2、单级式光伏并网发电系统

2.1、单级式光伏并网发电系统拓扑

单级式的光伏并网发电系统由光伏阵列、DC-AC环节及滤波环节等构成。控制部分则主要有最大功率点跟踪控制及你变控制，前者控制系统工作于光伏阵列的最大功率点，后者控制直流到交流的逆变过程。其拓扑结构框图如图2所示。

图2 单级式光伏并网系统结构框图

2.2、最大功率点跟踪控制策略

早期的最大功率跟踪采用固定电压法（CVT）实现，虽然能保证系统稳定工作，但却无法使系统真正工作于最大功率点，造成了大量的能量损耗。近年来，随着数字控制技术的发展，MPPT逐渐引入到光伏并网系统中，目前，国内外研究的MPPT控制算法很多，如扰动观察法（P&O）、电导增量法（INC）、滞环比较法等，另外，为了提高系统的鲁棒性，许多学者把一些智能控制算法引入到MPPT中，如人工神经网络法、模糊控制法等，这些算法都有着各自的一些优缺点和适用场合。

普通的MPPT控制算法多为一阶的控制策略，通过改变相关的控制量，使得光伏阵列的输出功率或一些相关变量发生变化，通过判断变化前后这些变量在曲线上的位置确定下一步的控制方式，从而使得系统工作点逐步向最大功率点靠近。这种控制方式在双级或离线式的光伏逆变器中是可行的，但是在单级式的光伏并网系统中一阶的MPPT控制策略稳定性差，将会导致母线电压崩溃或输出功率振荡，系统无法正常工作。

早期的CVT法虽然无法真正寻优到最大功率点，但其稳定性高，而常规的MPPT控制算法虽能寻优到最大功率点，但稳定性差，因此，为了兼顾系统稳定性和功率点寻优的准确性，本文将CVT法与一类改进扰动观察法结合，提出了一种新的适合单级式光伏系统的MPPT控制策略，考虑光伏阵列工作点易随环境幻化而变化，因此本文的CVT采用模糊PI来实现，为了便于下文说明，这里将此法简称为FPO-MPPT，其控制框图如图3所示。

图3 FPO-MPPT控制框图

FPO-MPPT算法的核心思想是稳压为主，控流为辅。即系统正常工作过程中首先要确保母线电压的稳定，在母线电压稳定的前提下再去调节输出电流以控制回馈到电网的功率。这样便可保证在光照变化相当剧烈的情况下，系统也能稳定地向电网回馈电能，不致因母线电压的崩溃而使系统停止供电。