本帖最后由 电笔小新 于 2025-3-29 08:55 编辑
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1. 设计需求分析->功率等级：3kW，适用于小型光伏系统或家用并网系统。 ->输入电压范围：根据光伏组件的配置，通常在200V-500V DC之间。 ->输出电压：单相220V AC，频率50Hz（或根据当地电网标准）。 ->并网要求：符合电网标准（如IEEE 1547、IEC 62116等），具备低谐波失真（THD<5%）。 2. 拓扑结构选择 Boost+逆变器：加入Boost升压电路，可以兼容用户不同的光伏面板组合方案，提高MPPT输入的适应性。 3. 控制策略->MPPT（最大功率点跟踪）：采用固定电压扰动法MPPT算法，实现太阳能最大效率转换。 ->PWM调制：采用正弦脉宽调制（SPWM）生成高质量的正弦波。 ->锁相环（PLL）：实现与电网的同步，确保输出频率和相位与电网一致。 ->电流控制：采用电流内环和电压外环的双闭环控制策略，实现精确的功率输出。 4. BOOST实现最大功率跟踪MPPTA ->最大功率点跟踪原理 光伏阵列输出特性具有非线性特征,并且其输出受日照强度、环境温度和负载情况影响。在一定的日照强度和环境温度下，光伏阵列可以工作在不同输出电压，但是只有在某一输出电压值时，光伏阵列的输出功率才能达到最大值，这时光伏阵列的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点（Maximum Power Point,MPP）。 一般在正常工作情况下，随辐照强度和温度变化的曲线如图(1)、图(2)所示。理论上根据电路原理：当光伏电池的输出阻抗和负载阻抗相等时，光伏电池的输出功率最大。因此，光伏电池MPPT的过程就是使光伏电池输出阻抗和负载阻抗匹配的过程。 B ->MPPT算法实现 参考论文《光伏系统中的 MPPT 算法研究》，算法流程图如下： 使用PSIM仿真软件搭建MPPT系统如下： 仿真波形如下： 5. 并网逆变实现A->SOGI算法实现 参考论文《光伏并网逆变器中的单相数字锁相环研究》，算法流程图如下： 使用PSIM仿真软件搭建SOGI算法如下： SOGI锁相波形： B->逆变控制算法 算法流程图如下： 使用PSIM仿真软件搭建逆变拓扑如下： 仿真波形： 6. MPPT+逆变系统仿真上面已经单独实现了MPPT和逆变并网功能，要将MPPT和逆变串联成一个系统，只需在逆变控制框架上增加母线电压环，将控制母线的功能下放给逆变，控制框架如下： 使用PSIM仿真软件搭建MPPT+逆变拓扑如下： 仿真波形： 7.系统性能优化根据并网法规要求，并网的电流谐波需要小于＜5%，对步骤6仿真的电流波形进行谐波测量如下： 并网电流谐波约等于10%，明显超法规要求：对谐波组成成分进一步分析如下： 电路谐波的主要成分为150Hz，成分来源：由于并网电流是跟随电网电压的，也就是母线上流动的功率频率是电流和电压的2陪频即100Hz，脉动的母线电压信号Ubus将100Hz信号引入到电流环控制环中去，而电流环中的Sin计算又将100Hz的信号升到了150Hz，因此构成了电流谐波150Hz成分的主要来源； 电流谐波优化：并网电流谐波主要是由于母线电压的100Hz脉动导致，那解决的方案也就很简单了，在母线电压环输出加掐波滤波器，将100Hz脉动信号滤掉，控制框架如下： 使用PSIM仿真软件搭建掐波器算法如下： 仿真结果： 结论：逆变电压环加掐波器，谐波明显得到了有效控制。
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通过流程图和软件仿真搭建测试，实现3KW单相光伏并网逆变器系统设计。步骤清晰，表述得当，理论分析与仿真结果结合，便于理解和论证。