1、光伏并網逆變器的分段光滑模型摘 要：首先，由單相全橋光伏并網逆變器的等效電路出發，分析其工作原理，通過雙極性SPWM控制的開關狀態，建立了單相光伏并網逆變器的分段光滑模型。然后分析線性預測控制方法在該模型下的實現，利用四階龍格-庫塔法求解分段光滑模型的方程。最后，將數值模擬結果導入Simulink進行分析，對逆變器的輸出電壓、電流的時域波形和頻域波形進行分析，結果說明：所建立的單相光伏并網逆變器模型是有效的，在耦合電感為3mH、開關周期20s條件下，逆變器輸出電流總諧波失真度分別為2.24%，滿足并網標準。該模型對光伏并網逆變器的建模分析及工程設計，具有一定的參考價值。關鍵詞：光伏&

2、#160;分段光滑 并網逆變器 電流跟蹤中圖分類號：0545                 文獻標識碼：A            文章編號：1674-098X202106b-0074-03電網越來越走向對等化、智能化、網絡化方向開展【1】。未來，光伏并網逆變器是電網的重要組成局部【2】，

3、其性能與電網的穩定運行息息相關，為此，光伏并網逆變器的建模分析方法得到了廣泛關注。在當前能源互聯網不斷推進的大背景下，如何找到更適宜的分析建模方法【3】，是一個關鍵問題。對光伏并網逆變器建模，主要分為小信號模型法和開關模型法，由于小信號模型進行了線性化處理，忽略了系統的開關非線性特性，因此是不精確的，而開關模型法那么非常適合光伏并網逆變器這種強非線性系統。基于此，本文在分析單相光伏并網逆變器的工作原理后，建立其分段光滑模型，并利用四階龍格-庫塔法解方程，利用線性預測控制方法進行控制，對未來大規模并網逆變器的組網數值模擬分析，具有一定的參考價值。1 模型與方法1.1單相光伏并網逆變器電

4、路分析光伏并網逆變器并網運行等效電路如圖1所示。upv為光伏陣列的輸出電壓，uinv為光伏并網逆變器全橋電路輸出電壓，ug為低壓公共電網220Vac，50Hz電壓，RL為光伏并網逆變器輸出線路等效電阻，L為逆變器輸出濾波電感，io為光伏并網逆變器輸出電流。光伏并網逆變器工作時，uinv是受控電壓，ug是電網電壓，可認為電網電壓是給定值，控制器通過調節SPWM信號控制uinv的大小，可控制電感兩端電壓值，間接控制電感電流，即逆變器的輸出電流io。1.2光伏并網逆變器的分段光滑模型由圖1光伏并網逆變器并網運行等效電路可知，輸出電流io大小主要由電感兩端電壓uL決定。由于電網電壓ug是給定的信號，通

5、過控制全橋電路輸出電壓，可控制輸出電感兩端電壓uL，進而控制輸出電流io大小。根據KVL原理，單相光伏并網逆變器電壓回路微分方程如下。1令Mx=1表示開關管Mx導通，Mx=0表示開關管Mx關斷，其中，x=1，2，3，4。根據雙極性SPWM控制原理可知，全橋四開關的開關狀態有兩種：狀態1M1=M4=1;M2=M3=0;狀態2M1=M4=0;M2=M3=1。設置開關狀態符號S，其表達式如下：2那么uinv表達式如下：31式變為：4單相光伏并網逆變器的輸出方程為：52 控制實現采用線性預測控制方法【4】，可得控制項uinv的離散表達式：66式中，TS為開關周期，kTS時刻輸出電壓、輸出電流

6、分別為uinvk、iok，令，可使時間點k+1TS輸出的電流iok+1跟蹤參考電流irefk+1，實現光伏并網逆變器的輸出電流控制。利用6式，計算出控制項uinv的值后，與三角波信號utri進行比較，可得開關S信號，如圖2所示。3 數值模擬結果利用四階龍格庫塔法進行數值求解微分方程，根據4式方程和6式的控制項迭代表達式，進行數值模擬，參數取值如表1所示。數值模擬結果如圖3-圖5所示，圖3為光伏并網逆變器的輸出電流波形，圖4為輸出電流的諧波分析圖，圖5為光伏并網逆變器全橋電路輸出電壓波形。由圖4可知，輸出電流總諧波失真度THD為2.24%，滿足并網標準，即5%。4 結語建立的

7、光伏并網逆變器的分段光滑模型，利用線性預測控制方法進行控制，經數值模擬、分析，證明該模型的準確性。在此根底上，其他研究人員可選取不同的控制方法和參數，進行多機并聯系統建模分析，本研究結果對光伏并網系統的研究和設計提供較好的參考。參考文獻【1】BediG，VenayagamoorthyGK，SinghR，etal.ReviewofInternetofThingsIoTinElectricPowerandEnergySystemsJ.IEEEInternetofThingsJournal，2021，52：847-870.【2】WangD，LiuL，JiaH，etal.ReviewofkeyproblemsrelatedtointegratedenergydistributionsystemsJ.CSEEJournalofPowerandEnergySystems，2021，42：130-145.【3】LindnerM，WitzmannR.ModellingandvalidationofaninverterfeaturinglocalvoltagecontrolQVfortransientstabilityandinteractionanalysesJ.International