抖音刷双击关注官网 - 抖音刷粉神器

自助下单地址（拼多多砍价，ks/qq/dy赞等业务）：点我进入

全桥逆变器具有拓扑简单、成本低的特点全桥逆变器，因此应用广泛，但其逆变效率低，输出波形质量差。 分析了户用单级双Buck全桥光伏并网逆变器的工作原理。 实验中，采用变步长功率扰动观测方法实现光伏系统的最大功率输入，逆变环节采用双Buck全桥。 提高逆变器效率和并网质量的拓扑结构。 整个系统采用前馈补偿电流内环、电压中环和最大功率点跟踪（MPPT）功率外环三环控制策略，并在Matlab仿真上验证了系统控制策略的正确性平台。 制作了1.3kW光伏并网逆变器样机，并网电流总谐波畸变率接近3%。

并网逆变器是电网与光伏阵列之间的主要接口设备，其性能决定了整个光伏发电系统的性能。 光伏并网发电系统的主要问题是如何提高系统效率和改善并网波形质量。 常见的单相光伏并网逆变器按其功率拓扑系列可分为单级、两级和多级。 由于单级逆变器只有一个能量转换环节，因此其工作效率最高。 常见的单级桥式逆变器的同一桥臂的上下开关管可能存在导通情况，降低了系统的可靠性。 为了防止直通情况的发生，需要在驱动信号之间加入死区，造成输出电流波形畸变； 另一方面，桥式逆变器没有独立的续流二极管，MOSFET和IGBT体二极管的反向恢复时间长全桥逆变器，导致开关管的开关损耗大，开关管的驱动频率不能太高。 双Buck逆变器可以解决以上问题，所有功率管和电感都工作在半个输出周期的高频。

由于双Buck半桥逆变器直流侧电压利用率低，以串联输出的双Buck全桥逆变器模型为研究对象，采用前馈补偿电流内环、电压中环和MPPT功率外环三环控制结构，基于Matlab仿真平台验证系统控制策略，并网逆变器的MPPT和逆变桥的驱动方法进行了研究，最后设计了实验装置。

串联输出双Buck全桥逆变器

单相单级串联输出双Buck全桥光伏并网逆变器的主要电路拓扑如图1所示，其中V1、L1、VD1组成Buck电路； V2、L2、VD2组成Buck电路。 两个双Buck半桥逆变器的输入并联连接到光伏输入端，输出串联到电网，组成一个双Buck全桥逆变器，克服了低直流的问题双降压半桥逆变器的侧电压利用率。 实现了两个双Buck半桥逆变器的电压均衡和功率输出。 由于双Buck逆变器需要的电感数量较多，设计中采用了磁集成技术，减小了电感的体积和重量，降低了电感的功率损耗。

图 1：主电路拓扑

逆变器全桥通常采用单极性SPWM和双极性SPWM两种驱动方式。 为了提高逆变效率和改善并网波形质量，开关管采用单极SPWM驱动方式驱动。 其工作模式如下：

(1) 并网电流iL1与电网电压同向。

模式1功率开关管V1和V4导通，在输入电压和输出电压的作用下，iL1随电网电压同方向线性增加。

模式2V1导通，V4关断，VD4导通，构成续流电路。 在输入输出电压作用下，iL1随电网电压同向线性下降。

(2) 并网电流iL2与电网电压同向。

模式3功率开关管V3、V2导通，在输入输出电压作用下，iL2随电网电压同向线性增加。

模式下4V3导通，V2截止，VD2导通，构成续流电路。 在输入输出电压作用下，iL2随电网电压同向线性下降。

[页]

光伏阵列MPPT

光伏系统MPPT的实现结合了恒压跟踪法和扰动观察法。 系统启动时，检测光伏阵列的开路电压，通过恒压跟踪法计算理论最大功率点电压，其中电压作为扰动和观测法跟踪的起始点. 为了快速准确地跟踪到最大功率点，采用变步长扰动跟踪，其程序流程如图2所示。 dp=p(k)-p(k-1), dt=t( k)-t(k-1)=T，α为正系数，Ts为光伏端电压电流采样周期。 系统根据光伏阵列输出曲线的特点，观察其输出功率变化率，调整跟踪步长，得到光伏阵列最大输出功率时的参考电压。

图2：MPPT程序流程图

逆变器并网控制

逆变器输出可以作为电流源或电压源进行控制。 如果将并网逆变器作为电压源进行控制，在并网过程中很容易产生环流，如图1所示。该逆变器为电压并网逆变器，具有输出电流特性。 图 3 显示了并网逆变器的控制策略框图。

图 3：并网逆变器控制策略

控制系统采用三回路控制结构。 MPPT电源外环的输出作为电压环直流侧的给定电压。 电压中环输出与电网同步正弦信号的乘积作为电流内环的给定。 根据图1，我们可以看出：

[页]

仿真与实验

实验中采用TopCon系列可编程直流电源模拟太阳能光伏电池。 为了验证所提系统的可行性，在Matlab/Simulink仿真平台上完成了双Buck全桥并网逆变器控制模型的仿真。 参数设置如下：采用可编程直流电压源，MPP电压设置为400V，MPP电流设置为3.4A，MPP功率为1.36kW。 电路中，电感L1-L4均为0.6mH。 选用IKW15N120T2开关管，其驱动电压为18V，高频载频为18kHz。 Matlab仿真模型参数与实验样机一致。

并网电流的参考方向如图1所示，其中iLb表示输出正半周的并网电流，iLd表示输出负半周的并网电流。 图4a、b分别是样机的实验结果和仿真结果的波形图。 可以看出，逆变器并网电流的正负半轴波形与电网电压波形具有相同的频率和相位。 功率因数接近1。

图 4：实验结果和仿真结果

利用Matlab的FFT工具箱对并网电流进行FFT分析，结果如图5所示。仿真得到的并网电流谐波分量为3.13%，并网电流质量为高的。

图 5：并网电流 FFT 分析

综上所述

针对普通全桥逆变器的不足，设计了一种单级串联输出双Buck全桥并网逆变器，并对其工作原理进行了分析。 采用改进的MPPT算法来提高MPPT的跟踪效果。 实验和仿真结果表明设计是正确的，逆变器在稳态条件下能够输出更好的并网波形。