基于最大点功率跟踪的两阶段光伏逆变器设计

申 翔， 龚仁喜

（广西大学电气工程学院，南宁530000）

0 引 言

随着能源短缺和环境污染问题的日益突出，光伏等分布式能源得到了前所未有的发展［1-2］。接口并网逆变器是将分布式电源（Distributed Energy Resources，DERs）接入电网的关键元件，随着越来越多的分布式电源接入配电网，电能质量问题成为相当大的问题，特别是当可再生能源达到较高的渗透水平时［3-4］。为了有效利用分布式电源并满足标准电能质量要求，多功能逆变器（Multifunctional Inverters，MFI）被认为是一种经济有效的解决方案［5-6］。

通常，MFI 拓扑可以分为两大类，单级和两级结构，单级结构中MFI 有DC-AC 级，具有更少的电子元件、更低的成本和更高的效率，光伏阵列直接连接到并网逆变器的直流母线上，当使用常用的电压反馈（buck型）逆变器，如三电平变流器时，直流母线电压相对较高，这限制了光伏电压的最高值［8］。在大多数应用中，两级结构是MFI 的首选，因为前端DC-DC 级可以灵活地提高PV 电压，以适应电压馈电的DC-AC级［9］。此外，多功能控制目标可以在两个独立的阶段分别实现，如最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）由DC-DC阶段执行，而有功功率注入和电能质量控制则由DC-AC阶段实现。因此，与单级解决方案相比，两级MFI 具有更大的灵活性，但由于DC-DC级引入的附加功率转换，其有功功率传输效率较低。

为了提高转换效率，一些研究采用减少转换阶段实现。文献［10］中，当光伏电压超过交流线路电压的峰值振幅时，将一个二极管用于旁路前端DC-DC转换器。然而，当光伏电压低于交流线电压峰值幅度时，仍然是一个两级功率转换。……