单级式串联型输出双Buck全桥并网逆变器的设计

=ugiL (4)

由式(4)可知，在稳定情况下，并网逆变器交流电流到直流电流的变比关系为：

KL=Idc/iL=ug/(ηUpv) (5)

由图1可知，在稳态情况下，母线电容Cpv两端的电压为：

Upv=(Ipv-Idc)/(sCpv) (6)

图3中，G1(s)，G2(s)分别为直流侧电压外环和电流内环调节器传递函数，通常采用PI调节器：

若忽略开关管非线性特性的影响，PWM环节可等效为一个比例惯性环节：

GPWM(s)=(Upv/Utri)[1/(1+sTc)] (8)

式中：Tc为高频载波周期。仿真和实验

实验中采用TopCon系列可编程直流电源模拟太阳能光伏电池。为验证所提出系统的可行性，在Matlab/Simulink仿真平台上完成双Buck全桥并网逆变器控制模型的仿真。参数设置如下：采用可编程直流电压源，MPP电压设置为400 V，MPP电流设置为3.4 A，MPP功率为1.36 kW。电路中，电感L1～L4均为0.6mH。选用IKW15N120T2型开关管，其驱动电压18 V，高频载波频率为18 kHz。Matlab仿真模型的参数与实验样机保持一致。

并网电流的参考方向如图1所示。其中iLb表示输出正半周期的并网电流，iLd表示输出负半周期的并网电流。图4a，b分别为样机实验结果和仿真结果的波形图。可见，逆变器并网电流正负半轴波形与电网电压波形同频同相。功率因数接近1。

图4 实验结果和仿真结果

采用Matlab的FFT工具箱进行并网电流FFT分析，结果如图5所示。仿真所得并网电流谐波分量为3.13%，并网电流质量较高。

图5 并网电流FFT分析

结论

针对普通全桥逆变器的缺点，设计了单级式串联型输出的双Buck全桥并网逆变器，并分析了其工作原理。通过改进型MPPT算法来提高MPPT的跟踪效果。实验和仿真结果表明设计的正确性，稳态状况下逆变器能输出较好的并网波形。