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在能源枯竭与环境污染日趋严重的背景下,太阳能作为一种清洁的可再生能源以其资源丰富、分布广泛和开发前景广阔的优点,愈来愈受到了世界各国的重视。而光伏发电是太阳能目前使用的重要方式,在整个光伏发电系统中,光伏逆变器是系统能量转换和控制的核心,其性能影响和决定着光伏发电系统的可靠性、稳定性、效率及其系统使用寿命。因此本文从降低系统成本、提高最大功率点跟踪效率和并网电能质量角度出发,研制了一台3kW单相光伏并网逆变装置。 本文首先剖析了单相光伏并网逆变器的常用拓扑结构及其各自的优缺点,选择了两级式非隔离拓扑结构,前级采用BOOST电路以实现直流侧的升压以及系统的最大功率点跟踪(MPPT)功能,后级采用单相全桥逆变结构,完成逆变并网功能;其次,剖析了光伏电池等效电路和输出特性,在此基础上通过研究常用最大功率点追踪算法的特点,选择了变步长电导增量法,并基于SABER平台搭建系统仿真模型,验证其有效性;之后分析了逆变并网控制策略,对几种常用控制策略进行研究对比,选择了电压电流双闭环控制策略,由于PI控制不能消除交流量稳态误差,本文选择重复PI控制以实现无差跟踪;最后,基于MATLAB/SIMULINK仿真平台对整个系统进行仿真,仿真结果表明系统方案的可行性。 基于以上的理论研究,设计了3kW单相光伏并网逆变器的硬件、软件,研制出一台试验样机。通过实验测试表明,采用本文的系统设计与控制策略,能够得到高质量的并网电流,各项指标也满足要求。