技术特征：
1.一种单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器，其特征在于，所述单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器的拓扑结构分为两级，前级为由光伏板，光伏输入侧电容、光伏输入侧电感，二极管d
a
、二极管d
b
、二极管d
c
、飞跨电容、高频开关管s
a
、高频开关管s
b
构成的升压电路，后级为全桥逆变桥与滤波电路；所述全桥逆变桥包含：高频开关管s1、高频开关管s2、低频开关管s3、低频开关管s4；所述滤波电路包含并网交流侧电感，并网交流侧电容；前级为直流升压环节，用于提升光伏板的输出电压为并网的电压等级；后级的全桥逆变桥通过控制其开关管的通断，实现逆变功能，通过滤波电路接入电网，实现并网；所述光伏输入侧电容并联连接所述光伏板；光伏输入侧电容的正极连接光伏侧输入电感第一端，光伏侧输入电感第二端连接高频开关管s
a
的漏极，高频开关管s
a
的源极连接高频开关管s
b
的漏极、飞跨电容的负极，高频开关管s
b
的源极连接二极管d
b
的阳极；光伏侧输入电感第二端连接二极管d
a
的阳极，二极管d
a
的阴极连接二极管d
c
的阳极、飞跨电容的正极；二极管d
c
的阴极、高频开关管s1的漏极、高频开关管s2的漏极互相连接；二极管d
b
的阴极、低频开关管s3的源极、低频开关管s4的源极互相连接；高频开关管s1的源极、并网交流侧电感的第一端、低频开关管s3的漏极互相连接；高频开关管s2的源极、并网交流侧电容的第二端、低频开关管s4的漏极互相连接；并网交流侧电感的第二端连接并网交流侧电容的第一端；并网交流侧电容的两端连接并网交流侧。2.一种单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器功率解耦控制方法，应用于如权利要求1所述的单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器，其特征在于，包含步骤：s1、建立所述单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器的动态数学模型，根据并网交流侧的角频率获取并网交流侧瞬时电压v
ac
、并网交流侧瞬时电流i
ac
、并网交流侧瞬时功率p
ac
；基于光伏板输出功率p
dc
、飞跨电容瞬时电压v
c
、飞跨电容瞬时电流i
c
；获取光伏板输出功率p
dc
和并网交流侧瞬时电流i
ac
的关系表达式；s2、基于高频开关管s
a
、高频开关管s
b
的通断状态，分析逆变器的四个工作状态，根据飞跨电容瞬时电流i
c
和并网交流侧瞬时电流i
ac
，得到开环模式下高频开关管s
a
的导通占空比d
a
、高频开关管s
b
的导通占空比d
b
；s3、将光伏输入侧电感的电流i
l1
和光伏板输出电压v
dc
作为逆变器的状态变量，建立逆变器的状态空间表达式；基于所述状态空间表达式，更新所述状态变量为对应的反馈
‑
线性化
‑
解耦输入控制量，实现对逆变器进行自动功率解耦控制；s4、通过光伏板输入电压v
dc
的外环控制器g
v
(s)，以及光伏输入侧电感电流i
l1
的内环控制器g
i
(s)对逆变器进行双闭环控制；求取双闭环控制下高频开关管s
a
的导通占空比d
′
a
和高频开关管s
b
的导通占空比d
′
b
；s5、根据并网交流侧电压瞬时值v
ac
的正负判断低频开关管s3的开关信号gs3和低频开关管s4的开关信号gs4；结合高频开关管s
a
的导通占空比d
′
a
和高频开关管s
b
的导通占空比d
′
b
，获取分别控制高频开关管s1、s2、s
a
、s
b
的高频开关信号gs1、gs2、gs
a
、gs
b
；将gs1、gs2、gs3、gs4、gs
a
、gs
b
送入逆变器中对应的开关管以驱动单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器运转。3.如权利要求2所述的单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器功率解耦控制方法，其特征在于，步骤s1中包含：s11、建立并网交流侧瞬时电压v
ac
、并网交流侧瞬时电流i
ac
的表达式：
其中，v
ac
为并网交流侧瞬时电压的幅值，i
ac
为并网交流侧瞬时电流的幅值；并网交流侧的瞬时功率p
ac
为：为：令s12、计算得到飞跨电容瞬时电压v
c
为：飞跨电容瞬时电流i
c
为：其中，v
c
表示飞跨电容的电压平均值，为设计变量；ω＝2πf表示并网交流侧的角频率，f表示并网交流侧电压频率；c
b
表示飞跨电容容值；s13、结合公示(1)、公式(3)得到光伏板输出功率p
dc
与并网交流侧瞬时电流i
ac
的关系表达式4.如权利要求3所述的单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器功率解耦控制方法，其特征在于，步骤s2包含：s21、令d1、d2、d3、d4分别为逆变器的第一至第四工作状态的导通占空比，其中d1+d2+d3+d4＝1；逆变器处于第一工作状态时，高频开关管s
a
、高频开关管s
b
均开通；逆变器处于第二工作状态时，高频开关管s
a
、高频开关管s
b
均关断；逆变器处于第三工作状态时，高频开关管s
a
开通且高频开关管s
b
关断；逆变器处于第四工作状态时，高频开关管s
a
关断且高频开关管s
b
开通；s22、得到一个开关周期t
s
内的并网交流侧瞬时电流i
ac
、飞跨电容瞬时电流i
c
与光伏板输出电流i
dc
的计算关系：
其中，v
dc
为光伏板输出电压；|
·
|表示取绝对值运算；s23、获得公式(8)所示的开环模式下高频开关管s
a
的导通占空比d
a
和高频开关管s
b
的导通占空比d
b
：5.如权利要求3所述的单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器功率解耦控制方法，其特征在于，步骤s3包含：s31、基于逆变器各开关管状态，建立逆变器的状态空间表达式：得到逆变器的状态空间矩阵方程：其中，i
pv
为光伏板输出电流，l1为光伏输入侧电感的电感值，c
dc
为光伏输入侧电容的容值，i
l1
为光伏输入侧电感的电流，分别为i
l1
、v
dc
、v
c
的一阶导数；s32、功率解耦中动态变量v
c
冗余，以i
l1
和v
dc
作为逆变器的状态变量，简化所述状态空间方程为公式(11)s33、基于所述第状态变量，定义第一组输入控制变量y
a
与y
b
，其中对公式(12)中第一个方程对时间进行求导，得到：其中，为y
a
的一阶导数；s34、基于定义第二组输入控制量u
a
与u
b
，对逆变器进行自动功率解耦控制，第二组输入控制量为所述反馈
‑
线性化
‑
解耦输入控制量；其中：
6.如权利要求5所述的单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器功率解耦控制方法，其特征在于，步骤s4包含：s41、通过外环控制器g
v
(s)对直流侧光伏板输出电压v
dc
进行外环控制，通过内环控制器g
v
(s)对光伏输入测电感电流i
l1
进行内环控制，实现对逆变器进行双闭环控制，控制量如公式(15)所示其中，v
dc*
为光伏板输出电压参考值，i
l1*
为光伏输入侧电感的电流参考值；双闭环控制传递函数如公式(16)所示其中，τ
v
为外环的时间常数，τ
i
为内环的时间常数；s42、对公式(14)进行反演变换，得到双闭环控制下高频开关管s
a
的导通占空比d
′
a
和高频开关管s
b
的导通占空比d
′
b
：其中，d
′
a
为高频开关管s
a
导通占空比，d
′
b
为高频开关管s
b
导通占空比。7.如权利要求6所述的单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器功率解耦控制方法，其特征在于，步骤s5包含：s51、根据公式(1)获得的并网交流侧电压参考值v
ac
，并通过公式(16)获得低频开关管s3的开关信号gs3和低频开关管s4的开关信号gs4：s52、将公式(15)获得的高频开关管s
a
的导通占空比d
′
a
和高频开关管s
b
的导通占空比d
′
b
与周期为t
s
幅值为1的三角载波w
ave
进行比较，通过公式(17)获得开关信号gs
a
和开关信号gs
b
：
s53、基于公式(16)和公式(17)所获得的开关信号gs
a
、gs
b
、gs3、gs4获取开关信号gs1和开关信号gs2：其中，0表示开关管关断，1表示开关管导通；s54、将开关信号gs
a
、gs
b
、gs1、gs3、gs2、gs4送入逆变器对应的开关管以驱动单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器运转。8.一种单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器功率解耦控制系统，用于实现如权利要求2至7任一所述的单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器控制方法，其特征在于，包含：系统动态模型建立模块，用于生成单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器的动态数学模型；开环控制占空比计算模块，用于得到开环模式下高频开关管s
a
的导通占空比d
a
、高频开关管s
b
的导通占空比d
b
；工作状态分析及功率解耦线性化控制模块，用于建立逆变器的状态空间表达式，基于该状态空间表达式，生成逆变器的反馈
‑
线性化
‑
解耦输入控制量，对逆变器进行自动功率解耦控制；双闭环控制占空比计算模块，通过光伏板输入电压的外环控制器，以及光伏输入侧电感电流的内环控制器对逆变器进行双闭环控制，求取双闭环控制下高频开关管s
a
的导通占空比d
′
a
和高频开关管s
b
的导通占空比d
′
b
；开关信号计算及驱动模块，基于所述导通占空比d
′
a
、d
′
b
，获取逆变器中各开关管的开关信号并驱动对应的开关管，实现单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器运转。
技术总结
本发明提供一种并网微型逆变器、控制方法及控制系统。本发明的逆变器为单相光伏飞跨电容式并网微型逆变器；本发明通过建立系统动态数学模型，通过控制逆变器中各开关管的工作状态，将光伏板输出的直流电压逆变为满足并网需求的交流电压；本发明采用功率解耦的闭环控制策略，保障了逆变器工作的稳定性、快速性；所采用的闭环控制方法控制精度高，鲁棒性强。鲁棒性强。鲁棒性强。
技术研发人员：罗潇 丁雷青 李晓莉 彭勇 王建军 吴奕锴 许鹏程
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：2021.07.05
技术公布日：2021/10/11