1. ?設(shè)計(jì)需求分析

->?功率等級(jí)：30kW，適用于分布式光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)。

->?輸入電壓范圍：根據(jù)光伏組件的配置，通常在200V-950V DC之間。

->?輸出電壓：額定輸出230Vac，頻率50Hz，接入系統(tǒng) 3W+N+PE。

->?并網(wǎng)要求：符合電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，具備低諧波失真（THD<5%）。

2. ?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇

3路Boost+T型逆變：3路太陽(yáng)能MPPT輸入，每路最大MPPT輸入電流20A，每路MPPT支持兩路太陽(yáng)能組串并聯(lián)，這樣設(shè)計(jì)能夠更好的匹配用戶太陽(yáng)板的不同接入方案；  T型三電平逆變，在1000V的光伏逆變系統(tǒng)，T型逆變拓?fù)湓陔姼谐浞烹娀芈访黠@要比I型逆變拓?fù)渖僖粋€(gè)管壓降有明顯的效率優(yōu)勢(shì)；T型逆變拓?fù)涿總€(gè)橋臂只需要4個(gè)開(kāi)關(guān)管比I型逆變拓?fù)渖賰蓚€(gè)二極管明顯有成本優(yōu)勢(shì)；T型逆變拓?fù)潋?qū)動(dòng)信號(hào)無(wú)需考慮I型逆變內(nèi)外管開(kāi)通關(guān)斷的時(shí)序，程序處理更加簡(jiǎn)單，運(yùn)行更可靠。

3. ?控制策略

->MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）?：三路BOOST采用固定電壓擾動(dòng)法，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能最大功率跟蹤；驅(qū)動(dòng)時(shí)序上3路BOOST使用錯(cuò)開(kāi)120度交錯(cuò)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)母線電流最小紋波控制。

->SVPWM調(diào)制：采用空間矢量控制SVPWM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。

->DQ控制：利用坐標(biāo)變換，將三相交流量變換成DQ變量，實(shí)現(xiàn)有功無(wú)功的精準(zhǔn)控制。

4. ?BOOST實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤MPPT

A ->固定電壓擾動(dòng)法

先給定電壓Uref=Uo，然后計(jì)算光伏面板的功率P1；接著給定電壓Uref=Uo+△U，然后計(jì)算光伏面板的功率P2；接著給定電壓Uref=Uo-△U，然后計(jì)算光伏面板的功率P3；通過(guò)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 ->三路MPPT交錯(cuò)驅(qū)動(dòng)

使用PSIM仿真軟件搭建MPPT系統(tǒng)，分別將三路BOOST的驅(qū)動(dòng)初始角度設(shè)置為0°、120°240°，三路BOOST交錯(cuò)驅(qū)動(dòng)能夠有效減小母線紋波減小母線電容容量；如下：

仿真波形如下：

5.  并網(wǎng)逆變實(shí)現(xiàn)

A->三相PLL鎖相環(huán)算法實(shí)現(xiàn)

基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的PLL（dq-PLL），算法流程圖如下：

dq-PLL算法如下：

使用PSIM仿真軟件搭建基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的PLL如下：

仿真波形：

B->逆變控制算法

逆變控制采用DQ坐標(biāo)變換，將三相電壓電流交流量變換成DQ直流量，然后對(duì)DQ直流量進(jìn)行PI控制，最后將DQ控制的輸出進(jìn)行逆變換，生成三相SPWM；

C->驅(qū)動(dòng)算法

逆變驅(qū)動(dòng)算法使用空間矢量SVPWM控制，有夠有效提高母線電壓利用率，提高逆變整體效率；SVPWM實(shí)現(xiàn)代碼如下：

D->逆變系統(tǒng)仿真

結(jié)合同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的PLL（dq-PLL）、DQ坐標(biāo)變換PI控制、驅(qū)動(dòng)空間矢量SVPWM，使用PSIM仿真軟件搭建逆變系統(tǒng)如下：

仿真波形可以看到逆變母線穩(wěn)定在給定的640V，PLL鎖相準(zhǔn)確跟蹤電網(wǎng)，逆變并網(wǎng)電流正常不畸變。

6. MPPT+T型三相逆變系統(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30KW光伏并網(wǎng)逆變器：

仿真波形：

7. ?總結(jié)

      本文先從30KW光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)溥x擇講起，3路BOOST采用交錯(cuò)驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能最大功率跟蹤MPPT；接著對(duì)三相交流量進(jìn)行坐標(biāo)變換，通過(guò)dq-PLL鎖相，然后進(jìn)行DQ分離有功無(wú)功控制，最后將DQ輸出量進(jìn)行逆變換，將變換量進(jìn)行SVPWM計(jì)算，生成SVPWM驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)30KW光伏并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)仿真。

      后續(xù)優(yōu)化方向，可以嘗試在逆變DQ加入功率解耦優(yōu)化母線無(wú)功電流，可以嘗試使用SOGI—PLL算法優(yōu)化鎖相功能，等等逆變器性能優(yōu)化的功能。