1. ?設(shè)計(jì)需求分析
->?功率等級(jí)：3kW，適用于小型光伏系統(tǒng)或家用并網(wǎng)系統(tǒng)。
->?輸入電壓范圍：根據(jù)光伏組件的配置，通常在200V-500V DC之間。
->?輸出電壓：單相220V AC，頻率50Hz（或根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）。
->?并網(wǎng)要求：符合電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（如IEEE 1547、IEC 62116等），具備低諧波失真（THD<5%）。
2. ?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇
?Boost+逆變器：加入Boost升壓電路，可以兼容用戶不同的光伏面板組合方案，提高M(jìn)PPT輸入的適應(yīng)性。
3. ?控制策略
->MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）?：采用固定電壓擾動(dòng)法MPPT算法，實(shí)現(xiàn)太陽能最大效率轉(zhuǎn)換。
->PWM調(diào)制：采用正弦脈寬調(diào)制（SPWM）生成高質(zhì)量的正弦波。
->鎖相環(huán)（PLL）?：實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的同步，確保輸出頻率和相位與電網(wǎng)一致。
->電流控制：采用電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)的雙閉環(huán)控制策略，實(shí)現(xiàn)精確的功率輸出。
4. ?BOOST實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤MPPT
A ->最大功率點(diǎn)跟蹤原理
光伏陣列輸出特性具有非線性特征,并且其輸出受日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度和負(fù)載情況影響。在一定的日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度下，光伏陣列可以工作在不同輸出電壓，但是只有在某一輸出電壓值時(shí)，光伏陣列的輸出功率才能達(dá)到最大值，這時(shí)光伏陣列的工作點(diǎn)就達(dá)到了輸出功率電壓曲線的最高點(diǎn)，稱之為最大功率點(diǎn)（Maximum Power Point,MPP）。
一般在正常工作情況下，隨輻照強(qiáng)度和溫度變化的曲線如圖(1)、圖(2)所示。理論上根據(jù)電路原理：當(dāng)光伏電池的輸出阻抗和負(fù)載阻抗相等時(shí)，光伏電池的輸出功率最大。因此，光伏電池MPPT的過程就是使光伏電池輸出阻抗和負(fù)載阻抗匹配的過程。
B ->MPPT算法實(shí)現(xiàn)
參考論文《光伏系統(tǒng)中的 MPPT 算法研究》，算法流程圖如下：
C->MPPT算法實(shí)現(xiàn)
使用PSIM仿真軟件搭建MPPT系統(tǒng)如下：
仿真波形如下：
5. 并網(wǎng)逆變實(shí)現(xiàn)
A->SOGI算法實(shí)現(xiàn)
參考論文《光伏并網(wǎng)逆變器中的單相數(shù)字鎖相環(huán)研究》，算法流程圖如下：
光伏并網(wǎng)逆變器中的單相數(shù)字鎖相環(huán)研究_金曼.pdf
使用PSIM仿真軟件搭建SOGI算法如下：
算法代碼如下：
鎖相波形：
B->逆變控制算法
算法流程圖如下：
使用PSIM仿真軟件搭建逆變拓?fù)淙缦拢?/p>
逆變波形：
6. MPPT+逆變系統(tǒng)仿真
上面已經(jīng)單獨(dú)實(shí)現(xiàn)了MPPT和逆變并網(wǎng)功能，要將MPPT和逆變串聯(lián)成一個(gè)系統(tǒng)，只需在逆變控制框架上增加母線電壓環(huán)，將母線的功能下放給逆變，控制框架如下：
使用PSIM仿真軟件搭建MPPT+逆變拓?fù)淙缦拢?/p>
仿真波形：
7. ?系統(tǒng)性能優(yōu)化
根據(jù)并網(wǎng)法規(guī)要求，并網(wǎng)的電流諧波需要小于＜5%，對步驟6仿真的電流波形進(jìn)行諧波測量如下：
并網(wǎng)電流諧波約等于10%，明顯超法規(guī)要求：對諧波組成成分進(jìn)一步分析如下：
電路諧波的主要成分為150Hz，成分來源：由于并網(wǎng)電流是跟隨電網(wǎng)電壓的，也就是母線上流動(dòng)的功率頻率是電流和電壓的2陪頻即100Hz，脈動(dòng)的母線電壓信號(hào)Ubus將100Hz信號(hào)引入到電流環(huán)控制環(huán)中去，而電流環(huán)中的Sin計(jì)算又將100Hz的信號(hào)升到了150Hz，因此造成了電流諧波150Hz成分的主要來源；
電流諧波優(yōu)化：并網(wǎng)電流諧波主要是由于母線電壓的100Hz脈動(dòng)導(dǎo)致，那解決的方案也就很簡單了，在母線電壓環(huán)輸出加掐波濾波器，將100Hz脈動(dòng)信號(hào)濾掉，控制框架如下：
使用PSIM仿真軟件搭建掐波器算法如下：
仿真結(jié)果：
結(jié)論：逆變電壓環(huán)加掐波器，諧波明顯得到了有效控制。
