全橋逆變器具有拓撲簡單
、成本較低的特點，因此得到廣泛應用，但其逆變效率低
，輸出波形質量差。分析了戶用型單級式雙Buck全橋光伏並網逆變器的工作原理，實驗中以變步長功率擾動觀察法實現光伏係統的最大功率輸入
，並在逆變環節采用雙Buck全橋拓撲結構以提高逆變效率，改善並網質量。整個係統采用帶前饋補償的電流內環
、電壓中環及最大功率點跟蹤(MPPT)功率外環的三環控製策略，並在Matlab仿真平台上驗證了係統控製策略的正確性。製作了一台1.3kW光伏並網逆變器樣機，並網電流總諧波畸變率接近3%。

並(bing)網(wang)逆(ni)變(bian)器(qi)作(zuo)為(wei)電(dian)網(wang)和(he)光(guang)伏(fu)陣(zhen)列(lie)的(de)主(zhu)要(yao)接(jie)口(kou)設(she)備(bei)
，其(qi)性(xing)能(neng)決(jue)定(ding)著(zhe)整(zheng)個(ge)光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)性(xing)能(neng)。光(guang)伏(fu)並(bing)網(wang)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)主(zhu)要(yao)問(wen)題(ti)是(shi)如(ru)何(he)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)及(ji)改(gai)善(shan)並(bing)網(wang)波(bo)形(xing)質(zhi)量(liang)。常(chang)見(jian)的(de)單(dan)相(xiang)光(guang)伏(fu)並(bing)網(wang)逆(ni)變(bian)器(qi)按(an)照(zhao)其(qi)功(gong)率(lv)拓(tuo)撲(pu)級(ji)數(shu)可(ke)分(fen)為(wei)單(dan)級(ji)式(shi)、兩級式和多級式。由於單級式逆變器隻有一個能量變換環節，故其工作效率最高。常見的單級式橋式逆變器同一橋臂的上下開關管可能存在直通情況
，降低了係統的可靠性，為防止直通情況的出現，需在驅動信號間加入死區，這就造成輸出電流波形畸變
；另一方麵橋式逆變器中無獨立的續流二極管，MOSFET和IGBT體二極管反向恢複時間長，造成開關管的開關損耗較大，且開關管的驅動頻率不能過高。而雙Buck逆變器可以解決上述問題
，且所有功率管和電感在半個輸出周期高頻工作。

由於雙Buck半橋逆變器存在直流側電壓利用率低的問題

，這裏以串聯型輸出的雙Buck全橋逆變器模型為研究對象，提出了帶前饋補償的電流內環

、電壓中環及MPPT功率外環的三環控製結構，基於Matlab仿真平台驗證了係統控製策略
，並對並網逆變器的MPPT及逆變橋驅動方法進行了研究，最終設計了一台實驗裝置。

串聯型輸出雙Buck全橋逆變器

單相單級式串聯型輸出的雙Buck全橋光伏並網逆變器主電路拓撲如圖1所示。其中，V1
，L1

，VD1構成一個Buck電路
；V2

，L2

，VD2構成一個Buck電路。兩個雙Buck半橋逆變器輸入並聯，接PV輸入端，輸出串聯接電網，組成了雙Buck全橋逆變器，克服了雙Buck半橋逆變器直流側電壓利用率低的問題
，實現了兩個雙Buck半橋逆變器均壓、均功率輸出。由於雙Buck逆變器需要的電感個數較多，設計中采用磁集成技術來減小電感的體積和重量，降低電感的功率損耗。
逆變全橋通常采用單極性SPWM
、雙極性SPWM兩種驅動方式。為提高逆變效率，改善並網波形質量
，采用單極性SPWM驅動方式驅動開關管。其工作模態如下：

(1)並網電流iL1與電網電壓同向階段。
模態1功率開關管V1，V4導通
，在輸入電壓和輸出電壓作用下，iL1與電網電壓同向線性增加。
模態2V1導通，V4斷開，VD4導通，形成續流回路，在輸入、輸出電壓作用下，iL1與電網電壓同向線性減小。

(2)並網電流iL2與電網電壓同向階段。
模態3功率開關管V3，V2導通，在輸入

、輸出電壓作用下，iL2與電網電壓同向線性增加。
模態4V3導通，V2斷開，VD2導通，形成續流回路，在輸入、輸出電壓作用下，iL2與電網電壓同向線性減小。
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光伏陣列MPPT

光伏係統MPPT的(de)實(shi)現(xian)結(jie)合(he)了(le)恒(heng)壓(ya)跟(gen)蹤(zong)法(fa)和(he)擾(rao)動(dong)觀(guan)察(cha)法(fa)。在(zai)係(xi)統(tong)啟(qi)動(dong)時(shi)，檢(jian)測(ce)光(guang)伏(fu)陣(zhen)列(lie)開(kai)路(lu)電(dian)壓(ya)，用(yong)恒(heng)壓(ya)跟(gen)蹤(zong)法(fa)計(ji)算(suan)出(chu)理(li)論(lun)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)點(dian)電(dian)壓(ya)
，此(ci)處(chu)電(dian)壓(ya)作(zuo)為(wei)擾(rao)動(dong)觀(guan)察(cha)法(fa)跟(gen)蹤(zong)的(de)起(qi)始(shi)點(dian)。為(wei)快(kuai)速(su)準(zhun)確(que)地(di)跟(gen)蹤(zong)到(dao)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)點(dian)，采(cai)用(yong)變(bian)步(bu)長(chang)擾(rao)動(dong)跟(gen)蹤(zong)，其(qi)程(cheng)序(xu)流(liu)程(cheng)如(ru)圖(tu)2所示。dp=p(k)-p(k-1)
，dt=t(k)-t(k-1)=T，α為正係數

，Ts為PV端電壓、電流采樣周期。係統根據光伏陣列輸出曲線特性，觀測其輸出功率變化率，調整跟蹤步長
，得到光伏陣列輸出最大功率處參考電壓。
逆變器並網控製

逆變器輸出可控製為電流源或電壓源。若將並網逆變器控製為電壓源，在並網過程中易產生環流，如圖1所示。該逆變器是具有輸出電流特性的電壓並網逆變器。圖3示出並網逆變器的控製策略框圖。
控製係統采用了三環控製結構。MPPT功率外環的輸出作為電壓中環直流側電壓的給定。電壓中環的輸出與電網同步正弦信號的乘積作為電流內環的給定。根據圖1可知：


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仿真和實驗

實驗中采用TopCon係列可編程直流電源模擬太陽能光伏電池。為驗證所提出係統的可行性，在Matlab/Simulink仿真平台上完成雙Buck全橋並網逆變器控製模型的仿真。參數設置如下：采用可編程直流電壓源，MPP電壓設置為400V，MPP電流設置為3.4A，MPP功率為1.36kW。電路中，電感L1～L4均為0.6mH。選用IKW15N120T2型開關管，其驅動電壓18V
，高頻載波頻率為18kHz。Matlab仿真模型的參數與實驗樣機保持一致。

並網電流的參考方向如圖1所示。其中iLb表示輸出正半周期的並網電流，iLd表示輸出負半周期的並網電流。圖4a
，b分別為樣機實驗結果和仿真結果的波形圖。可見
，逆變器並網電流正負半軸波形與電網電壓波形同頻同相。功率因數接近1。