1. ?設計需求分析

->?功率等級：5kW，適(shi)用于小型光伏(fu)系統或家用并網系統。

->?輸入電壓范圍：根據光伏(fu)組件的配置(zhi)，通(tong)常在200V-550V DC之間(jian)。

->?輸出電壓：單相220V AC，頻率(lv)50Hz（或根據當地(di)電網(wang)標準）。

->?并網要求：符合電網標準（如IEEE 1547、IEC 62116等），具備低諧波失真（THD<5%）。

2. ?拓撲結構選擇

2路Boost+Heric：  

-->為何設計兩路MPPT？

參見的單晶硅太陽(yang)能(neng)板(ban)參數如(ru)下(xia)：

為(wei)了能(neng)保證光(guang)伏逆(ni)變(bian)(bian)器能(neng)發(fa)更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)，一般在給(gei)逆(ni)變(bian)(bian)配置1.2~1.5倍的(de)(de)(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)板，也就是5KW的(de)(de)(de)(de)逆(ni)變(bian)(bian)器最(zui)(zui)多(duo)會(hui)配到7.5KW；如果只(zhi)(zhi)設計一路MPPT，需要的(de)(de)(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)面板數為(wei)：7.5KW/450W=16,母線(xian)(xian)開路電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)為(wei)：48V*16=768V；但(dan)是市電(dian)(dian)(dian)220Vac單相逆(ni)變(bian)(bian)器的(de)(de)(de)(de)母線(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)只(zhi)(zhi)需要360V左(zuo)右，太(tai)(tai)高(gao)的(de)(de)(de)(de)母線(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)會(hui)導致逆(ni)變(bian)(bian)轉換效率下降，母線(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)越(yue)高(gao)，需要的(de)(de)(de)(de)母線(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)容越(yue)貴；另一方面MPPT路數越(yue)多(duo)，捕捉太(tai)(tai)陽(yang)最(zui)(zui)大(da)效率點效率越(yue)高(gao)；出于成本以(yi)及更(geng)好的(de)(de)(de)(de)用戶體驗，設計為(wei)兩路MPPT輸入，輸入最(zui)(zui)大(da)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)550V（考慮常規的(de)(de)(de)(de)高(gao)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)解電(dian)(dian)(dian)容電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)為(wei)550V，再高(gao)不(bu)好選(xuan)擇母線(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)解電(dian)(dian)(dian)容）。

-->逆變拓撲為何選擇Heric，而不選H6？

•   1、從兩個拓撲可以直觀看出Heric比H6少兩個二極管，明顯有成本優勢。
• 2、從兩個拓撲工作回路上看，Heric在電感充電回路管壓降更低，逆變效率更高。

  

  

3. ?控制策略

->MPPT（最大功率點跟蹤）?：兩路MPPT分(fen)別采(cai)用固定電壓擾動法和電導增(zeng)量法，實現太陽能最大(da)功率跟蹤。

->PWM調制：采用正(zheng)弦脈寬調制(zhi)（SPWM）生(sheng)成高質量的正(zheng)弦波。

->鎖相環（PLL）?：實現與電(dian)網的(de)同步(bu)，確保輸出(chu)頻率和相位與電(dian)網一致(zhi)。

->電流控制：采用電流內環和(he)電壓外環的雙(shuang)閉(bi)環控制策略，實現精確的功率輸(shu)出。

4. ?BOOST實現最大功率跟蹤MPPT

A ->固定電壓擾動法

      先給(gei)(gei)定(ding)電壓Uref=Uo，然后計算(suan)光(guang)伏(fu)面板的功(gong)率(lv)P1；接著給(gei)(gei)定(ding)電壓Uref=Uo+△U，然后計算(suan)光(guang)伏(fu)面板的功(gong)率(lv)P2；接著給(gei)(gei)定(ding)電壓Uref=Uo-△U，然后計算(suan)光(guang)伏(fu)面板的功(gong)率(lv)P3；通過比較P1、P2、P3，找出最大的功(gong)率(lv)點，然后將給(gei)(gei)定(ding)值Uref=Upmax；如此反復循環最終(zhong)就(jiu)能找到(dao)了光(guang)伏(fu)面板的最大功(gong)率(lv)點；程(cheng)序(xu)代碼如下：

B ->電導增量法

      先給定電壓(ya)U1，得(de)到I1、P1；然后U1-△U，得(de)到I1'、P1',從(cong)而可以(yi)得(de)到在U1-△U處的(de)功率斜(xie)率x1；然后U1+△U，得(de)到I1''、P1'',從(cong)而可以(yi)得(de)到在U1+△U處的(de)功率斜(xie)率x2；通(tong)過對(dui)比X1和X2，找到斜(xie)率更小的(de)點對(dui)應(ying)的(de)電壓(ya)Uxmin；然后將U1=Uxmin；如此反(fan)復循(xun)環最(zui)終就(jiu)能找到了光伏面板的(de)最(zui)大功率；程序代碼如下：

使用PSIM仿真軟件搭建(jian)MPPT系(xi)統(tong)如(ru)下(xia)：

仿真波形如下：

5.  并網逆變實現

A->SOGI算法實現

參考論文《光伏并(bing)網逆變器中的單相數(shu)字鎖(suo)相環研究(jiu)》，算法流(liu)程(cheng)圖(tu)如下：

SOGI算法如下：

使用PSIM仿(fang)真軟件搭建(jian)SOGI算法(fa)如(ru)下：

仿真波形：

B->逆變控制算法

算法流程圖如下：

使(shi)用PSIM仿真軟件搭建逆變拓撲如(ru)下：

仿真波形：

6. 兩路MPPT+逆變系統仿真

&nbsp;   上面已經單(dan)獨(du)實現了MPPT和逆(ni)變并(bing)網功能，只要(yao)將MPPT輸出(chu)接到逆(ni)變系統的(de)Vbus輸入即可實現完整的(de)5KW光伏并(bing)網逆(ni)變器：

仿真波形：

7. ?系統總結

     本(ben)文先從5KW光(guang)伏(fu)并網(wang)逆(ni)變器拓撲(pu)選擇講起，然后使(shi)用兩(liang)種(zhong)MPPT算法(fa)（定電壓(ya)擾動法(fa)和電導增量法(fa)）實現(xian)太(tai)陽(yang)能最大功(gong)率跟蹤，然后逆(ni)變Heric拓撲(pu)通(tong)過穩定母線(xian)電壓(ya)，延綿不斷(duan)的將太(tai)陽(yang)能輸送到電網(wang)，整體(ti)實現(xian)了5KW光(guang)伏(fu)并網(wang)逆(ni)變器的最基本(ben)功(gong)能。

     后續優(you)化方向，可(ke)以嘗(chang)(chang)試在系統(tong)(tong)增加(jia)無功調度功能(neng)(neng)，可(ke)以嘗(chang)(chang)試在系統(tong)(tong)增加(jia)低電壓穿越功能(neng)(neng)，可(ke)以嘗(chang)(chang)試在系統(tong)(tong)增加(jia)防孤島(dao)檢(jian)測功能(neng)(neng)，等(deng)(deng)等(deng)(deng)逆(ni)變(bian)器(qi)安規方面的(de)功能(neng)(neng)。