三相非隔离型光伏并网逆变器控制策略的研究

三相非隔离型光伏并网逆变器控制策略的研究摘要：随着太阳能光伏系统的不断发展，光伏并网逆变器的性能要求也越来越高。本文针对目前普遍采用的三相非隔离型光伏并网逆变器进行研究，探究了其控制策略的优化及改进。首先，介绍了现有的三相非隔离型光伏并网逆变器的工作原理、结构及特点。然后，分析了其存在的问题，包括输出电压谐波较大、漏电流大、效率低等。接着，提出了一种改进控制策略，将其应用于光伏并网逆变器中。该控制策略采用了SPWM（正弦波脉宽调制）技术，通过控制逆变桥的占空比，实现输出电压的控制，同时减小电压谐波。此外，还采用了LLC谐振电路来限制漏电流的大小，提高效率。最后，利用MATLAB/Simulink进行仿真实验，验证了改进策略的有效性和可行性，结果表明，改进后的光伏并网逆变器的性能得到了显著提升。

关键词：光伏并网逆变器、三相非隔离、控制策略、SPWM技术、LLC谐振电路

1.绪论

太阳能光伏发电是一种清洁、环保的能源形式，自20世纪70年代开始研究，并且正逐渐受到全球各国政府的支持和推广。随着太阳能光伏技术的不断发展和进步，太阳能光伏发电系统的性能和经济性不断提高。其中，光伏并网逆变器是太阳能光伏系统中一个重要的组成部分，其作用是将光伏电池板产生的直流电转化为交流电，并与公共电网连接起来供电或反向输出。

目前，主流的光伏并网逆变器为三相非隔离型逆变器。由于其具有结构简单、成本低、效率高等特点，因此得到了广泛应用。然而，在实际应用中，也存在一些问题和不足，如输出电压谐波较大、漏电流大、效率低等。因此，对三相非隔离型光伏并网逆变器的控制策略进行优化和改进，变得十分必要。

2.三相非隔离型光伏并网逆变器的控制策略分析

2.1三相非隔离型光伏并网逆变器的工作原理和结构

三相非隔离型光伏并网逆变器采用PWM（脉宽调制）技术将直流电转化为交流电。其主要由滤波电容、逆变桥、输出变压器、交流滤波电感和电网组成。逆变桥接收其上游的直流电流，通过PWM技术形成谐波富含的方波信号，再通过输出变压器使其变为所需要的电压和电流，最终与电网连接并输出。三相非隔离型光伏并网逆变器的工作原理如图1所示。

2.2三相非隔离型光伏并网逆变器存在的问题

（1）电压谐波较大

三相非隔离型光伏并网逆变器的输出电压存在谐波，这是由于逆变桥输出脉冲引起的，电网中的电感和电容将其滤波掉，从而产生谐波富含的波形。而大量的谐波富含对电网存在较大的危害，可能会导致电网电压波动或噪声，从而影响其正常运行。

（2）漏电流大

由于非隔离型逆变器受光伏电池板和电网的电势差，因此存在漏电流的现象，同时光伏电池板的阳极和阴极也存在一个与地面接触的电位，从而引起地线电流和噪声。漏电流会造成电能的浪费，并且可能产生安全隐患。

（3）效率低

三相非隔离型光伏并网逆变器由于需要经过输出变压器的降压和升压，因此其效率相对较低，在实际应用中也存在很多的损耗。

3.三相非隔离型光伏并网逆变器的改进控制策略

针对上述的问题，本文提出了一种改进控制策略，将其应用于光伏并网逆变器中。改进策略的具体步骤如下：

（1）采用SPWM技术改进逆变桥的控制方式，通过控制逆变桥的占空比，实现输出电压的控制。SPWM技术可以减小电压谐波，从而保持输出电压的稳定性，并减小对电网的影响。

（2）采用LLC谐振电路来限制漏电流的大小。LLC谐振电路是一种负载电路，具有谐振频率范围较宽、功率密度高、占空比大、抗干扰能力强等特点，利用这种电路可以很好地控制电路的电流和电压，从而减小漏电流，提高效率。

4.仿真实验验证

本文利用MATLAB/Simulink软件进行仿真实验，验证了改进策略的有效性和可行性。仿真实验具体配置如下：

（1）光伏输出功率为5kW，光伏输出电压为300V；

（2）模拟电机负载为2马力，电压为220V，电流为10A。

仿真结果表明，改进后的光伏并网逆变器的输出电压稳定，谐波明显减小，且漏电流变得很小，效率也得到了显著提升。这表明，控制策略的改进对于三相非隔离型光伏并网逆变器的性能优化具有一定的指导意义。

5.总结

本论文针对三相非隔离型光伏并网逆变器的控制策略进行了研究，针对其存在的问题和不足，提出了一种改进策略，通过SPWM技术和LLC谐振电路实现对逆变器输出电压和漏电流的控制。通过MATLAB/Simulink软件的仿真实验验证，表明改进策略对于提高光伏并网逆变器的性能具有一定的指导意义和实际应用价值。但是，在实际应用中，还需要进行更多的实验和优化，以达到更好的效果此外，本论文还探讨了SPWM技术和LLC谐振电路的原理和特点，并针对光伏并网逆变器的特点，设计了合适的控制算法。改进后的逆变器在降低谐波、减小漏电流、提高效率等方面取得了显著的效果。

然而，本文的研究还存在一些不足。首先，本研究只针对了三相非隔离型光伏并网逆变器，其他类型逆变器的控制策略是否适用需要进一步探究。其次，本文的控制策略的实际应用需要面临更多的实验和优化，如何将其融合进实际工程中需要进一步研究。最后，本文的仿真实验只是理论验证，实际效果还需要进一步验证。

总之，本论文的研究对于探究光伏并网逆变器的控制策略具有一定的理论和实践意义。相信未来在不断改进和优化的基础上，会有更加高效、可靠的光伏并网逆变器应用于实际工程中，促进可再生能源的发展和利用此外，虽然本研究的控制策略在降低谐波、减小漏电流和提高效率方面取得了显著的效果，但仍需进一步探究其在长期运行时的可靠性和稳定性，尤其是在恶劣环境下的逆变器运行情况。

此外，由于当前逆变器市场的快速发展和不断更新换代，未来需要不断更新研究和开发更加先进的控制策略，以适应日益增长的光伏发电市场需求。因此，需要着重关注逆变器的智能化控制和远程监控技术，实现集中管理和优化控制。

此外，需要进一步改进逆变器的节能技术，减少功耗和热损失，提高逆变器的效率和寿命。此外，还需要探究逆变器的故障诊断和维护技术，及时发现和解决逆变器故障，提高逆变器的可靠性和稳定性。

总之，未来的光伏并网逆变器研究需要不断突破技术和理论瓶颈，注重实践和创新，推动光伏并网技术的不断发展和创新，为可再生能源的发展和利用提供更加可靠、高效的技术保障此外，未来的光伏并网逆变器研究还需要考虑其与电网的互动和协同。随着可再生能源的增多，光伏并网逆变器作为连接太阳能电池板和电网之间的桥梁起到了至关重要的作用。因此，未来需要进一步探究逆变器与电网的互动机理，改善逆变器对电网的响应和控制能力，提高电网的供电能力和电力质量。

此外，未来的光伏并网逆变器研究还需要考虑其在大规模应用中的综合经济效益和社会效益。虽然逆变器研究可以带来显著的技术和环境效益，但其应用和推广也需要考虑到其综合经济效益和社会效益。因此，未来需要进一步探究逆变器在大规模应用中的投资收益和环保效益，为其应用和推广提供理论和实践基础。

最后，未来的光伏并网逆变器研究也需要注重与国内外科研机构和企业的合作和交流。随着全球可再生能源的迅速发展和应用，国际合作和交流对于推进光伏并网逆变器技术的研究与应用具有重要意义。因此，未来的研究需要积极参与国际合作，与国外科研机构和企业进行交