1.1逆變器的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)分布式發(fā)電系統(tǒng)通常是靠近電力用戶的小型模塊化設(shè)備，包括風(fēng)力渦輪機(jī)、太陽能系統(tǒng)、燃料電池、微型燃?xì)鉁u輪機(jī)和小型水力系統(tǒng)，以及相關(guān)的控制/管理和儲能系統(tǒng)。此類系統(tǒng)通常需要逆變器作為單相負(fù)載和電源之間的接□,如圖1-1所示，圖1-1描繪了一個典型的使用光伏(PV)作為能源的并網(wǎng)系統(tǒng)。由于能源的波動，分布式新能源并網(wǎng)逆變器的輸入電壓經(jīng)常會有很大的變化，這就對逆變器的拓?fù)浜涂刂铺岢隽藝?yán)格的要求。(1)對于獨(dú)立應(yīng)用，從可變直流電壓到固定交流電壓的功率轉(zhuǎn)換，或者對于并網(wǎng)應(yīng)用，根據(jù)電網(wǎng)電壓和頻率的交流電流輸出。在一個系統(tǒng)中，可變直流電壓可以高于或低于交流電壓，這在風(fēng)力渦輪機(jī)能量系統(tǒng)中是正常觀察到的。(2)具有低總諧波失真(THD)、電壓和頻率偏差以及閃爍的輸出功率質(zhì)量保證。為了確保逆變器的輸出指標(biāo)具有相對較低的總諧波失真率和較高的功率因數(shù)，需要在并網(wǎng)逆變器的出口和電網(wǎng)之間添加適當(dāng)?shù)臑V波電路。目前并網(wǎng)逆變器的主要濾波電路(3)保護(hù)柴油發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)免受異常電壓、電流、頻率和溫度條件的影響，如有必要，還具有反孤島保護(hù)和電氣隔離等附加功能[4。根據(jù)輸入和輸出之間的電氣隔離，逆變器可分為隔離逆變器和非隔離逆變器。雖然電隔離通常使用變壓器來實(shí)現(xiàn)，但是可以在使用如圖1-2所示的線路頻率變壓器或如圖1-3所示的高頻變壓器之間進(jìn)行選擇。分布式發(fā)電系統(tǒng)逆變器的直流鏈路電壓可能在很大范圍內(nèi)變化。根據(jù)輸入直流電壓范圍與輸出交流電壓的比較，逆變器可以是降壓逆變器、升壓逆變器或降壓升壓逆變器。應(yīng)當(dāng)注意，盡管圖1-2和圖1-3中的逆變器本身是降壓逆變器，但是由于在低頻或高頻下的脈寬調(diào)制操作和電壓升壓，整個拓?fù)渥罱K表示升壓或降壓-升壓逆變器。m(1)四開關(guān)拓?fù)?2)六開關(guān)拓?fù)?1)直流-直流-交流拓?fù)?3)直流-交流-交流拓?fù)鋱D1-2中的逆變器具有簡單的電路拓?fù)浜偷驮?shù)量、低成本和高效率。這樣的1-3所示，工頻變壓器在體積和重量上要求更高，因此越來越多地被高頻變壓器或無直流-直流轉(zhuǎn)換器),這些逆變器使用直流電感進(jìn)行儲能，或使用反激變壓器進(jìn)行儲能轉(zhuǎn)換器的DC輸入端與一個DC源并聯(lián)，負(fù)載位于兩個輸出端之間。每個開關(guān)管都經(jīng)過調(diào)制，以產(chǎn)生單極性直流偏置正弦輸出，與另一個180°異相。因此，負(fù)載上的輸文獻(xiàn)[5]提出了一種與圖1-4類似的升降壓逆變器，如圖1-5所示。它以與圖1-4如圖1-6所示，文獻(xiàn)[6]提出了另一種降壓-升壓逆變器可以在寬輸入電壓范圍下工作，但需要分離的直流輸入電壓源。兩個降壓升壓轉(zhuǎn)換器共享相同的輸出，并在每個半周期使用各自的電源供電，這種逆變器是在1996年為MPPT控制的家用光伏系統(tǒng)提出的。文獻(xiàn)[7]提出的零電流開關(guān)(ZCS)升降壓逆變器拓?fù)淙鐖D1-7所示。在正半周，開關(guān)S1、S3和二極管D2工作，而開關(guān)S2、S4和二極管D1在負(fù)半周工作。單級升降壓逆變器的一個顯著特點(diǎn)是消除了變壓器。因此，與傳統(tǒng)的帶工頻變壓器的相比，它們具有緊湊的設(shè)計和良好的性價比。雖然單級逆變器通常效率高、成本低，但它們通常功率容量有限、輸出質(zhì)量差，并且直流電源的工作范圍有限。據(jù)觀察，在這種逆變器中，通過主開關(guān)的電流通常是不連續(xù)的三角脈沖，即使在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)操作中，輸出電流也不能直接由通過功率開關(guān)的電流控制。增加電源容量會給電源開關(guān)帶來過大的峰值電流應(yīng)力。因此，由于成本和尺寸的考慮，這種逆變器的功率容量是有限的。因此，在某些需要高功率、高性能和寬輸入電壓范圍的應(yīng)用中，通常使用多級逆變器。1.2逆變器的控制策略文獻(xiàn)[7]介紹了獨(dú)立模式單相電壓源逆變器的各種控制技術(shù)。由于先進(jìn)數(shù)字信號處理器的可用性和低成本，最近提出了基于重復(fù)控制、無差拍控制[8]和離散時間滑?？刂芠9]的數(shù)字控制策略。數(shù)字重復(fù)控制是為了減少非線性負(fù)載產(chǎn)生的輸出電壓諧波失真而提出的，它具有很好的消除周期性擾動的能力。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，緩慢的動態(tài)、差的跟蹤精度、大的存儲器需求以及對非周期性干擾的差的性能是該技術(shù)的主要限制。無差拍和滑?？刂破髟谥苯涌刂扑矔r逆變器輸出電壓方面表現(xiàn)出出色的動態(tài)性能。一個獨(dú)特的特點(diǎn)是，即使他們的快速反應(yīng)，如果明智的設(shè)計，他們防止過沖和振鈴。盡管這些技術(shù)具有優(yōu)勢，但也存在一些缺點(diǎn)，如復(fù)雜性、對參數(shù)變化和負(fù)載條件的敏感性以及穩(wěn)態(tài)誤差。比例諧振控制在消除與交流信號跟蹤問題相關(guān)的穩(wěn)態(tài)誤差方面顯示出優(yōu)勢。這種技術(shù)也引起了人們對單相電壓源型逆變器瞬時電壓控制越來越多的興趣。雖然實(shí)施簡單，但電源控制有一定的缺點(diǎn)，電源對階躍變化的響應(yīng)呈指數(shù)衰減，對檢測信號的相移非常敏感，可能不穩(wěn)定。同步參考系比例積分控制器廣泛用于三相變流器系統(tǒng)，以獲得零穩(wěn)態(tài)誤差。在文獻(xiàn)[10]中也提出了將該技術(shù)應(yīng)用于單相應(yīng)用。為了解決電容與電阻并聯(lián)時的損耗問題，文獻(xiàn)[11]提出了主動阻尼法，通過調(diào)整濾波電路參數(shù)和改進(jìn)濾波控制算法來提高系統(tǒng)阻尼和抑制諧振峰。文獻(xiàn)[12]比較研究了幾種主動阻尼方法，包括陷波濾波器、虛擬電阻、先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)等。重點(diǎn)討論了模擬虛擬電阻實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)阻尼的狀態(tài)反饋控制算法，結(jié)果表明虛擬電阻可以有效抑制諧振峰值。文獻(xiàn)[13]提出了一種雙閉環(huán)控制策略，即內(nèi)環(huán)采用電容電流，外環(huán)采用并網(wǎng)電流。該策略可以有效避免并網(wǎng)電流的諧振，但要考慮電容電流反饋系數(shù)對系統(tǒng)的影響。如果系數(shù)太小，共振峰的阻尼效果不明顯。然而，如果系數(shù)太大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就不能得到保證。反饋系數(shù)和PI控制器參數(shù)的設(shè)計也很困難。文獻(xiàn)[14]著重研究了反饋系數(shù)和比例積分控制器參數(shù)的設(shè)計，他們利用極點(diǎn)配置來分析波特圖的特性，但是需要試錯法來獲得更好的控制參數(shù)。根據(jù)電網(wǎng)電流穩(wěn)態(tài)誤差、系統(tǒng)相位裕度和幅值裕度的要求，文獻(xiàn)[15]提出了一種關(guān)于電容器電流反饋系數(shù)的設(shè)計方法和國際智能電網(wǎng)與清潔能源技術(shù)會議PI控制器參數(shù)對電容器電流的雙閉環(huán)反饋控制策略。這種方式避免了這些系數(shù)和參數(shù)的試錯，但設(shè)計過程相對復(fù)雜。[1]趙清林，郭小強(qiáng)，鄔偉揚(yáng).單相逆變器并網(wǎng)控制技術(shù)研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2007(16):62-66.[2]劉鄧，劉軍，陶忠正，等.比例積分與比例諧振對單相逆變器控制的研究與仿真[J].[3]鄧長吉，劉向立，胡永華，等.基于dq坐標(biāo)變換的單相逆變器控制技術(shù)研究[J].電[4]羅進(jìn)，汪敏.DC110V/AC220V單相逆變器的研制[J].電源技術(shù)，2015.[5]堯永，方宇，葛亞華，等.一種單相光伏并網(wǎng)逆變器軟件鎖相環(huán)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].電[6]王修巖，楊森.單相逆變器的滑模自適應(yīng)控制器設(shè)計[J].電氣傳動，2015(06):56-60.[7]艾永樂，陳博，李自清，等.基于調(diào)制比優(yōu)化的單相逆變器主諧波濾除研究[J].電力[8]宋崇輝，徐濤，王振環(huán)，等.單相逆變電源電壓雙閉環(huán)矢量控制方法[J].電工技術(shù)學(xué)[9]黃玉水，呂宏，張仲超.頻率跟蹤型移相PWM控制下逆變器的研究[J].電氣自動[10]彭曉濤，程時杰，王少榮，等.一種新型的電流源型變流器PWM控制策略及其在[11]陳瑞，周梁，韋忠朝.基于雙環(huán)控制的PWM逆變器的研究[J].通信電源技術(shù)，2006,23(001):19-21.[12]宗芝榮，趙艷磊，胡希同，等.PWM逆變器的建模電力系統(tǒng)保護(hù)與控制學(xué)術(shù)研討會論文集.2008.[13]ZhouY,HuangW,ZhaoP,etal.ATransformerlessGrid-ConneSystemBasedontheCoupledInductorSingleIEEETransactionsonPowerElectronics,2013[14]ZakzoukNE,AbdelsalamAK,HelalAA,etal.HSingle-StageGrid-TiedPVCurrent