1. ?設(shè)計需求分析
->?功率等級：5kW，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-550V 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
2路Boost+Heric：
-->為何設(shè)計兩路MPPT？
參見的單晶硅太陽能板參數(shù)如下：
為了能保證光伏逆變器能發(fā)更多的太陽能，一般在給逆變配置1.2~1.5倍的太陽能板，也就是5KW的逆變器最多會配到7.5KW；如果只設(shè)計一路MPPT，需要的太陽能面板數(shù)為：7.5KW/450W=16,母線開路電壓為：48V*16=768V；但是市電220Vac單相逆變器的母線電壓只需要360V左右，太高的母線電壓會導(dǎo)致逆變轉(zhuǎn)換效率下降，母線電壓越高，需要的母線電容越貴；另一方面MPPT路數(shù)越多，捕捉太陽最大效率點(diǎn)效率越高；出于成本以及更好的用戶體驗，設(shè)計為兩路MPPT輸入，輸入最大電壓550V（考慮常規(guī)的高壓電解電容電壓為550V，再高不好選擇母線電解電容）。
-->逆變拓?fù)錇楹芜x擇Heric，而不選H6？
- 1、從兩個拓?fù)淇梢灾庇^看出Heric比H6少兩個二極管，明顯有成本優(yōu)勢。
- 2、從兩個拓?fù)涔ぷ骰芈飞峡?，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(diǎn)跟蹤）?：兩路MPPT分別采用固定電壓擾動法和電導(dǎo)增量法，實(shí)現(xiàn)太陽能最大功率跟蹤。
->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 ->固定電壓擾動法
先給定電壓Uref=Uo，然后計算光伏面板的功率P1；接著給定電壓Uref=Uo+△U，然后計算光伏面板的功率P2；接著給定電壓Uref=Uo-△U，然后計算光伏面板的功率P3；通過比較P1、P2、P3，找出最大的功率點(diǎn)，然后將給定值Uref=Upmax；如此反復(fù)循環(huán)最終就能找到了光伏面板的最大功率點(diǎn)；程序代碼如下：
B ->電導(dǎo)增量法
先給定電壓U1，得到I1、P1；然后U1-△U，得到I1'、P1',從而可以得到在U1-△U處的功率斜率x1；然后U1+△U，得到I1''、P1'',從而可以得到在U1+△U處的功率斜率x2；通過對比X1和X2，找到斜率更小的點(diǎn)對應(yīng)的電壓Uxmin；然后將U1=Uxmin；如此反復(fù)循環(huán)最終就能找到了光伏面板的最大功率；程序代碼如下：
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：
SOGI算法如下：
使用PSIM仿真軟件搭建SOGI算法如下：
仿真波形：
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>
仿真波形：
6. 兩路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，只要將MPPT輸出接到逆變系統(tǒng)的Vbus輸入即可實(shí)現(xiàn)完整的5KW光伏并網(wǎng)逆變器：
仿真波形：
7. ?系統(tǒng)總結(jié)
本文先從5KW光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)溥x擇講起，然后使用兩種MPPT算法（定電壓擾動法和電導(dǎo)增量法）實(shí)現(xiàn)太陽能最大功率跟蹤，然后逆變Heric拓?fù)渫ㄟ^穩(wěn)定母線電壓，延綿不斷的將太陽能輸送到電網(wǎng)，整體實(shí)現(xiàn)了5KW光伏并網(wǎng)逆變器的最基本功能。
后續(xù)優(yōu)化方向，可以嘗試在系統(tǒng)增加無功調(diào)度功能，可以嘗試在系統(tǒng)增加低電壓穿越功能，可以嘗試在系統(tǒng)增加防孤島檢測功能，等等逆變器安規(guī)方面的功能。