪及电气隔离，将太阳电池板输出的直传统光伏发电系统采用集中式结构，即首先将流电能转换为半波正弦电流；DC／AC部分将前级输太阳电池板经过串并联形成光伏阵列，然后进行集出的半波正弦电流翻转为全波正弦电流，并将电流中逆变，存在诸如直流母线电压高、抗阴影能力差、馈送至电网前级的EMI滤波器。系统损耗高等一系列

3、缺点。微型逆变器可较好地微型逆变器运行时，电能的转化过程如图2所解决这些问题。微型逆变器对单一太阳电池板进示，太阳电池板输出低压直流电能，首先被转化为行逆变，在面板级进行能量优化，具有效率高、寿命高压半波正弦电压／电流，然后经过逆变桥翻转变为长、便于安装等优点，成为光伏发电领域一个新的标准正弦电流馈入电网。方向。本文对一种基于反激变换器的单相并网微uU

4、l。型逆变系统进行研究，分析了系统模型的建立方法}卜_一———及模型仿真过程。通过整定PI参数，控制输出并网电流达到最佳跟踪效果，并将得到的PI参数应用于图2微型逆变器电能

5、转化过程实际样机实验。Fig．2Energytransformationofmicro—inverter1单相并网光伏微型逆变器设计1．2微型逆变器控制策略1．1微型逆变器原理逆变器输出的交流电能要送人电网，必须保证单相并网光伏微型逆变器系统结构如图1所示。逆变器输出交流电流的质量。在输出侧实时监测逆变器为前后两级结构，前级DC／DC变换采用反激拓逆变器输出电压、频率，控制其变化范围始终满足并扑结构，后级DC／AC变换采用晶闸管全桥结构。网要求，在设计中由电压检测回路及锁相环来实现。＼／电网对于逆变器来说相当于一个无穷大的

6、电光PV伏“工频阵列逆变器压源，因此选择电流型并网控制方案，即控制逆变器输出的交流电流，使其跟随正弦参考电流变化，图1单相并网光伏微型逆变器框图同时为保证功率因数为1，必须控制输出电流与电Fig．1Single—phasegrid—connectedPVmicro-inverterframe网电压同频率、同相位。收稿日期：2012．05．09基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金(12ZX18)通信作者：林永君(1965一)，男，博士、教授，主要从事嵌入式系统与工业控制方面的研究。lin3172@126一m8期林永君等：

7、单相并网光伏微型逆变器模型建立与仿真1457逆变器采用固定频率的PWM信号控制，控制1)开关管导通时，反激变压器初级绕组存储能器通过改变PWM占空比控制逆变器输出电流跟踪量，绕组电流线性增大，次级绕组承受反压，输出二正弦参考电流变化。采用电流闭环控制策略，在环极管截止，由输出电容为负载提供输出电流。路中引入比例积分(PI)控制器。PI控制器根据输2)开关管关闭时，所有绕组电压反向，初级存出电流与参考电流之间的误差计算反激MOSFET储的能量传递至次级输出，初、次级满足安匝数守的PWM信号占空比，使二者之间的误差逐步减小，恒

8、关系，次级二极管导通，次级电流线性下降，次级达到良好的跟踪效果。微型逆变器控制环路框图电压由负载电路决定。如图3所示。图中，，A为半波正弦参考电流；反激变换器的输入输出关系表达式为：‰为比例系数；为积分系数；s为复频域方程参数。Vo-．Vi~ND(1)f1一⋯式中，——反激变换器的输出电压；——反激变换器的输入电压；反激变压器的匝数比；D——M0sFET的占空比。由于要控制并网电流，在建立反激变换器模型图3微型逆变器控制环路框图时需以输出电流，A为输出量，由图5所示。图中，Fig．3Controlloopdiagramof

9、micro·inveaer，A为逆变器输出电流；VA为逆变器输出电压；为电网电压；为电感电压；仅为逆变器输出电流与输1．3微型逆变器功率拓展出电压相角差。输出电流幅值及相位可由反激输出电压的幅值和相移来控制。由于反激变压器单相光伏微型并网逆变器在面板级实现光伏逆变，每块太阳电池板配备一台微型逆变器，每台