光伏并网逆变器复用技术仿真研究

摘要：光伏并网逆变器的富余功率容量可以补偿非线性负载的谐波电流。采用能量回馈

MPPT 算法能够将有功功率逆变器控制与光伏电池输出电压控制结合起来，达到较高的能
量效率。利用

FBD 算法能够实时检测非线性负载电流中的谐波成分，并加以补偿。仿真模型

和结果验证该方法的有效性。

　　关键词：光伏电池；并网逆变器；有源电力滤波器；最大功率点跟踪

　　引言
　　目前，全世界共同面临的能源短缺与全球气候变化已经成为制约经济发展，甚至威胁
人类生存的重大问题。现代工业的发展给电网带来了大量的谐波电流污染，致使电能利用效
率降低，损耗严重。取之不竭的太阳能成为最有发展前途的新能源之一。

　　太阳能光伏电池组的并网逆变器是按照最大功率需求设计的，工作中极少满负荷运行
夜晚时段更是处于空载状态。有源电力滤波器（

ActivePowerFilter，APF）对于解决谐波问

题具有技术优势，但因价格昂贵其应用受到很大限制。利用光伏并网逆变器的功率余量代替
APF，补偿电网中的谐波电流，可以提高设备利用率，减少电网损耗，实现"开源"和"节
流

"并举，有重大的经济效益和技术优势。

　　本文以三相光伏并网逆变器的复用技术为重点，在

Matlab/Simulink 环境下建立了光伏

电池组的仿真模型，研究了最大功率点跟踪（

MaximumPowerPointTracking，MPPT）控制、

电网谐波电流检测算法、逆变器输出电流控制算法，能够实现光伏电池的有功功率并网发电
同时兼顾无功补偿和谐波治理，仿真模型和结果证明了这种方案的正确性，也为仿真技术
在光伏并网和节能方面的应用开辟了新的应用领域。

　　

1 光伏电池组 I-V 特性

　　光伏电池单元由同一半导体基体上的多个串、并联的

PN 结组成，在无光照条件下与普

通二极管特性一样，只有在光线照射下才能产生电势。光伏电池单元可以用光生电流源与旁
路二极管表示，为了更接近实际情况加入了结电容、分布电阻等参数，其等效电路如图

1 所

示。

　　光伏电池单元在光线照射下产生的电流

Ilm 与光强、温度等有关，二极管的旁路电流与

端电压、温度有关。恒定光照条件下，光伏电池的光生电流

Ilm 恒定不变，忽略结电容的影

响，光伏电池的

I-V 特性如下式所示：

　　上式中的

Io 是二极管反向饱和电流，q 是电子的电量(1.6×10?19C)，k 是波尔兹曼常数

(1.38×10?23J/K)，T 是环境温度。