1、1两级式单相光伏并网系统的最大功率点跟踪控制策略摘要： 为在光伏并网发电系统中通过应用最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）技术提高光伏电池的利用率，针对两级式单相光伏并网发电系统，选取基于前级变换器的 MPPT控制策略.该控制策略中，前级采用改进的变步长扰动观察法实现 MPPT；后级通过直流母线电压反馈构成电压电流双闭环控制，实现母线稳压.运用 PSIM 9.0进行建模仿真，结果表明，该控制策略能够很好地实现 MPPT和直流母线稳压，系统的动态响应速度较快，稳定性较好. 关键词： 光伏并网系统； 最大功率点跟踪； 两级式； PSIM 9.0 中图
2、分类号： U665.13； TM615.2 文献标志码： A 0 引言 在人类发展过程中，能源一直扮演着重要的角色，尤其是在能源危机和环境污染问题越来越突出的今天.光伏（Photo Voltaic， PV）发电、风力发电和核能发电具有巨大的发展潜力，代表着我国能源发展的战略方向.12太阳能是一种无污染、清洁、取之不尽、用之不竭的能源，利用其进行大规模光伏发电，不但绿色环保，而且对解决我国能源紧张问题具有重大意义.34 2传统的光伏发电系统最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking， MPPT）方法有：恒定电压法、扰动观察法和电导增量法.文献5提出反复递减步长扰动观
3、察法，即每次扰动方向改变时就减小固定的步长值，该方法的缺点在于初始步长和步长变量的选取影响跟踪的速度和精度.文献6提出基于黄金分割法的变步长扰动观察法，即每次扰动后缩小电压区间，逐渐逼近最大功率点，该方法的主要缺点是电压区间的选择需要根据现场情况反复调试.文献7提出非线性控制的智能方法模糊逻辑控制，该方法的局限性在于其有效性在很大程度上取决于使用者的经验或控制工程师能否选择正确的误差计算. 文献57对加负载的电路进行分析，仅考虑 MPPT控制算法的选取，即快速准确地跟踪光伏电池的最大功率点，尽可能减小该点处的震荡损耗，没有考虑并网发电中的直流母线稳压的问题.本文设计两级式单相光伏并网发电系统
4、MPPT控制，考虑 MPPT控制算法和系统直流母线稳压设计两个方面.其中，MPPT 控制算法选取分级式变步长扰动观察法，直流母线稳压采用电压电流双闭环控制. 1 控制策略的选择 两级式单相并网发电系统主要由前级 DC/DC变换器和后级 DC/AC逆变器组成.相对于单级式结构而言，两级式结构具有 DC/DC变换器环节，可在较大范围内改变逆变器的输入电压.两级式结构控制难度较低，易于实现，因此在目前并网运行的光伏发电系统中得到广泛应用. 两级式单相光伏并网系统具有两个单独的功率变换环节，分别实现MPPT控制和逆变并网功能，因此有两种控制策略，分别为基于后级逆变3器的 MPPT控制和基于前级变换器的
5、 MPPT控制. 基于后级逆变器的 MPPT控制系统结构见图 1.前级通过控制 Boost开关管的占空比实现母线电压稳定，后级则实现 MPPT控制和并网逆变控制.在整个系统中，前后级的控制响应速度要保持一定的协调，确保能量传输的动态平衡.为此，在设计时，前级变换器的响应速度应快于后级逆变器的响应速度. 基于前级变换器的 MPPT控制系统结构见图 2.前级通过控制开关管的占空比实现 MPPT控制，后级则实现直流母线稳压和并网逆变控制.为避免功率堆积在直流母线上，要求该系统电压外环控制响应快于 MPPT控制响应. 图 1基于后级逆变器的 MPPT控制系统结构 图 2基于前级变换器的 MPPT控制系
6、统结构 采用后级逆变器 MPPT控制，可以较快地实现母线电压的稳定，但是对最大功率点的跟踪是通过前级的稳压控制间接实现的，因此前后级之间存在较大耦合作用，影响 MPPT控制性能.相比较而言，采用前级变换器 MPPT控制，对最大功率点的跟踪由 Boost变换器直接进行搜索实现，且存在母线电容缓冲，因此前后级之间耦合作用小，可取得较好的 MPPT控制性能.但该方案存在直流母线电压的波动问题，可通过增大电容或采用光伏电池电压前馈控制进行抑制.8 根据上述对两种方法的比较，本文选取前级变换器 MPPT控制方案.该方案前后耦合作用小，控制精度高，两级系统中各级变换器具有相对独立的控制目标和功能，有利于系统的模块化设计与集成. 42 控制方法的选择 2.1 前级 DC/DC变换器
