交錯(cuò)反激式微逆變器控制系統(tǒng)仿真分析

姚彥強(qiáng) 王 賓 董霞光

（安徽理工大學(xué)，安徽 淮南232001）

0 引言

并網(wǎng)微逆變器由于直接與光伏組件相匹配其功率較小,輸入電壓低、輸出電壓高等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)要求MI采取具有升降壓變換功能的逆變器拓?fù)?。Flyback變換器[1]因其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)直流升壓，成為微型逆變器的熱點(diǎn)研究拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。Kamil M[2]提出了交錯(cuò)并聯(lián)反激變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由兩個(gè)反激變換器并聯(lián)工作。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有利于提高總體效率，減小輸出電流紋波降低總諧波失真。文獻(xiàn)[3～4]針對(duì)交錯(cuò)反激變換器并網(wǎng)電流控制技術(shù)，雙頻率并網(wǎng)控制策略進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[5]則對(duì)電解電容解耦技術(shù)進(jìn)行了研究?？傮w而言，針對(duì)反激變換器交錯(cuò)并聯(lián)形式的應(yīng)用研究還有待進(jìn)一步深入。

本文分析了一種交錯(cuò)反激式微逆變器工作過程及其控制策略，利用Matlab/simulink工具建立該微逆變器控制系統(tǒng)模型，對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。

1 交錯(cuò)反激式微逆變器控制系統(tǒng)建模

1.1 交錯(cuò)反激式微逆變器

交錯(cuò)反激式微逆變器工作原理如下；光伏電池的直流電流經(jīng)去耦電容降低電池板的紋波電壓，以平衡系統(tǒng)的不同瞬時(shí)功率，然后輸入反激變換器初級(jí)，經(jīng)調(diào)制的高頻SPWM驅(qū)動(dòng)主開關(guān)器件MOSFET，在反激輸出電容上產(chǎn)生整流的正弦輸出電流。交錯(cuò)反激變換器由兩個(gè)反激變換器并聯(lián)工作，工作相位相差180度。全橋用于將整流輸出電流轉(zhuǎn)換成正弦電流，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)。

1.2 微逆變器的控制結(jié)構(gòu)

微逆變器的整個(gè)控制結(jié)構(gòu)MPPT功率外環(huán)，電壓前饋及負(fù)載平衡控制構(gòu)成。本文采用擾動(dòng)觀測(cè)法來獲得PV電池板最大功率，功率環(huán)的輸出作為直流電壓環(huán)的指令，通過電壓環(huán)的電壓調(diào)節(jié)來搜索光伏電池的最大功率，實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)MPPT運(yùn)行。電壓環(huán)的輸出與電網(wǎng)電壓的同步正弦信號(hào)相乘，獲得瞬時(shí)輸出電流的參考信號(hào)，電流環(huán)采用了PI控制，能夠?qū)崿F(xiàn)直流到交流的逆變。負(fù)載平衡的輸入是兩個(gè)變換器的MOSFET電流之差，其參考輸入為零，輸出是占空比校正項(xiàng)d，d加主占空比D，為一個(gè)轉(zhuǎn)換器的占空比D1，主占空比D減d，得另一個(gè)轉(zhuǎn)換器的占空比D2，控制簡單，容易實(shí)現(xiàn)。

2 模型建立及仿真分析

根據(jù)上文分析，建立微逆變器控制系統(tǒng)仿真模型，其仿真參數(shù)為：C1=2.2×10-3mF，變壓器變比為N=6，SPWM頻率f=50kHz，L0=8.7×10-3mH，C0=0.1uF。圖1為搭建的系統(tǒng)仿真圖。仿真時(shí)三個(gè)交流周期執(zhí)行一次MPPT。

圖2所示變壓器原邊的勵(lì)磁電流Im，副邊二極管電流ID，并網(wǎng)電流io及電網(wǎng)電壓uo。光照強(qiáng)度在0.45s時(shí)由1000W/m2突變700W/m2時(shí)，相關(guān)物理量的變化情況?？梢钥闯龉庹諒?qiáng)度突變時(shí)，光伏電池輸出功率也隨之下降到65W左右，ID和io幅值都隨之減小，可以看出系統(tǒng)能夠很好的跟蹤最大功率，且輸出電流的波形能夠很好的跟隨電網(wǎng)電壓波形。

圖1 交錯(cuò)反激式微逆變器控制系統(tǒng)仿真圖

圖2 仿真結(jié)果

3 結(jié)論

本文分析交錯(cuò)反激式微逆變器工作原理及其控制，建立了該控制系統(tǒng)仿真模型，結(jié)果表明，最大功率跟蹤技術(shù)提高了光伏系統(tǒng)發(fā)電效率，控制響應(yīng)正確迅速，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性，為以后的深入研究奠定了基礎(chǔ)。

［1］張興,曹仁賢.太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010：237-242.

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［3］陳堂敏.基于自適應(yīng)電導(dǎo)增量法的最大功率跟蹤[J].電源技術(shù),2013,37(1)：65-68.

［4］孫玉巍,石新春,黃天富,付超.基于雙頻率DCM控制的交錯(cuò)反激光伏并網(wǎng)微逆變器[J].現(xiàn)代電力,2013,30(4)：45-49.

［5］Emilio Mamarelis,Giovanni Petrone,Giovanni Spagnuolo.A two-steps algorithm improving the Pffamp;O steady state MPPT efficiency[M].Applied Energy,2014,113：414-421.