1. ?設計需求分析
->?功率等級：1500V100kW，適用于高功率(lv)組串(chuan)式光(guang)伏并(bing)網(wang)逆(ni)變系統。
->?輸入電壓范圍：根據光伏(fu)組(zu)件(jian)的配置，通常在1000V-1500V DC之間。
->?輸出電壓：額(e)定輸出(chu)230Vac，額(e)頻率50Hz，接入系統(tong) 3W+N+PE。
->?并網要求：符合電網標準，具備低諧波失真（THD<5%）。
2. ?拓撲結構選擇
三電平Boost+I型逆變：
1500V光伏系統(tong)的(de)(de)直流母線電(dian)壓(ya)(ya)（通常1000-1500V）較(jiao)傳統(tong)1000V系統(tong)顯著提升，對(dui)前級BOOST拓撲提出(chu)更高(gao)要求(qiu)；開關(guan)器件(jian)電(dian)壓(ya)(ya)應(ying)力高(gao)，兩電(dian)平(ping)(ping)BOOST中，開關(guan)管需承受接(jie)近母線電(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)應(ying)力（如1500V系統(tong)需選(xuan)耐壓(ya)(ya)≥1700V的(de)(de)器件(jian)），導致器件(jian)成(cheng)本高(gao)、選(xuan)型受限（僅能(neng)選(xuan)高(gao)壓(ya)(ya)MOSFET或IGBT）。效率(lv)與功率(lv)密度矛盾，高(gao)壓(ya)(ya)場景下(xia)(xia)，若采用(yong)兩電(dian)平(ping)(ping)，需增大(da)開關(guan)頻率(lv)以降(jiang)低電(dian)感體積(ji)(ji)，但高(gao)頻會(hui)增加(jia)開關(guan)損(sun)耗；若降(jiang)低頻率(lv)，電(dian)感體積(ji)(ji)增大(da)，功率(lv)密度下(xia)(xia)降(jiang)。結合(he)上(shang)述分(fen)析選(xuan)用(yong)3電(dian)平(ping)(ping)BOOST拓撲，每個3電(dian)平(ping)(ping)BOOST做成(cheng)20KW的(de)(de)MPPT模塊，每臺100KW的(de)(de)逆變器配備5個MPPT模塊；這樣可(ke)以兼顧成(cheng)本控制(zhi)、提高(gao)功率(lv)密度設計、降(jiang)低維護難度。
1500V光伏(fu)系統后(hou)級選擇I型三電平拓撲的(de)核(he)心(xin)原因(yin)是(shi)其通過(guo)降低器(qi)件(jian)電壓(ya)應(ying)力、高(gao)頻化設計、諧(xie)波優化及大(da)功(gong)率(lv)(lv)適配性(xing)(xing)，解決(jue)了兩(liang)電平拓撲在高(gao)電壓(ya)場(chang)景下(xia)的(de)效(xiao)率(lv)(lv)、體(ti)積(ji)與可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)瓶頸。盡管三電平結構(gou)比兩(liang)電平復雜，但其在大(da)功(gong)率(lv)(lv)（≥100kW）、高(gao)電壓(ya)（1500V）場(chang)景下(xia)的(de)綜(zong)合優勢（效(xiao)率(lv)(lv)提升0.8%-1.5%、體(ti)積(ji)減(jian)小30%-50%、THD降低30%以上）使其成為1500V光伏(fu)系統的(de)主流后(hou)級逆(ni)變(bian)選擇，尤(you)其在大(da)型地面(mian)電站和高(gao)效(xiao)組串式逆(ni)變(bian)器(qi)中廣(guang)泛應(ying)用。
3. ?控制策略
->MPPT（最大功率點跟蹤）?：MPPT采(cai)用(yong)固定電壓擾動法，實現(xian)太陽能最(zui)大功率跟蹤；
->SVPWM調制：采用空間(jian)矢量(liang)控制SVPWM生成高質量(liang)的正(zheng)弦波。
->鎖相環（PLL）：實現與電網(wang)的同步，確保輸出頻率和相位與電網(wang)一致。
->DQ控制：利用坐標(biao)變(bian)換，將(jiang)三(san)相交流量變(bian)換成DQ變(bian)量，實現有功(gong)無功(gong)的精(jing)準(zhun)控制。
4. ?BOOST實現最大功率跟蹤MPPT
A ->固定電壓擾動法
先給定(ding)電(dian)壓Uref=Uo，然后(hou)計(ji)算(suan)光伏(fu)面(mian)(mian)板的(de)(de)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)P1；接(jie)著(zhu)給定(ding)電(dian)壓Uref=Uo+△U，然后(hou)計(ji)算(suan)光伏(fu)面(mian)(mian)板的(de)(de)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)P2；接(jie)著(zhu)給定(ding)電(dian)壓Uref=Uo-△U，然后(hou)計(ji)算(suan)光伏(fu)面(mian)(mian)板的(de)(de)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)P3；通(tong)過比(bi)較P1、P2、P3，找(zhao)出最(zui)(zui)大的(de)(de)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)點，然后(hou)將給定(ding)值Uref=Upmax；如此反復循(xun)環最(zui)(zui)終就(jiu)能找(zhao)到(dao)了光伏(fu)面(mian)(mian)板的(de)(de)最(zui)(zui)大功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)點；程序代碼如下：
B ->三電平BOOST控制實現
為了簡單化三電平(ping)BOOST的驅動(dong)，直(zhi)接將BOOST上下(xia)管的驅動(dong)信號(hao)給成(cheng)同一(yi)信號(hao)，使用(yong)PSIM仿(fang)真(zhen)軟件(jian)搭建MPPT系(xi)統，如下(xia)：
仿真波形如下：
5. 并網逆變實現
A->三相PLL鎖相環算法實現
基(ji)于同步旋(xuan)轉坐(zuo)標系(xi)的PLL（dq-PLL），算(suan)法流程圖如下(xia)：
dq-PLL算法如下：
使用(yong)PSIM仿真軟(ruan)件搭建基于同(tong)步旋轉(zhuan)坐標(biao)系的PLL如下：
仿真波形：
B->逆變控制算法
逆變控(kong)制(zhi)采用DQ坐標(biao)變換，將三相電壓電流交流量變換成DQ直流量，然后(hou)對DQ直流量進行PI控(kong)制(zhi)，最后(hou)將DQ控(kong)制(zhi)的輸出(chu)進行逆變換，生(sheng)成三相SPWM；
C->驅動算法
逆變(bian)(bian)驅(qu)動算法(fa)使用空間矢量(liang)SVPWM控制，有夠有效(xiao)提高(gao)母線電壓(ya)利(li)用率，提高(gao)逆變(bian)(bian)整體效(xiao)率；SVPWM實現(xian)代碼如(ru)下(xia)：
D->逆變系統仿真
結(jie)合(he)同步旋轉坐標(biao)系(xi)(xi)的PLL（dq-PLL）、DQ坐標(biao)變換PI控制、驅(qu)動(dong)空間矢量(liang)SVPWM，使用PSIM仿真軟件搭建(jian)逆變系(xi)(xi)統(tong)如下：
仿真(zhen)波形可以看到逆變母線穩定(ding)在給定(ding)的1000V，PLL鎖相準確(que)跟蹤電(dian)網，逆變并網電(dian)流(liu)穩定(ding)正常并網。
6. MPPT+I型三相逆變系統仿真
上面已經(jing)單獨實(shi)現了三電(dian)平MPPT和I型逆變(bian)并網(wang)功能，只(zhi)要將MPPT輸出(chu)接到逆變(bian)系統(tong)的(de)Vbus輸入(ru)即可實(shi)現完(wan)整的(de)100KW光伏并網(wang)逆變(bian)器；由于(yu)10路MPPT對電(dian)腦仿真內存要求(qiu)太(tai)高，本仿真只(zhi)搭(da)建(jian)了兩路的(de)MPPT模(mo)塊：
仿真波形：
7. ?總結
本文先從1500V100KW光伏并網逆變器拓撲選擇講起，提出了三電平BOOST模塊化設計，方便整個系統維護以及后續系統擴容升級；接著分析了三電平I型逆變拓撲在1500V系統的優勢，進而對三相交流量進行坐標變換，通過dq-PLL鎖相，然后進行DQ分離有功無功控制，最后將DQ輸出量進行逆變換，將變換量進行SVPWM計算，生成SVPWM驅動，實現了整個100KW光伏并網逆變器的系統仿真。