电流内环采用三态

DPM 电流滞环控制，控制框图如图 3 所示。

按

I 型系统设计电流调节器。除考虑电流内环快速跟踪性能，对于并网逆变器双环控制系统，

电流内环带宽至少为电压环带宽的

5～10 倍。当输出电感为 25 mH，电感等效电阻取为

0．4 Ω 时，Ts 取 0．1 ms 时，ki 取 16。采用单 P 环直接电流控制的电流内环频率响应和阶
跃响应如图

4 所示。

由图

4a 可见，电流闭环带宽大于基波频率的 10 倍，对于基波电流跟踪稳态精度高；由图

4b 可见，电流闭环响应速度很快，不到 1 ms。对于电压外环而言，电流内环可等效为一受
控电流源，其传递函数可表示为图

3b。

3．2 瞬时值反馈级联逆变器单元电压外环设计
设瞬时值反馈单元直流输入功率为级联逆变器总的输出功率，即馈入电网功率的

λ(λ<1)倍，

忽略逆变器的损耗，认为逆变器直流输入功率等于输出功率，即：。

图

5 为电压外环控制框图。

图中一阶低通滤波器

GLPF 用来滤除直流侧电容电压中的谐波成分，使其不参与反馈。PI 调

节器设为：

Gv=Kpv(τpvs+1)／s，低通滤波器设为：GLPF=1／(TLPFs+1)，则电压开环传递

函数为：

将

逆

变

器

设

计

为

典

型

的

Ⅱ

型

系

统

：

取

TLPF=T2=10ms ， λ=0 ． 435 ， Udc(N+1)=160V ， kif=0 ． 2 ， CN+1=5600μF ， 则 有
Kd

≈0.42，Kpv≈3.2，PI 调节器的比例系数为 0．16。将设计出的参数代入式(3)，可得电压

外环的频率响应及阶跃响应如图

6 所示。由图 6a 可见，系统可等效为一截止频率为 18．8 

Hz(闭环带宽)的低通滤波器，能很好地抑制母线电压谐波分量，保证了稳态输入电流质量。
由图

6b 的母线电压单位阶跃响应可知，电压调节时间约为 80ms。

4 实验结果
设计了基于

3 个 2H 桥单元构成的级联逆变器的单相 10 kWp 光伏并网发电系统。前两个 2H

桥单元为梯形波控制，在标准光照和环境温度下，逆变单元输入直流母线电压分别为

80 

V，160 V，第 3 个 2H 桥单元为三态 DPM 电流滞环跟踪控制，输入直流电压为 160 V。并网
电流滤波电感

L=2．5 mH。图 7 为基于级联逆变器的光伏并网系统电流闭环控制实验结果。

由图可见，并网电流与电网电压同相位。在光照强度发生变化时，并网电流幅值指令发生变
化。图

7a，b 分别为电流幅值指令为 40 A 和 60 A 时实验波形，相应并网功率分别为 6．22 

kW，9．33 kW。即随着光照强度增强，并网电流和功率增加，实现了对光伏输出功率点跟
踪。

5 结论
这里提出了通过控制级联逆变器输入直流母线电压值为恒定，来实现输入电压控制

(功率控

制环

)和光伏系统并网电流控制(电能质量控制环)的解耦的控制方法，通过仿真及实验进行

了验证，其结果与理论分析一致。系统实现了对光伏输出的最大功率点跟踪，验证了所提控
制方法的有效性。