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光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的電路原理如圖2所示，Vp為逆變器輸出電壓，Vu為電網(wǎng)電壓，R為線路電阻，L為串聯(lián)電抗器，Iz則為回饋電網(wǎng)的電流。

為保證回饋功率因數(shù)為1，回饋電流的相位必須與電網(wǎng)電壓的相位一致。以電網(wǎng)電壓Vu為參考，則Iz與Vu同相位。內(nèi)阻R兩端的電壓VR與電網(wǎng)電壓相位一致，而電抗器兩端電壓VL的相位則落后于電壓VR90º，由此可以求得VP的相位和幅值：

式中：ω為公用電網(wǎng)角頻率。

在實(shí)際電路中，Vu的相位、周期和幅值由電壓傳感器檢測(cè)得到，由于在實(shí)際系統(tǒng)中R是很難得到的，因此回饋電流Iz的相位必須采用電流負(fù)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)，回饋電流Iz的相位角的參考相位即為公用電網(wǎng)相位。用電流互感器隨時(shí)檢測(cè)Iz，確保Iz與電網(wǎng)電壓相位一致，以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為1的回饋發(fā)電。

實(shí)用的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行專(zhuān)用逆變器主電路功率管采用IGBT，容量為50A、600V，型號(hào)為2MBI50N-060。隔離驅(qū)動(dòng)電路采用東芝公司生產(chǎn)的TLP250。逆變器的控制部分由微處理器完成。主控芯片采用INTEL公司最新推出的逆變或電機(jī)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用16位微處理器87C196MC，該芯片除了具有16位運(yùn)算指令外，還具有專(zhuān)用的脈寬調(diào)制(PWM)輸出口，包括一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器、一個(gè)事件處理陣列、兩個(gè)16位定時(shí)器和一個(gè)三相波形發(fā)生器。三相波形發(fā)生器的每相均能輸出兩路死區(qū)時(shí)間可以設(shè)定的PWM信號(hào)。

微處理器主要完成電壓相位實(shí)時(shí)檢測(cè)、電流相位反饋控制、太陽(yáng)能電池陣列最大功率跟蹤以及實(shí)時(shí)正弦波脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生，其工作過(guò)程如下：公用電網(wǎng)的電壓和相位經(jīng)過(guò)霍爾電壓傳感器送給微處理器的A/D轉(zhuǎn)換器，微處理器將回饋電流的相位與公用電網(wǎng)的電壓相位作比較，其誤差信號(hào)通過(guò)PID調(diào)節(jié)后送給PWM脈寬調(diào)制器，這就完成了功率因數(shù)為1的電能回饋過(guò)程。微處理器完成的另一項(xiàng)主要工作是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池陣列的最大功率輸出。太陽(yáng)能電池陣列的輸出電壓和電流分別由電壓、電流傳感器檢測(cè)并相乘，得到太陽(yáng)能電池陣列輸出功率，然后調(diào)節(jié)PWM輸出占空比。這個(gè)占空比的調(diào)節(jié)實(shí)質(zhì)上就是調(diào)節(jié)回饋電壓大小，從而實(shí)現(xiàn)最大功率尋優(yōu)。

從圖2可以得知，當(dāng)Vp的幅值變化時(shí)，回饋電流與電網(wǎng)電壓之間的相位角φ也將有一定的變化。由于電流相位已實(shí)現(xiàn)了反饋控制，因此自然實(shí)現(xiàn)了相位與幅值的解耦控制，使微處理器的處理過(guò)程更簡(jiǎn)便。另外，光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行還必須考慮公用電網(wǎng)停電時(shí)的工作狀況。常規(guī)的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，在公用電網(wǎng)停電時(shí)則停止逆變器工作。

其工作原理如下：當(dāng)公用電網(wǎng)斷電時(shí)，電網(wǎng)側(cè)相當(dāng)于短路狀態(tài)，此時(shí)并網(wǎng)運(yùn)行的逆變器將由于過(guò)載而自動(dòng)保護(hù)。當(dāng)微處理器檢測(cè)到過(guò)載時(shí)，除封鎖SPWM信號(hào)外，還將斷開(kāi)與電網(wǎng)連接的斷路器，此時(shí)若太陽(yáng)能電池陣列有能量輸出，逆變器將在單獨(dú)運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行。單獨(dú)運(yùn)行時(shí)控制相對(duì)簡(jiǎn)單，即為交流電壓的負(fù)反饋狀態(tài)，微處理器通過(guò)檢測(cè)逆變器輸出電壓并與參考電壓（通常為220V）比較，然后控制PWM輸出占空比，實(shí)現(xiàn)逆變和穩(wěn)壓運(yùn)行。當(dāng)然，單獨(dú)運(yùn)行的前提是太陽(yáng)能電池陣列在當(dāng)時(shí)能夠提供足夠的功率。若負(fù)載太大或日照條件較差，則逆變器無(wú)法輸出足夠的功率，太陽(yáng)能電池陣列的端電壓即會(huì)下降，從而使輸出交流電壓降低而進(jìn)入低壓保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)，將自動(dòng)切換至回饋狀態(tài)。