我國太陽能光伏主要是直流系統，即將太陽電池發出的電能給蓄電池充電，而蓄電池直接給負載供電，如我國西北使用較多的太陽能用戶照明系統以及遠離電網的微波站供電系統均為直流系統。此類系統結構簡單，成本低廉，但由于負載直流電壓的不同（如12V、14V、24V、48V等），很難實現系統的標準化和兼容性，特別是民用電力，由于大多為交流負載，以直流電力供電的光伏電源很難作為商品進入市場。
介紹
為太陽能光伏發電、風力發電、燃料電池發電、小型水力發電等各種可再生能源發電系統提供各種完美的電源變換和接入方案，主要應用于可再生能源并網發電系統、離網型村落供電系統和戶用電源系統，并可為電網延伸困難的地區通信、交通、路燈照明等提供電力。
另外，光伏發電最終將實現并網運行，這就必須采用成熟的市場模式，今后交流太陽能光伏必將成為光伏發電的主流。
這里主要介紹兩級式光伏并網逆變器仿真，一般來說主要應用于分布式發電，微電網多采用PQ控制，下垂控制，以及虛擬同步機控制，后續再介紹。
這兩個仿真是之前做項目的時候搭建的，根據功率大小不同搭建了兩種控制模型，都是雙閉環控制，兩個控制環的PI參數均以調節至最佳。兩種控制下逆變器的輸出電流波形的畸變率都很小，THD1%左右，母線電壓可以保持穩定
下面是具體控制策略，大功率采用的是PQ控制，具體控制策略是并網參考功率P、Q與逆變器實際輸出的功率相減經過PI控制器得到并網電流參考電流id 和iq，電流內環采用PI控制，調制用的SVPWM，濾波器使用LCL濾波。
小功率三相并網逆變器采用基于母線電壓外環控制，具體控制策略是，采用電壓電流雙閉環控制。外環是母線電壓環，采用PI控制，穩定母線電壓，內環就是解耦控制，PI控制器跟蹤參考電流，然后經過SPWM調制，輸出觸發脈沖,這里我仿真設置了個擾動，為了觀測控制系統的穩定性，在0.4s光照強度下降至500，然后系統的輸出，在經過很小的波動后就穩定了，效果很優！具體可以看下面仿真圖。
定義
1.要求具有較高的效率。由于太陽電池的價格偏高，為了最大限度地利用太陽電池，提高系統效率，必須設法提高逆變器的效率。
2.要求具有較高的可靠性。太陽能光伏主要用于邊遠地區，許多電站無人值守和維護，這就要求逆變器具有合理的電路結構，嚴格的元器件篩選，并要求逆變器具備各種保護功能，如輸入直流極性接反保護，交流輸出短路保護，過熱、過載保護等。
3.要求直流輸入電壓有較寬的適應范圍，由于太陽電池的端電壓隨負載和日照強度而變化，蓄電池雖然對太陽電池的電壓具有重要作用，但由于蓄電池的電壓隨蓄電池剩余容量和內阻的變化而波動，特別是當蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大，如12V蓄電池，其端電壓可在10V～16V之間變化，這就要求逆變器必須在較大的直流輸入電壓范圍內保證正常工作，并保證交流輸出電壓的穩定。
4.在中、大容量的太陽能光伏中，逆變電源的輸出應為失真度較小的正弦信號。這是由于在中、大容量系統中，若采用方波供電，則輸出將含有較多的諧波分量，高次諧波將產生附加損耗，許多光伏發電系統的負載為通信或儀表設備，這些設備對電網品質有較高的要求，當中、大容量的光伏發電系統并網運行時，為避免與公共電網的電力污染，也要求逆變器輸出正弦波電流。
工作原理
逆變器將直流電轉化為交流電，若直流電壓較低，則通過交流變壓器升壓，即得到標準交流電壓和頻率。對大容量的逆變器，由于直流母線電壓較高，交流輸出一般不需要變壓器升壓即能達到220V，在中、小容量的逆變器中，由于直流電壓較低，如12V、24V，就必須設計升壓電路。
中、小容量逆變器一般有推挽逆變電路、全橋逆變電路和高頻升壓逆變電路三種，推挽電路，將升壓變壓器的中性插頭接于正電源，兩只功率管交替工作，輸出得到交流電力，由于功 率晶體管共地邊接，驅動及控制電路簡單，另外由于變壓器具有一定的漏感，可限制短路電流，因而提高了電路的可靠性。其缺點是變壓器利用率低，帶動感性負載的能力較差。
全橋逆變電路克服了推挽電路的缺點，功率晶體管調節輸出脈沖寬度，輸出交流電壓的有效值即隨之改變。由于該電路具有續流回路，即使對感性負載，輸出電壓波形也不會畸變。該電路的缺點是上、下橋臂的功率晶體管不共地，因此必須采用專門驅動電路或采用隔離電源。另外，為防止上、下橋臂發生共同導通，必須設計先關斷后導通電路，即必須設置死區時間，其電路結構較復雜。
功能作用
由dc/dc轉換提升或降低輸入的電壓，調節其輸出以實現最大的效率。在經過一些附加的電壓緩沖之后，左側電橋中通常由18～20khz的開關頻率，把dc電壓轉換為ac電壓。一般來說，單相h橋是dc/ac級的常見配置，但是，也可以采用三相和其他配置。最后，通過低通濾波器產生用于并網太陽能光伏的正弦曲線交流電輸出。
控制電路
簡介
上述幾種逆變器的主電路均需要有控制電路來實現，一般有方波和正弦信號兩種控制方式，方波輸出的逆變電源電路簡單，成本低，但效率低，諧波成份大。正弦波輸出是逆變器的發展趨勢，隨著微電子學的發展，有PWM功能的微處理器也已問世，因此正弦波輸出的逆變技術已經成熟。
方波輸出的逆變器
1.方波輸出的逆變器多采用脈寬調制集成電路，如SG3525，TL494等。實踐證明，采用SG3525集成電路，并采用功率場效應管作為開關功率元件，能實現性能價格比較高的逆變器，由于SG3525具有直接驅動功率場效應管的能力并具有內部基準源和運算放大器和欠壓保護功能，因此其外圍電路很簡單。
正弦信號輸出的逆變器
2.正弦波輸出的逆變器控制集成電路，正弦波輸出的逆變器，其控制電路可采用微處理器控制，如英特爾公司生產的80C196MC、摩托羅拉生產的MP16以及MI－CROCHIP公司生產的PIC16C73等，這些單片機均具有多路PWM發生器，并可設定上、下橋臂之間的死區時間，采用INTEL公司80C196MC實現正弦波輸出的電路，80C196MC完成正弦波信號的發生，并檢測交流輸出電壓，實現穩壓。電路輸出端一般采用LC電路濾除高頻波，得到純凈的正正弦信號。
相關選擇
逆變器的主功率元件的選擇至關重要，使用較多的功率元件有達林頓功率晶體管（BJT），功率場效應管（MOS－FET），絕緣柵晶體管（IGBT）和可關斷可控硅（GTO）等，在小容量低壓系統中使用較多的器件為MOSFET，因為MOSFET具有較低的通態壓降和較高的開關頻率，在高壓大容量系統中一般均采用IGBT模塊，這是因為MOSFET隨著電壓的升高其通態電阻也隨之增大，而IGBT在中容量系統中占有較大的優勢，而在特大容量（100kVA以上）系統中，一般均采用GTO作為功率元件。
安裝注意事項
1、在安裝前首先應該檢查逆變器是否在運輸過程中有無損壞。
2、在選擇安裝場地時，應該保證周圍內沒有任何其他電力汽車傳感器的干擾。
3、在進行電氣連接之前，務必采用不透光材料將太陽能光伏電池板覆蓋或斷開直流側斷路器。暴露于陽光，光伏陣列將會產生危險電壓。
4、所有安裝操作必須且僅由專業技術人員完成。
5、光伏系統發電系統中所使用線纜必須連接牢固，良好絕緣以及規格合適。
6、所有的電氣安裝必須滿足當地以及國家電氣標準。
7、僅當得到當地電力部門許可后并由專業技術人員完成所有電氣連接后才可將逆變器并網。
8、在進行任何維修工作前，應首先斷開逆變器與電網的電氣連接，然后斷開直流側電氣連接。
9、等待至少5分鐘直到內部元件放電完畢方可進行維修工作。
10、任何影響逆變器安全性能的故障必須立即排除方可再次開啟逆變器。
11、避免不必要的電路板接觸。
12、遵守靜電防護規范，佩戴防靜電手環。
13、注意并遵守產品上的警告標識。
14、操作前初步目視檢查設備有無損壞或其它危險狀態。
15、注意逆變器熱表面。例如功率半導體的散熱器等，在逆變器斷電后一段時間內，仍保持較高溫度。
參考資料 >