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摘 要
随着资源的过度开采，全球能源形势的不断紧张。各国元首都将新能源的开发作为本国长期战略目标之一。其中太阳能以其使用清洁、来源充足等优势受到广泛关注。逆变器作为光伏并网的关键所在，如何提高转换效率，减少系统对电网产生的负担成为众多学者研究的课题。本文针对6kw光伏并网系统模型，提出了新型的控制策略及仿真结果。具体实验内容如下：
文中首先根据并网逆变器的技术指标和总体设计思路，从几种常见的逆变拓扑结构中选择单相全桥电路作为设备的主电路。为了尽可能提高设备转换效率、减小开关损耗，系统选用导通电流较小的MOSFET作为主电路中的开关管，通过MOS管的导通与关断产生与正弦波等效的一组等幅不等宽脉冲信号。同时也产生了不必要的谐波损耗，通过对系统滤波电路的参数设计，尽可能的减少这部分无功损耗。
传统的并网控制器仅仅实现基本的逆变并网功能。随着电力系统的复杂程度与日俱增，客户对高效可靠、功能更加齐全的并网逆变器更加青睐。本文采用基于空间矢量的SPWM（解耦）的控制算法，将给定电流解耦为有功电流分量和无功电流分量分别对逆变器输入电网的有功功率和无功功率进行闭环控制。在正常工作情况下，并网逆变器仅仅向电网传输有功功率；当电网接入过多的感性负载时，逆变器可以作为新型无功功率发生器，抵消这部分感性功率；同时，在夜间电网负荷较小情况下，并网控制器可以反向工作将电网电能整流后储存在蓄电池中，次日白天这部分电能与光伏板产生的电能一同输送给电网，达到削峰填谷的作用。
为了验证SPWM（解耦）控制策略的正确性，文中最后使用Matlab / Simulink软件对6kW的光伏单相逆变系统并入220V、50HZ电网进行模拟仿真。仿真结果表明，这项控制策略的确可以实现双向DC/AC变换，有功功率和无功功率分离控制。
关键词：单相全桥逆变 SPWM（解耦） Matlab/Simulink仿真
目 录
摘 要 I
1 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2 并网逆变系统研究现状 2
1.3并网逆变器拓扑结构与模型 3
1.3.1单相半桥拓扑结构 3
1.3.2单相全桥拓扑结构 4
1.4并网逆变器控制算法研究现状 4
1.4.1单周期控制算法 5
1.4.2 SPWM（无解耦） 6
1.5主要研究内容 6
2 并网逆变器方案设计 8
2.1技术指标与总体设计 8
2.2并网逆变器整体结构设计 8
2.2.1并网逆变器拓扑结构设计 9
2.2.2并网逆变器滤波电路参数设计 11
2.2.3并网逆变器开关管的选择 12
2.3本章小结 12
3 并网逆变器建模分析与控制算法设计 13
3.1并网逆变器建模 13
3.1.1 PWM调制器数学模型 13
3.1.2 Park变换矩阵 15
3.1.3典型I型系统 16
3.2并网逆变器控制算法设计 19
3.2.1 PID控制算法 19
3.2.2 PID控制器设计 20
3.3本章小结 23
4 SPWM（解耦）控制策略仿真实验 24
4.1MATLAB简介 24
4.2电路仿真电路的建立 24
4.3并网逆变器滤波电路工作特性 25
4.4 Spwm(解耦)功率调节实验 26
4.5本章小结 27
致谢 29
参考文献： 30
主要研究内容
由于常规的两种逆变控制算法存在或多或少的缺陷，无法适应越来越复杂的输电环境。本文首先分析了并网逆变系统主电路工作状态，建立了时域下的数学模型，对传统的控制策略进行了改进，最后进行了模拟仿真实验。其中重点是并网逆变器建模分析与算法控制设计，改进了常规的SPWM（无解耦）控制算法。并通过PI控制改善了系统的动态响应速度。
(1)首先详细的介绍本文的研究背景以及国内外研究现状。本文从国内外光伏发电现状、国内政策导向、逆变电路拓扑结构以及常规逆变控制算法四个方面介绍了并网逆变器的技术现状，其中重点是控制算法中的SPWM（无解耦）算法。文中的控制策略是对该算法功率控制做进一步的改进。
(2)根据并网逆变器的技术指标要求，进行了适当的整体设计。比较不同的拓扑结构模型后，选取了最优的并网逆变器拓扑结构。进行了主电路滤波参数的计算，选择了合适的开光管。
(3)对并网逆变器的频域下的数学模型进行分析，将PWM脉宽调制器简化为比例滞后的环节、合并系统结构。通过PID控制算法将系统整理成典型1型系统，实现系统的闭环控制。
(4)对光伏逆变器进行仿真实验，检测有功功率、无功功率以及双向DC/AC的工作情况，验证实验原理的正确性，并为后续的工作提供方向。
