高效率微型光伏并网逆变器控制策略研究.pdf

第４Ｏ卷第２Ｏ期２０１２年１０月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶ＿ｏ１．４０Ｎｏ．２０Ｏｃｔ．１６，２０１２ｔｊ同效率微型光伏并网逆变器控制策略研究吴春华，黄建明，杨宇（上海大学自动化系，上海市电站自动化技术重点实验室，上海２０００７２）摘要：在充分考虑微型光伏并网逆变器系统效率、成本、电能质量等方面的基础上，研究了利用反激逆变器准谐振模式实现功率管ＺＶＳ动作及电流型并网的控制策略，深入分析了准谐振模式的谐波问题，提出了一种优４￣－ｆｆ－弦波控制方法，达到高电能质量、高效率光伏并网发电。提出了一种微型光伏并网逆变器弱光照间歇模式控制策略，可以有效提高较低光照强度时系统效率。为了提高光伏组件在间歇模式时ＭＰＰＴ跟踪效率，进一步提出利用间歇模式的母线电压波动进行最大功率点跟踪的控制方法，使得在间歇模式时不需要加入额外的扰动也能进行最大功率点跟踪，提高ＭＰＰＴ跟踪精度。最后，通过搭建实验平台对并网电流谐波、系统效率、间歇模式控制、间歇模式ＭＰＰＴ等进行了验证，实验结果证明了所提出的控制策略的可行性及有效性。关键词：微型逆变器；并网控制；间歇模式；准谐振模式Ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｇｒｉｄ－・ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｅｍｉｃｒｏ・－ｉｎｖｅｒｔｅｒ—ＷＵＣｈｕｎｈｕａ，ＨＵＡＮＧＪｉａｎ－ｍｉｎｇ，ＹＡＮＧＹｕ（ＳｈａｎｇｈａｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＳｔ￣ｉｏｎＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）‘——Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｉｎｅ－・ｗａｖｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｍｉｃｍｉｃｒｏ－－ｉｎｖｅａｅｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｍａｌｌｖｏｌｕｍｅａｎｄｌｏｗｈａｒｍｏｎｉｏｕｓｍｉｃｒｏ－ｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅｈａｒｍｏｎｉｃｉｓｓｕｅｓｕｎｄｅｒｑｕａｓｉ－ｒｅｓｏｎａｎｔＺＶＳｍｏｄｅｗｉｔｈｆｌｙｂａｃｋｉｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｓｏｕｒｃｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｐｔｈｔｏｒｅａｌｉｚｅｇ—ｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｗｉｔｈｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｈｉｇｈｑｕ￣ｉｔｙｅｎｅｒｇｙ．Ａｂｕｒｓｔｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｕｓｅｄｉｎｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｍｉｃｒｏ－ｉｎｖｅ￣ｅｒｗｈｅｎｔｈｅ—ｐｏｗｅｒｏｆＰＶｃｅｌｌｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｏｗｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｍｉｃｒｏｉｎｖｅｒｔｅｒｃａｎｂｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｄｕｅｔｏｂｕｒｓｔｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏ１．ＴｈｅｂｕｒｓｔｍｏｄｅｗｉｌｌｃａｕｓｅａｖｏｌｔａｇｅｒｉｐｐｌｅｉｎｔｈｅＰＶｃｅｌｌ，ａｎｄｔｈａｎｋｓｔｏｔｈｉｓｒｉｐｐｌｅ，ａｎｏｖｅｌＭＰＰＴｍｅｔｈｏｄＣａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ，—ｗｈｉｃｈｄｏｅｓｎｏｔｎｅｅｄａｄｄｉｔｉｏｎａｌｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ，Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｃｕｒｒｅｎｔｈａｒｍｏｎｉｃ，ｓｙｓｔｅｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｂｕｒｓｔｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄＭＰＰＴｉｎｂｕｒｓｔｍｏｄｅｉｓｖｅｒｆｉｅｄｏｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙａｎｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｐｒｏｖｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮ￣ｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５１１０７０７９）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏ・・ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｇｒｉｄ－－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ；ｂｕｒｓｔｍｏｄｅ；ｑｕａｓｉ－－ｒｅｓｏｎａｎｔｍｏｄｅ中图分类号：ＴＭ４６４文献标识码：Ａ文章编号：１６７．４．３４１５（２０１２）２０－０１０６－０７Ｏ引言光伏建筑集成并网发电系统由于靠近负载端、不占用耕地面积等优势，成为光伏领域重点发展方向之一。但是，光伏建筑集成系统往往存在朝向不一致、遭受周围物体局部阴影遮挡等影响，而传统组串式逆变系统由于无法兼顾每块光伏组件输出特基金项目：国家自然科学基金项目（５１１０７０７９）；上海市优“”秀青年教师科研专项基金（ｓｈｕ０９０１９）；上海大学十一五２１１建设项目性，导致即使很小的阴影或不一致性引起系统输出功率急剧下降，并且受遮挡部分容易形成局部热斑、组件老化，严重时引起整块组件失效，甚至导致火灾发生。图１为目前应用的光伏逆变系统电气结构图Ｌ１Ｊ，其中分布式最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）被认为是目前最有效解决上述问题的技术方案之一，其思想是通过给每块光伏组件单独配置控制器进行最大功率点跟踪，避免不一致性或局部阴影造成的能量丢失，充分发掘每块组件的潜力。目前主要有交流模块和直流模块两种技术方案，其中直流模块方吴春华，等高效率微型光伏并网逆变器控制策略研究－１０７－案通过ＤＣ／ＤＣ优化器调整其输出电压，确保每块光伏组件工作在各自的最大功率点。交流模块方案中的微型逆变器具备最大功率点跟踪，并网电流控制、孤岛检测等功能，直接将光伏组件直流电能并入电网。相比于直流模块方案，交流模块方案具备真正意义的模组～体、即插即用等特点，被认为是光伏并网系统未来的发展方向，更具商业前景。为了确保并网电能质量及系统发电量，并网逆变器需要进行最大功率点跟踪、并网电流控制、高效率电能变换。然而，微型逆变器输入电压只有２０Ｖ、３Ｏｖ，功率只有２００Ｗ左右，传统并网逆变器拓扑结构及其控制方式很难实现上述控制目标，文献【８－１９】探索了微型逆变器不同的拓扑结构，其中反激式逆变器具有调压范围宽、电路简单、体积小、成本低等优点，被认为是微型逆变器较理想的拓扑。很多学者在反激逆变器上进行了许多开拓性的研究工作，其中文献［９】通过Ｈ桥控制解决了反激逆变器在连续模式时并网电流畸变问题，但是Ｈ桥高频开关损耗降低了系统效率；文献『１１，１３１通过外加储能电路减小了反激逆变器输入电容容量，收到很好的效果；文献［１７，１８］通过谐振电流实现了反激逆变器软开关动作，但是辅助开关带来了系统成本的增加；文献［１２。１６］研究了反激逆变器断续模式和临界模式时的控制策略问题，但是针对断续模式效率及临界模式谐波等问题没有继续深入分析。本文基于反激逆变器电路结构，在充分考虑系统效率、成本、电能质量等问题的基础上，研究了利用反激逆变器准谐振模式实现功率管的ＺＶＳ动作及电流型并网，深入分析了准谐振模式的谐波问题，提出了一种优化准正弦波控制方法实现高电能质量、高效率微型逆变器并网控制；针对光照强度较弱时微型光伏并网逆变器工作效率较低且并网电流谐波较大的问题，集中式系统图１光伏逆变系统电气结构图Ｆｉｇ．１Ｐｏｗｅｒｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ本文提出了一种微型光伏逆变器间歇工作模式及其最大功率点跟踪方法，可以有效提高微型光伏并网逆变器在小功率时的系统效率和并网电流质量。１反激逆变器工作原理及并网控制策略图２所示为反激逆变器拓扑结构，图中Ｑｐ为主功率管，二极管Ｄｌ、Ｄ２和功率管Ｑｓ１、Ｑｓ２组成工频周波变换器，实现将反激变压器输出的馒头波电流变换为正弦波电流并入电网，图中周波变换器也可以利用Ｈ桥变换器实现工频切换。图２反激逆变器拓扑结构Ｆｉｇ．２Ｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｆｌｙｂａｃｋｉｎｖｅｒｔｅｒ图３为反激逆变器主要波形，主功率管Ｑ。由馒头调制波进行ＰＷＭ调制，Ｑｓ１和Ｑｓ２根据电网电压正负极性进行工频切换，其中主功率管Ｑ。工作在准谐振模式，促使反激变压器中电感电流处于临界通态状态，该工作模式应用于微型光伏并网系统中时，具有主功率管Ｑ。零电压开通、反激变压器利用率高、可实现电流型并网等众多优点，但是，准谐振模式导致并网电流谐波畸变严重，需要研究相应的控制策略消除谐波，确保并网电能质量。／＼／（ｊ／４ＮＩｌｌＧｌ－Ｉｌｌｒｌｒｌ０ｌ０ｒ１１１１１１－１１１１１７ｉ０５ｔ＿＿二ＯＮｌＯＦＦＩＯＦＦｆＯＮ厂７１＿７Ｉ７Ｉ，，／ｆ＼ｔ，，Ｉ＜ｒｉ｛１－ｋ＇￣Ｒ一／一、、、／一～、、Ｉ＜一ｔ－１１——————＼ｆ图３反激逆变器主要波形示意图Ｆｉｇ．３Ｋｅｙｗａｖｅｆｏｒｍｓｆｏｒｆｌｙｂａｃｋｉｎｖｅ￣ｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎ．１０８．电力系统保护与控制图４为主功率管Ｑ。工作在准谐振模式时源漏极电压波形图，其具体工作模式为：Ｏｒ０～阶段。主功率管开通，变压器原边电感储能，电流线②性增加；时刻。主功率管关断，反激变压器漏感与主功率管结电容谐振，。出现尖峰振荡电压；③～阶段。反激变压器副边续流，其中原边反射电压＝，为电网电压，ｎ为反激变压器原④副边匝数比；～ｔ３阶段。ｔ２时刻副边续流结束，反激变压器原边电感与功率管结电容开始谐振，其谐振周期＝２７ｔ、Ｃｎ，ＬＰ为原边电感量，Ｃｂ为原边主功率管结电容；￣ｔ３时刻。Ｕｄ。谐振到最低点，此刻主功率管ＺＶＳ开通，当Ｕｒ＞Ｕｐｖ时，。谐振电压被钳位在零电位，主功率管可实现完全的零电压开通。ｔ图４主功率管准谐振模式示意图Ｆｉｇ．４Ｑｕａｓｉ－ｒｅｓｏｎａｎｔｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆＭＯＳＦＥＴ假设反激逆变器单位功率因数并网，则电网电压及并网电流为＝ｓｉｎＯ）ｔ（１）Ｉ＝ｌｍｓｉｎｏ）ｔ（２）反激变压器原、副边电流同为三角波，其时间为，‘＝（３）Ｔｏｆｆ：Ｌｓ‘（４）Ｕｇ式中：，Ｄ为原边峰值电流；厶为副边峰值电流；为原边电感量；Ｌ为副边电感量；Ｕｐｖ为光伏组件电压，其中Ｉｐ＝・；＝Ｌｐ・。。式（４）可表示为一一～～Ｌｐ一．・—ｖＴ．・Ｕｐｒｒｖ——。：——一Ｕｍｓｉｎ‘—。ｎＵｍ—ｓｉｎ（５）假设谐振时问＜＜ｆｒ，由式（５）可得反激变压器工作周期为’（１＋反激变压器副边平均电流为ｓ，ａｖ…等将式（５）、式（６）带入式（７）化解得／Ｓ，ａＶｉｎ＝，Ｕｐｖ丽＂Ｉｖ所以原边峰值电流为（６）（７）（８）Ｉｐ：＝＿ｓｉｎ（）＋２ｎ－ｌｍｓｉｎ（ｃｏｔ）（９）Ｔｒ、、ＵＰＶ当反激变压器输入电压一定时，其原边峰值电流正比于开关管导通时间，因此，由式（９１可知，反激变压器要想获得正弦并网电流，需要采用式（９）所示的优化准正弦调制波。图５为采用优化准正弦调制波和正弦调制波准谐振工作时并网电流仿真结果，其中逆变器输出电流峰值＝０．５Ａ，电网电压峰值＝３１１Ｖ，变压０．５蜒ＯＯ＿ｏ５蜒４００２００８０－２ｏｏ—４Ｏ００００００００５００１０００ｌ５００２０００２５（ａ）优化准正弦强制波和正弦调制波对比．’‘一ｔ５ｍｓ／格（ｂ）优化调制波并网电流．‘—厂。＼／ｒ；＼／＼—、ｋ一，，＼／／＼／ｊ＼／。：＼—／ｔ５ｍｓ／格（ｃ）正弦波调制波并网电流图５优化调制波仿真波形Ｆｉｇ．５Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｖｅｆｏｒｍｓｂａｓｅｄｏｎｏｐｔｉｍａｌｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｗａｖｅ密吴春华，等高效率微型光伏并网逆变器控制策略研究．１０９．器匝数比ｎ＝６，输入电压Ｕｐｖ＝３５。图５（ａ）为优化准正弦调制波和正弦调制波对比，图５（ｂ）为采用优化准正弦调制波后并网电流和电网电压，图５（ｃ）为采用正弦调制波后并网电流和电网电压，仿真结果表明，反激逆变器工作在准谐振模式时，正弦调制波将导致并网电流严重畸变，而优化准正弦调制波可以有效实现并网电流的正弦性，提高并网电能质量。２弱光照间歇工作模式及其最大功率点跟踪方法当光照强度较弱时，光伏组件输出功率往往只有二三十瓦甚至更低，此时采用传统控制方式进行并网控制，不仅微型并网逆变器效率较低，而且并网电流只有１００ｍＡ左右，很难实现低谐波并网控制，如果此时停止微型并网逆变器工作，又白白浪费电能，因此，需要在弱光照时采取有效措施在确保并网电流质量的同时提高逆变器效率。开关电源中为了提高轻载时系统效率，常常采用间歇工作模式，即连续工作若干周期，停止若干周期，两种工作模式交替进行，在保证输出电压的同时减少开关次数，从而提高系统效率。本文将开关电源中的间歇工作模式应用于微型光伏并网逆变器，特别在弱光照时可以大大提高系统变换效率。单个微型逆变器进行间歇工作模式时存在能量馈入电网及停止馈入交替运行周期，给电网造成冲击，导致电网不稳定，但是一个光伏并网系统由几十甚至上千个微型逆变器构成，当光照减弱时，所有的微型逆变器随机进行间歇工作模式，因而总的并网电流基本恒定，不会影响电网稳定性，因此可以利用间歇工作模式提高微型逆变器效率。间歇模式工作原理为：当光伏组件输出功率较大时微型并网逆变器连续工作；当光伏组件输出功率低于某一设定值时微型并网逆变器间歇工作，此时根据光伏组件的实际输出功率及设定最小并网功Ⅳ率，使微型并网逆变器工作０个电网周期，然后Ⅳ再储能０ｆｆ个电网周期，（如图６（ａ）），其中并网周期中并网电流为设定的最小并网电流，储能周期中逆变器停止输出能量。根据光伏组件输出功率尸Ｄ及最小并网功率尸ｓ。ⅣⅣ计算并网周期０和储能周期０ｆｒ。当Ｐｐ＜Ｐｓ。ｔ／２时，Ⅳ’Ⅳ令０＝ｌ；当尸Ｓ。ｔ＞Ｐｅｃ／２时，令０仟＝１，再由式Ⅳ（１０）计算求整数即可获得并网周期０和储能周期Ｎｏｆｆ。：（１０）Ⅳ＋ｎｔＴＬ，一弋，／，，一、／—＿、／／＾＼／＾＼Ｌ／Ｐｍｐｐ０（ａ）并网电流和光伏电池电压（ｂ）光伏组件功率曲线和储能电密电压图６Ｂｕｒｓｔ模式下并网电流和光伏电池电压的波形示意图Ｆｉｇ．６ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔａｎｄＰＶｐａｎｅｌｖｏｌｔａｇｅｉｎＢｕｒｓｔｍｏｄｅ当微型并网逆变器连续工作时，可以使用传统最大功率点跟踪方法，但是传统跟踪方法需要对光伏输出功率进行扰动，造成弱光照时光伏组件输出功率波动大，系统跟踪效率低。本文利用微型并网逆变器间歇工作时母线电压波动，在不加扰动的情况下进行最大功率点跟踪，提高弱光照时ＭＰＰＴ跟踪效率。如图６（ｂ），在间歇模式的储能周期时，微型并网逆变器停止工作，光伏组件给直流侧储能电容充电，使储能电容电压从上升到，当ｂｕｒｓｔ模式下的光伏电池工作在最大功率点时，储能电容平均电‰压等于ｐｐ，即和的中点电压应近似为，由于光伏组件在最大功率点附近近似为恒流源，因此ｐ点同时为ｔｏ－ｔ２的中点时刻ｆ１。ｔｏ～ｆ１区间和１～ｔ２区间光伏电池输出的电能分别为１．１．’专ｃｐｐ一…吉ｃ＝ＣＵｍｐｐＡＵ一￣，ＣＡＵ。、厶厶厶ｌｌ１．１１＝△寺ｃ一寺ｃ己厂三＝Ｃｐｐ＋￣，、ＣＡＵ二二‰式（１１）中，ＡＵ＝Ｕｍｐｐ－ＵＬＵＨ一ｐ。微型逆变器中储能电容很大，而间歇模式工作时光伏电池输出电流较小，因此电压波动较小，忽△略的二次项，则ＷＬ－－－－￣，因此当微型逆变器在间歇模式达到最大功率点跟踪时，其前半周期储能功率等于后半周期储能功率，利用此原理进行最大功率点跟踪，不需要额外的扰动信号。具体控制方法为：计算光伏组件在前半储能周期和后半储能周．１１Ｏ．电力系统保护与控制期的输出功率。，Ｑｔ，‘ｒＶａ＝ＩＵ。Ｉｐｖｄｔ州。（１２）＝２Ｕ。Ｉｐｖｄｔ式中：～ｆ１为前半储能周期；ｔｌ￣ｔ２为后半储能周期。将ＡＷ＝一作为误差信号经ＰＩ调节器后输出最大功率点跟踪电压ｒｅｆ作为光伏组件电压外环，根据设定的电压值Ｕｒｅｆ进行功率内环ＰＩ控制，输出并网电流ｆｒｅｆ，从而跟踪最大功率点电压（如图７）。为了确保并网电流质量，间歇模式工作时并网输出电流同样为优化准正弦调制波，图７中ＰＩ调节器输出的只是并网电流有效值，需要根据式ｆ９）计算获得反激逆变器原边峰值电流，然后通过反激逆变器原边峰值电流控制实现正弦波并网。图７间歇模式下ＭＰＰＴ控制框图Ｆｉｇ．７ＭＰＰＴｃｏｎｔｒｏｌｄｉａｇｒａｍｉｎｂｕｒｓｔｍｏｄｅ３实验结果本文搭建了如图８所述的反激逆变器实验平台，对上述理论分析进行了实验验证，其中反激逆变器参数为：原边电感ｐ＝５，原副边匝数比：６，输Ｕｐｖ＝３５Ｖ，电网电压Ｕｇ＝２２０Ｖ／５０Ｈｚ。‘Ｋ电网（ｂ）反激逆变器实验样机图８反激逆变器实验平台Ｆｉｇ．８Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｆｌｙｂａｃｋｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ图９为反激逆变器实验波形，其中图９（ａ）为功率管漏源极准谐振电压与驱动波形，图中功率管在准谐振到零电位时开通，实现ＺＶＳ开关，驱动脉宽根据式（９）的优化准正弦调制波计算获得。图９（ｂ）为反激变压器原边电流和并网电流实验波形，图中反激变压器原边的正弦馒头波电流经过后级滤波及工频变换后，转换为正弦电流馈入电网。图９（ｃ）为准谐振模式与间歇准谐振模式逆变器效率对比实验，图中曲线分别为功率小于６０Ｗ时采用间歇准谐振模式和传统准谐振模式时系统效率，由图可知在小功率时间歇模型可以显著提高系统效率，同时证明采用准谐振工作模式后系统最高效率可达９４％。图９（ｄ）为并网电流及电网电压波形，采用优化准正弦调制波后并网电流正弦性好，使用功率分析仪测得总谐波为２．３％，满足谐波小于５％的并网要求。图９（ｅ）为光伏组件间歇模式时３个储能周期、１个并网周期的母线电压和并网电流。图９（ｆ）为了验证间歇模式下ＭＰＰＴ的跟踪性能，选择１００Ｗ、３０Ｖ的光伏组件进行最大功率点跟踪，当微型并网逆变器运行在间歇模式时，实测母线电压为３１Ｖ（如图中光伏板电压曲线），说明此时微型并网逆变器工作在最大功率点。ｌ００９０８０７０６０摹５０４０３０２０ｌ００楼０一连《■■■■～－＿＾豫ａｌ＾ｆｔ／（２¨ｓ，格）（ａ）功率管准谐振模式波形ｔ／（１０ｍｓ／格）（ｂ）反激变压器原边电流和并网电流间歇模式准谐振准谐振模式，，———一／１０２０３０４０５０６０７０８０９０１Ｏ０１１０１２０１３０Ｗ（ｃ）准谐振模式与间歇准谐振模式逆变器效率一凄＞０），旨，】＾蜒＼＞０Ｈ，ａ吴春华，等高效率微型光伏并网逆变器控制策略研究ｔ／（５ｍｓ／格１（ｄ）并网电流、电网电压。母线电压．————＼：．．、———●一＿—ｊ＾并网电流１。＾＾：＾ｎｆ＼『＾、：一…ｔ／（４０ｍｓ船）（ｅ）ＪＤ＜只－一时的光伏电池电压和并网电流（ｆ）问歇模式ＭＰＰＴｇ￣踪时光伏组件电压、电流和并网电流图９反激逆变器实验波形Ｆｉｇ．９Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆｆｌｙｂａｃｋｉｎｖｅｒｂｅｒ４结论本文在充分考虑系统效率、成本、电能质量等方面的基础上，研究了基于反激逆变器准谐振模式微型光伏并网发电系统，利用准谐振模式实现功率管的ＺＶＳ开关及电流型并网，提高了系统转换效率，针对准谐振模式带来的谐波畸变问题，提出了一种优化准正弦调制波控制方法，提高了并网电流质量：针对光伏微型并网逆变器在弱光照时系统效率较低及并网电流谐波较大的问题，本文提出了一种微型光伏并网逆变器间歇模式控制策略，可以有效提高较低光照强度时的逆变器系统效率：本文进一步提出了利用间歇模式的母线电压波动进行最大功率点跟踪的控制方法，使得在间歇模式时不需要加入额外的扰动也能进行最大功率点跟踪，提高逆变器在间歇模式时ＭＰＰＴ跟踪效率。实验结果证明了所提出的控制方法的可行性及有效性。参考文献［１］刘胜荣，杨苹，肖莹，等．两级式光伏并网逆变器的无差拍控制算法研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（８）：２６－２９．ＬＩＵＳｈｅｎｇ・ｒｏｎｇ，ＹＡＮＧＰｉｎｇ，ＸＩＡＯＹｉｎｇ，ｅｔａ１．—Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｄｅａｄｂｅ￣ｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｄｏｕｂｌｅｓｔａｇｅ—ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（８）：２６－２９．［２］万江，陈铁，郭真红，等．基于单周控制的光伏双频并网逆变器研究【Ｊ】Ｉ电力系统保护与控制，２０１０，３８（１）１０．１３．ＷＡＮＪｉａｎｇ，ＣＨＥＮＴｉｅ，ＧＵＯＺｈｅｎ－ｈｏｎｇ，ｅｔａ１．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｈｏｔｏｖｏＲａｉｃｄｕａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ—ｂａｓｅｄｏｎｏｎｅｃｙｃｌｅｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１）：１０－１３．［３］李练兵，赵治国，赵昭，等．基于复合控制算法的三相光伏并网逆变系统的研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（２１）：４４－４７．ＬＩＬｉａｎ－ｂｉｎｇ，ＺＨＡＯＺｈｉ－ｇｕｏ，ＺＨＡＯＺｈａｏ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙ—ｏｎｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ・－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（２１）：４４－４７．［４］徐青山，卞海红，赵伟然，等．光伏／变流器直流模块化结构级联运行方案及优化控Ｓｇ［Ｊ］．电力自动化设备，２０１０，３０（８）：９０－９４．ＸＵＱｉｎｇ－ｓｈａｌｌ，ＢＩＡＮＨａｉ－ｈｏｎｇ，ＺＨＡＯＷｅｉ－ｒａｎ，ｅｔａ１．ＯｐｅｒａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｃａｓｃａｄｅｄＰＶ／ＤＣｍｏｄｕｌａｒｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ—Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，２０１０，３０（８）：９０９４．［５］刘邦银，梁超辉，段善旭．直流模块式建筑集成光伏系统的拓扑研究［Ｊ】．中国电机工程学报，２００８，２８（２０）：９９－１０４．ＬＩＵＢａ—ｎｇ－ｙｉｎ，ＬＩＡＮＧＣｈａｏｈｕｉ，ＤＵＡＮＳｈａｎ－ＸＵ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆＤＣ・・ｍｏｄｕｌｅ・・ｂａｓｅｄｂｕｉｌｄｉｎｇｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００８，２８（２０）：９９－１０４．［６］ＫｉｍＨＳ，ＫｉｍＪＨ，ＭｉｎＢＤ，ｅｔａ１．ＡｈｉｇｈｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔＰＶｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇａｓｅｒｉｅｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆＤＣ－ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｏｕｔｐｕｔｗｉｔｈａｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐａｎｅｌ［Ｊ］．ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙ，２００９，３４：２４３２－２４３６．［７１ＷａｌｋｅｒＧＲ，ＳｅｒｎｉａＰＣ．ＣａｓｃａｄｅｄＤＣ．ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｍｏｄｕｌｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００４，１９（４）：ｌｌ３０－ｌ１３９．［８］张犁，孙凯，冯兰兰，等．一种模块化光伏发电并网系统［Ｊ】．中国电机工程学报，２０１１，３１（１）：２６．３１．＾母｝，＾０ｏＨ＾《ｏ）．１１２．电力系统保护与控制ＺＨＡＮＧＬｉ，ＳＵＮＫａｉ，ＦＥＮＧＬａｎ－ｌａｎ，ｅｌａ１．Ａｍｏｄｕｌａｒ—ｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｍｉｃｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．—ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１１，３１（１）：２６３１．Ｅ９］ＪｉＹＨ，ＪｕｎｇＤＫｉｍＪＨ，ｅｔａ１．Ａｃｕｒｒｅｎｔｓｈａｐｉｎｇ—ｍｅｔｈｏｄｆｏｒＰＶｏＡＣｍｏｄｕｌｅＤＣＭｆｌｙｂａｃｋｉｎｖｅｒｔｅｒｕｎｄｅｒＣＣＭｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｃ】／／ＩＥＥＥＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＥＣＣＥＡｓｉａ，２０１１：２５９８－２６０５．［１０］ＦａｎｇＹＭａＸＤ．ＡｎｏｖｅｌＰＶｍｉｃｒｏｉｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈｃｏｕｐｌｅｄ—ｉｎｄｕｃｔｏｒｓａｎｄｄｏｕｂｌｅｂｏｏｓｔｔｏｐｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１０，２５（１２）：３１３９．３１４７．—［１１］ＨａｒｂＳ，ＨａｉｂｉｎｇＨｕ，ＫｕｔｋｕｔＮ，ｅｌａ１．Ａｔｈｒｅｅｐｏｒｔｐｈｏｔｏｖｏｌｍｉｃ（ＰＶ）ｍｉｃｒｏ－ｉｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈｐｏｗｅｒｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙ［Ｃ】／／ＡｐｐｌｉｅｄＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ—ａｎｄＥｘｐｏｓｉｔｉｏｎ，２０１１：２０３２０８．［１２］ＫａｓａＮ，ＩｉｄａＣｈｅｎＬ，ｅｔａ１．ＦｌｙｂａｃｋｉｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓｃｕｒｒｅｎｔＭＰＰＴｆｏｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，—２００５，５２（４）：１１４５１１５２．［１３］ＳｈｉｍｉｚｕＷａｄａＫ，ＮａｋａｍｕｒａＮ，ｅｔａ１．Ｆｌｙｂａｃｋ－ｔｙｐｅ—ｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅｕｔｉｌｉｔｙｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｉｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈｐｏｗｅｒｐｕｌｓａｔｉｏｎｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｏｎｔｈｅＤＣｉｎｐｕｔｆｏｒａｎＡＣｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｍｏｄｕｌｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ—ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００６，２１（５）：１２６４１２７２．—［１４］ＹＵＷｅｎｓｏｎｇ，ＨｕｔｃｈｅｎｓＣ，ＬａｉＪｉｈ－Ｓｈｅｎｇ．ＨｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈｃｈａｒｇｅｐｕｍｐａｎｄｃｏｕｐｌｅｄｉｎｄｕｃｔｏｒｆｏｒｗｉｄｅｉｎｐｕｔｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＡＣｍｏｄｕｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｃ】／／ＩＥＥＥＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎＣｏｎｇｒｅｓｓａｎｄＥｘｐｏｓｉｔｉｏｎ，２００９：３８９５－３９００．［１５］ＲｏｄｒｉｇｕｅｚＣ，ＡｍａｒａｔｕｎｇａＧＡＪ．Ｌｏｎｇ－ｌｉｆｅｔｉｍｅｐｏｗｅｒｉｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＡＣｍｏｄｕｌｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００８，５５（７）：２５９３．２６０１．［１６］ＫｙｒｉｔｓｉｓＡＣ，ＴａｔａｋｉｓＥＣ，ＰａｐａｎｉｋｏｌａｏｕＮＰ．Ｏｐｔｉｍｕｍ—ｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｏｕｒｃｅｆｌｙｂａｃｋｉｎｖｅｎｅｒｆｏｒｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，２００８，２３（１）：２８１－２９３．［１７］ＴａｎＧＨ，ＷａｎｇＪＺ，ＪｉＹＣ．Ｓｏｆｔ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｆｌｙｂａｃｋｉｎｖｅ￣ｅｒｗｉｔｈｅｎｈａｎｃｅｄｐｏｗｅｒｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｆｏｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．１ＥＴＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ—Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００７，ｌ（２）：２６４２７４．［１８］ＫａｓａＮ，ｌｉｄａＬＢｈａｔＡＫＳ．Ｚｅｒｏ－ｖｏｌｔａｇｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｆｌｙｂａｃｋｉｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒｓｍａｌｌｓｃａｌｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ［Ｃ】／／ＩＥＥＥＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＳｐｅｃｉａｌｉｓｔｓ—Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００５：２０９８２１０３．—［１９］ＱｕａｎＬｉ，ＷｏｌｆｓＰＡｃｕｒｒｅｎｔｆｅｄｔｗｏｉｎｄｕｃｔｏｒｂｏｏｓｔｃｏｎｖｅｎｅｒｗｉｔｈａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐａｓｓｉｖｅｌｏｓｓｌｅｓｓｓｎｕｂｂｅｒｓｆｏｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｍｏｄｕｌｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｏｎｖｅｎｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ—ｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｔｓ，２００７，２２（１）：３０９３２１．—收稿日期：２０１１－１２２３；—修回日期：２０１２－０３１６作者简介：吴春华（１９７８－），男，博士，讲师，主要从事太阳能控制研究；Ｅ．ｍａｉｌ：ｗｕｃｈｕｎｈｕａ＠ｓｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ黄建明（１９７１－），男，博士研究生，主要从事太阳能控制研究；杨宇（１９８６一），男，硕士，工程师，主要从事太阳能控制研究。（上接第１０５页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｆｒｏｍｐａｇｅ１０５）［１３］吕干云，吴传满，孙维蒙，等．基于ＲＶＭ和ＡＮＦ的电压暂降检测识别［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１１，—３９（１２）：６５６８．ＬｆｉＧａｎ－ｙｕｎ，ＷＵＣｈｕａｎ－ｍａｎ，ＳＵＮＷｅｉ・ｍｅｎｇ，ｅｔａ１．ＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｖｏｌｔａｇｅｓａｇｓｂａｓｅｄｏｎＲＶＭａｎｄＡＮＦ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，—２０１１，３９（１２）：６５６８．［１４］孙志刚，翟玮星，李伟伦，等．基于ＥＭＤ和相关向量机的短期负荷预测『Ｊ］．电力系统及其自动化学报，２０１１，２３（１）：９２－９７．ＳＵ—ＮＺｈｉ－ｇａｎｇ，ＺＨＡＩＷｅｉ－ｘｉｎｇ，Ｌ１Ｗｅｉｌｕｎ，ｅｔａ１．—ＳｈｏｒｔｔｅｒｍｌｏａｄｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｂａｓｅｄｏｎＥＭＤａｎｄＲＶＭ［Ｊ］．—ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＵＥＰＳＡ，２０１１，２３（１）：９２・９７．［１５］段青，赵建国，马艳．优化组合核函数相关向量机电力负荷预测模型［Ｊ】．电机与控制学报，２０１０，ｌ４（６）：３３・３８．ＤＵＡＮＱｉｎｇ，ＺＨＡＯＪｉａｎ－ｇｕｏ，ＭＡＹａｎ．ＲｅｌｅｖａｎｃｅｖｅｃｔｏｒｍａｃｈｉｎｅｂａｓｅｄｏｎｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａＨｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇｋｅｒｎｅｌｓｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｌｏａｄｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔ—ｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，１４（６）：３３３８．收稿日期：２０１１－１２－２０；—修回Ｅｔ期：２０１２－０３０８作者简介：刘亚南（１９８８一），男，研究生，研究方向为电力系统可—靠性分析；Ｅｍａｉｌ：ｌｙｎｗｙｘ＠１６３．ｔｏｍ卫志农（１９６２一），男，教授，博士生导师，研究方向为电力系统运行分析与控制、输配电系统自动化等；钟淋涓（１９８１一），女，博士，讲师，研究方向为能源规划及能源技术经济研究。