本帖最后由 电笔小新 于 2025-5-20 14:01 编辑
1. 设计需求分析
->功率等级：30kW，适用于分布式光伏并网逆变系统。
->输入电压范围：根据光伏组件的配置，通常在200V-950V DC之间。
->输出电压：额定输出230Vac，频率50Hz，接入系统 3W+N+PE。
->并网要求：符合电网标准，具备低谐波失真（THD<5%）。
2. 拓扑结构选择
3路Boost+T型逆变：3路太阳能MPPT输入，每路最大MPPT输入电流20A，每路MPPT支持两路太阳能组串并联，这样设计能够更好的匹配用户太阳板的不同接入方案； T型三电平逆变，在1000V的光伏逆变系统，T型逆变拓扑在电感充放电回路明显要比I型逆变拓扑少一个管压降有明显的效率优势；T型逆变拓扑每个桥臂只需要4个开关管比I型逆变拓扑少两个二极管明显有成本优势；T型逆变拓扑驱动信号无需考虑I型逆变内外管开通关断的时序，程序处理更加简单，运行更可靠。
3. 控制策略
->MPPT（最大功率点跟踪）：三路BOOST采用固定电压扰动法，实现太阳能最大功率跟踪；驱动时序上3路BOOST使用错开120度交错驱动，实现母线电流最小纹波控制。
->SVPWM调制：采用空间矢量控制SVPWM生成高质量的正弦波。
->锁相环（PLL）：实现与电网的同步，确保输出频率和相位与电网一致。
->DQ控制：利用坐标变换，将三相交流量变换成DQ变量，实现有功无功的精准控制。
4. BOOST实现最大功率跟踪MPPT
A ->固定电压扰动法
先给定电压Uref=Uo，然后计算光伏面板的功率P1；接着给定电压Uref=Uo+△U，然后计算光伏面板的功率P2；接着给定电压Uref=Uo-△U，然后计算光伏面板的功率P3；通过比较P1、P2、P3，找出最大的功率点，然后将给定值Uref=Upmax；如此反复循环最终就能找到了光伏面板的最大功率点；程序代码如下：
B ->三路MPPT交错驱动
使用PSIM仿真软件搭建MPPT系统，分别将三路BOOST的驱动初始角度设置为0°、120°240°，三路BOOST交错驱动能够有效减小母线纹波减小母线电容容量；如下：
仿真波形如下：
5. 并网逆变实现
A->三相PLL锁相环算法实现
基于同步旋转坐标系的PLL（dq-PLL），算法流程图如下：
dq-PLL算法如下：
使用PSIM仿真软件搭建基于同步旋转坐标系的PLL如下：
仿真波形：
B->逆变控制算法
逆变控制采用DQ坐标变换，将三相电压电流交流量变换成DQ直流量，然后对DQ直流量进行PI控制，最后将DQ控制的输出进行逆变换，生成三相SPWM；
C->驱动算法
逆变驱动算法使用空间矢量SVPWM控制，有够有效提高母线电压利用率，提高逆变整体效率；SVPWM实现代码如下：
D->逆变系统仿真
结合同步旋转坐标系的PLL（dq-PLL）、DQ坐标变换PI控制、驱动空间矢量SVPWM，使用PSIM仿真软件搭建逆变系统如下：
仿真波形可以看到逆变母线稳定在给定的640V，PLL锁相准确跟踪电网，逆变并网电流正常不畸变。
6.MPPT+T型三相逆变系统仿真
上面已经单独实现了MPPT和逆变并网功能，只要将MPPT输出接到逆变系统的Vbus输入即可实现完整的30KW光伏并网逆变器：
仿真波形：
7.总结
本文先从30KW光伏并网逆变器拓扑选择讲起，3路BOOST采用交错驱动方式实现太阳能最大功率跟踪MPPT；接着对三相交流量进行坐标变换，通过dq-PLL锁相，然后进行DQ分离有功无功控制，最后将DQ输出量进行逆变换，将变换量进行SVPWM计算，生成SVPWM驱动，实现了整个30KW光伏并网逆变器的系统仿真。
后续优化方向，可以尝试在逆变DQ加入功率解耦优化母线无功电流，可以尝试使用SOGI—PLL算法优化锁相功能，等等逆变器性能优化的功能。
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