双级式光伏并网逆变器Boost控制算法研究

逆变器降额运行，当逆变器由于天气炎热，系统满功率运行。当模块环境温度超过其本身警戒，要求逆变器降额运行。此时MPPT不再以找最大功率点为目标，而要求能够降低逆变器输入功率到给定功率指令值。此时，要求MPPT算法应能够朝功率减小的方向运行，只需要在前面PO法基础上稍作改进即可实现其逆运行。

2 仿真分析
分别对Boost充电控制、MPPT控制在Matlab／Simulink中建立仿真模型，对本文所提出的控制算法进行验证。
2．1 直流源方案仿真设计
由于实验室没有模拟太阳能电池板的直流源，且直流源价格昂贵。在直流电压源串电阻可以有效模拟PV曲线。根据最大功率传输定理，在电压源有最大功率输出时，输出负载R1=Rin。模拟电路如图6所示。

当boost电路的负载Ro一定时，那么其输入电阻Rin=Ro(1-D)2，boost要想有最大功率输出，则其输入电阻Rin一定要等于限流电阻R1。假设串10Ω的功率电阻，则直流电压在400 V和600 V时，直流源的P—U曲线如图7所示。

由功率曲线可知，当U=400 V，最大输出功率为4000 W，此时对应电压为开路电压一半200 V，与理论分析相符；当U=600 V，最大输出功率为9000 W，此时对应电压为开路电压一半300 V。
2．2 MPPT仿真分析
(1)基本MPPT仿真分析
仿真时电压源设置为400 V，电阻串联10 Ω。则由前面功率曲线可知最大功率为4000 W，电压源在0．05 s发生突变到600 V，则此时最大功率点输出为9000 W。根据以上分析当电压突变，MPPT采用CVT和PO时，电路输出功率波形如图8和图9所示。

由功率波形可知，在电压突变时PO能够快速的跟踪到最大功率点，CVT不能找到最大功率点这是因为CVT假设最大功率点电乐近似不变为200 V，所以只能找到8000 W的功率点，而在电压突变的时候实际上最大功率点电压已经由200 V变为300 V。
(2)改进的MPPT仿真分析
仿真时仍然电压源设置为400 V，电阻串联10Ω，理论最大功率4000 W，假设最大功率限制输出为3000 W。则由如图10的仿真波形可知，在0～0．02s区间内，MPPT在找到3000 W的功率点时占空比Duty保持，保证3000 W的最大输出。另外，在0．02时发出降额指令要求MPPT能够反追踪功率点到2500 W且达到稳态。仿真波形可知设计的MPPT能够完成要求。

2．3 软充电仿真分析
由于开始母线电压值远小于额定电压，Boost增加占空比来加速充电；当占空比增加到最大值时，保持占空比进行充电；当母线电压接近额定值时，占空比开始减小，充电速度放慢；当母线电压达到指定电压时，占空比为0，开关管关断，Boost停止充电。

3 结束语
双级式光伏并网发电系统中，Boost电路是实现电路升压控制和MPPT控制的关键结构。本文对Boost充电技术进行了讨论，给出的软充电技术简单、有效，能够稳定的将母线电压上升到给定水平；此外，本文给出了CVT和P＆O的两种MPPT算法，并讨论了MPPT在实际应用的两个实际问题，对于实际的问题进行了算法改进。通过仿真验证了本文提出的算法具有可行性，有一定的应用价值。