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2、單級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

2.1、單級(jí)式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)?br />
單級(jí)式的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由光伏陣列、DC-AC環(huán)節(jié)及濾波環(huán)節(jié)等構(gòu)成?？刂撇糠謩t主要有最大功率點(diǎn)跟蹤控制及你變控制，前者控制系統(tǒng)工作于光伏陣列的最大功率點(diǎn)，后者控制直流到交流的逆變過程。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 單級(jí)式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2.2、最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略

早期的最大功率跟蹤采用固定電壓法（CVT）實(shí)現(xiàn)，雖然能保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，但卻無法使系統(tǒng)真正工作于最大功率點(diǎn)，造成了大量的能量損耗。近年來，隨著數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，MPPT逐漸引入到光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，目前，國內(nèi)外研究的MPPT控制算法很多，如擾動(dòng)觀察法（P&O）、電導(dǎo)增量法（INC）、滯環(huán)比較法等，另外，為了提高系統(tǒng)的魯棒性，許多學(xué)者把一些智能控制算法引入到MPPT中，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊控制法等，這些算法都有著各自的一些優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)合。

普通的MPPT控制算法多為一階的控制策略，通過改變相關(guān)的控制量，使得光伏陣列的輸出功率或一些相關(guān)變量發(fā)生變化，通過判斷變化前后這些變量在曲線上的位置確定下一步的控制方式，從而使得系統(tǒng)工作點(diǎn)逐步向最大功率點(diǎn)靠近。這種控制方式在雙級(jí)或離線式的光伏逆變器中是可行的，但是在單級(jí)式的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中一階的MPPT控制策略穩(wěn)定性差，將會(huì)導(dǎo)致母線電壓崩潰或輸出功率振蕩，系統(tǒng)無法正常工作。

早期的CVT法雖然無法真正尋優(yōu)到最大功率點(diǎn)，但其穩(wěn)定性高，而常規(guī)的MPPT控制算法雖能尋優(yōu)到最大功率點(diǎn)，但穩(wěn)定性差，因此，為了兼顧系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率點(diǎn)尋優(yōu)的準(zhǔn)確性，本文將CVT法與一類改進(jìn)擾動(dòng)觀察法結(jié)合，提出了一種新的適合單級(jí)式光伏系統(tǒng)的MPPT控制策略，考慮光伏陣列工作點(diǎn)易隨環(huán)境幻化而變化，因此本文的CVT采用模糊PI來實(shí)現(xiàn)，為了便于下文說明，這里將此法簡(jiǎn)稱為FPO-MPPT，其控制框圖如圖3所示。

圖3 FPO-MPPT控制框圖

FPO-MPPT算法的核心思想是穩(wěn)壓為主，控流為輔。即系統(tǒng)正常工作過程中首先要確保母線電壓的穩(wěn)定，在母線電壓穩(wěn)定的前提下再去調(diào)節(jié)輸出電流以控制回饋到電網(wǎng)的功率。這樣便可保證在光照變化相當(dāng)劇烈的情況下，系統(tǒng)也能穩(wěn)定地向電網(wǎng)回饋電能，不致因母線電壓的崩潰而使系統(tǒng)停止供電。