交錯反激式微逆變器控制系統仿真分析

姚彥強 王 賓 董霞光

（安徽理工大學，安徽 淮南232001）

0 引言

并網微逆變器由于直接與光伏組件相匹配其功率較小,輸入電壓低、輸出電壓高等特點，這些特點要求MI采取具有升降壓變換功能的逆變器拓撲。Flyback變換器[1]因其拓撲結構簡單，能夠實現直流升壓，成為微型逆變器的熱點研究拓撲結構。Kamil M[2]提出了交錯并聯反激變換器拓撲結構，由兩個反激變換器并聯工作。這種拓撲結構有利于提高總體效率，減小輸出電流紋波降低總諧波失真。文獻[3～4]針對交錯反激變換器并網電流控制技術，雙頻率并網控制策略進行了研究。文獻[5]則對電解電容解耦技術進行了研究。總體而言，針對反激變換器交錯并聯形式的應用研究還有待進一步深入。

本文分析了一種交錯反激式微逆變器工作過程及其控制策略，利用Matlab/simulink工具建立該微逆變器控制系統模型，對此系統進行了仿真。

1 交錯反激式微逆變器控制系統建模

1.1 交錯反激式微逆變器

交錯反激式微逆變器工作原理如下；光伏電池的直流電流經去耦電容降低電池板的紋波電壓，以平衡系統的不同瞬時功率，然后輸入反激變換器初級，經調制的高頻SPWM驅動主開關器件MOSFET，在反激輸出電容上產生整流的正弦輸出電流。交錯反激變換器由兩個反激變換器并聯工作，工作相位相差180度。全橋用于將整流輸出電流轉換成正弦電流，實現單位功率因數并網。

1.2 微逆變器的控制結構

微逆變器的整個控制結構MPPT功率外環，電壓前饋及負載平衡控制構成。本文采用擾動觀測法來獲得PV電池板最大功率，功率環的輸出作為直流電壓環的指令，通過電壓環的電壓調節來搜索光伏電池的最大功率，實現光伏并網系統MPPT運行。電壓環的輸出與電網電壓的同步正弦信號相乘，獲得瞬時輸出電流的參考信號，電流環采用了PI控制，能夠實現直流到交流的逆變。負載平衡的輸入是兩個變換器的MOSFET電流之差，其參考輸入為零，輸出是占空比校正項d，d加主占空比D，為一個轉換器的占空比D1，主占空比D減d，得另一個轉換器的占空比D2，控制簡單，容易實現。

2 模型建立及仿真分析

根據上文分析，建立微逆變器控制系統仿真模型，其仿真參數為：C1=2.2×10-3mF，變壓器變比為N=6，SPWM頻率f=50kHz，L0=8.7×10-3mH，C0=0.1uF。圖1為搭建的系統仿真圖。仿真時三個交流周期執行一次MPPT。

圖2所示變壓器原邊的勵磁電流Im，副邊二極管電流ID，并網電流io及電網電壓uo。光照強度在0.45s時由1000W/m2突變700W/m2時，相關物理量的變化情況。可以看出光照強度突變時，光伏電池輸出功率也隨之下降到65W左右，ID和io幅值都隨之減小，可以看出系統能夠很好的跟蹤最大功率，且輸出電流的波形能夠很好的跟隨電網電壓波形。

圖1 交錯反激式微逆變器控制系統仿真圖

圖2 仿真結果

3 結論

本文分析交錯反激式微逆變器工作原理及其控制，建立了該控制系統仿真模型，結果表明，最大功率跟蹤技術提高了光伏系統發電效率，控制響應正確迅速，驗證了系統的可行性，為以后的深入研究奠定了基礎。

［1］張興,曹仁賢.太陽能光伏并網發電及其逆變控制[M].北京：機械工業出版社,2010：237-242.

［2］Kamil M.Grid-Connected solar microinverter reference design using a dsPIC digital signal controller[M].Microchip Technology,Inc,2010.

［3］陳堂敏.基于自適應電導增量法的最大功率跟蹤[J].電源技術,2013,37(1)：65-68.

［4］孫玉巍,石新春,黃天富,付超.基于雙頻率DCM控制的交錯反激光伏并網微逆變器[J].現代電力,2013,30(4)：45-49.

［5］Emilio Mamarelis,Giovanni Petrone,Giovanni Spagnuolo.A two-steps algorithm improving the Pffamp;O steady state MPPT efficiency[M].Applied Energy,2014,113：414-421.