1. ?設(shè)計需求分析

->?功率等級：7.6kW，適用于北美家用并網(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：裂相輸出雙相120V AC，頻率50Hz。

->?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

2路Boost+T型橋： 2路太陽能MPPT輸入，每路最大MPPT輸入電流20A，每路MPPT支持兩路太陽能組串并聯(lián)，這樣設(shè)計能夠更好的匹配用戶太陽板的不同接入方案。 兩路T型橋，每路T型橋臂對電感的充放電都是通過自身橋臂的4個管子配合完成，每路T型橋臂都是一路完整獨(dú)立的輸出，跟其他橋臂沒有任何耦合，所以非常適合用來做裂相逆變器的拓?fù)洌? 

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，實現(xiàn)精確的功率輸出。

4. ?BOOST實現(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)逆變實現(xiàn)

A->SOGI算法實現(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

逆變控制算法嘗試用單相H4逆變器的控制架構(gòu)：

使用PSIM仿真軟件搭建逆變拓?fù)淙缦拢?/p>

仿真波形可以看到雖然逆變母線穩(wěn)定在給定的400V，但是逆變并網(wǎng)的電流明顯畸變；

 C->逆變控制算法優(yōu)化

   針對上面逆變仿真進(jìn)行分析：T型逆變拓?fù)涫怯姓?fù)母線的，直接引用正常H4逆變控制算法，無法保證正負(fù)母線平衡，導(dǎo)致了逆變電流的異常畸變。如果在控制環(huán)路中在增加正負(fù)母線平衡控制，是不是就能解決上述電流畸變問題？控制架構(gòu)增加正負(fù)母線平衡環(huán)如下:

使用PSIM仿真軟件搭建逆變拓?fù)淙缦拢?/p>

仿真波形可以看到逆變母線穩(wěn)定在給定的400V，正負(fù)母線能保持平衡，逆變并網(wǎng)電流正常不畸變。

6. 兩路MPPT+T型裂相逆變系統(tǒng)仿真

上面已經(jīng)單獨(dú)實現(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輸入即可實現(xiàn)完整的7.6KW裂相光伏并網(wǎng)逆變器：

仿真波形：

 7. ?總結(jié)

       本文先從7.6KW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）實現(xiàn)太陽能最大功率跟蹤，接著嘗試用H4逆變控制算法通過穩(wěn)定母線電壓直接去驅(qū)動T型逆變拓?fù)洌l(fā)現(xiàn)正負(fù)母線不平衡導(dǎo)致并網(wǎng)電流畸變；針對問題深入分析，提出了加入母線平衡環(huán)算法控制正負(fù)母線平衡，實現(xiàn)逆變的正常并網(wǎng)輸出；最后通過將MPPT和T型裂相逆變系統(tǒng)串聯(lián)起來，實現(xiàn)延綿不斷的將太陽能輸送到電網(wǎng)，整體實現(xiàn)了7.6KW光伏并網(wǎng)逆變器的最基本功能。

       后續(xù)優(yōu)化方向，可以嘗試在逆變電壓環(huán)加入掐波器優(yōu)化逆變電流諧波，可以嘗試使用PR控制算法優(yōu)化逆變輸出，等等逆變器性能優(yōu)化的功能。