摘要：提出一种单级式光伏并网逆变器的无电流检测最大功率点跟踪(maximum power point tracking，MPPT)方法。研究光伏组件、输入滤波电容和并网逆变器之间的能量耦合关系，通过使得连续两个并网功率周期的逆变器输出功率相等，通过计算输入滤波电容电压的变化值，获得光伏组件输出功率的变化方向，实现了无电流检测的MPPT。划分光伏组件的3种工作区域，详细分析系统在各工作区域的稳定性，并给出具体的扰动准则。搭建200W的实验样机，实验结果充分证明了提出的控制方法的可行性和有效性。 0 引言 在目前的屋顶和建筑集成光伏发电系统中，交流模块组件结构[1-3]得到了越来越多的重视和应用。交流模块技术将每个200~300 W的光伏组件与一个逆变器集成，形成独立的交流发电单元，使每个组件均工作在最大功率点(maximum power point，MPP)，提高了总体发电量和抗局部阴影能力。在中小功率系统中，具有高发电总量、低成本、安装简单、即插即用[4-5]等显著优势。 交流组件中的逆变器不仅需要提升和逆变光伏组件电压，还需进行最大功率点跟踪(maximum power point tracking，MPPT)。常用的几种MPPT方法，都需要同时检测光伏组件的电压和电流以获得功率及其变化方向。 针对上述问题，本文提出一种无电流检测的MPPT方法。无电流检测的MPPT方法可以有效地降低系统成本以及提高系统的可靠性，因此具有明显的经济效益[6-7]。 通常光伏组件的输出端和逆变器的输入端之间并联滤波电容，故组件输出能量、滤波电容流入(出)能量与逆变器输入能量的关系遵循能量守恒定律。如果限定逆变器的输入平均功率在连续两个并网功率周期内相等，则可以通过计算该连续两个周期间的滤波电容上的电压变化量，获得光伏组件输出功率的变化方向，实现无需电流传感器的MPPT，进而有效地降低系统的成本，提高系统可靠性。 1 系统结构 单级式光伏并网逆变器主电路由输入滤波电容Cin、交错并联反激变换器和工频极性反转电路组成，如图1所示。
图1中：S1、S2分别为交错并联反激变换器的主开关管；D1、D2为整流二极管；NP1、NP2及NS1、NS2分别为变压器T1及T2的原边和副边；开关管S3—S6构成工频极性反转电路，其中S3与S6在电网电压正半周同时开通和关断，S4与S5在电网电压负半周同时开通和关断；uc为输入滤波电容电压。反激变换器工作在电流断续及临界导通模式(discontinuous/boundary conduction mode， DCM/BCM)，具有电流源特性，故采用并网电流开环控制，通过电网电压锁相即可实现单位功率因数的并网电流[8-10]。 采用Matlab/Simulink软件建立了光伏电池的数学模型，以某品牌光伏电池板为例，对其固定温度(25 ℃)，不同光照强度下的P-V特性曲线进行仿真，如图2所示。
图2中，pPV和uPV分别为光伏组件的输出功率和电压。根据pPV的单调性，将P-V曲线分为A、B和M区。在A区，pPV为uPV的单调增函数；在B区，pPV为uPV的单调减函数；在M区则单调性交替变化。而MPPT算法的实质，就是在于寻求P-V曲线的极值点，即单调性变化点。 |
