说明

本次主要想写一下关于单相光伏并网逆变器的环路控制问题，即如何对系统建立数学模型， 以及选定环路调节器的参数(主要是逆变器电流环)，如何减小并网电流的 THD。通常光伏逆变器的控制都是数字控制，所以本贴最后还会讲如何将选定的控制器参数转化为数字控制代码中的参数。

概述

单相光伏并网逆变器的拓扑结构通常为两级电路，前级 boost 升压电路 后级的逆变并网 电路，这两级电路通常需要 4 个控制环，前级：boost 的电流内环(控制 boost 电感电流) boost 电压外环(控制光伏电池板电压);后级：inverter 电流环(控制逆变器电感电流) bus 电压 环(中间母线电压)。电路结构如下：

让我们对电路的各端口的源特性进行分析一下，因为并网逆变器输出端接的是电网，是一 个强电压源，所以逆变器的输出必须是一个电流源特性，因为地球人都知道，两个电压源不可 以并联。如下图：电池板的输出既不是一个电压源也不是一个电流源，而是相当于一个电压源 与一个电阻串联的端口特性，通过控制 boost 的输入电压(即电池板输出电压)可以使电池板 输出不同的功率;中间母线被一堆大电容搞成一个相对来说稳定的电压源，把电路的前后两级 从控制的级别解耦开;inverter 的输出需要被控制成一个电流源;

说到控制，直白的说就是让目标控制量尽可能的跟踪给定量，那么控制的稳态误差为 0(目 标量与给定量)的条件是啥：当然大家都知道：控制系统实现对某一频率信号控制的稳态误差 为 0 的条件是——系统开环 bode 图(或者控制器的 bode 图)在此频率点具有无限大增益。

上一张图给大家说明：将一个闭环系统的输入输出传递函数写出来后，可以得出，某个频 率点对应的增益越大，稳态误差越小。

前级 boost 电路的控制，无论内环还是外环，都是控制的直流量，并且控制目标为外环的 电压(即 PV 板的电压)。所以 boost 级的控制参数设计仅以开环 bode 图能够实现高增益(系 统稳定的前提下)为目标即可。因为有朋友问过我为什么前级 boost 要用双环，所以这里插入 一段解释一下：

实际上前级 boost 用双环有 3 个作用：

1、电流限幅。当光伏曲线为低电压大电流的时候，可以对电流环给定进行限幅以保证系 统安全工作在一个非最大功率点的位置。

第一点很好理解，对外环的输出(即内环的给定)限幅，就可以对电流进行限幅，保证其 不会超过额定电流稳定工作。

2、防止电感电流变化太快而造成器件损坏或者电感饱和。

3、电压环降阶，电压环由二阶振荡系统变为一阶系统。第 2 条和第 3 条可以一起解释。

先来看一下单环和双环的仿真结果对比：下图中，在输入功率突然增加的时候，同样是从4A 突变到 16A，双闭环系统的电流振荡明显好很多，因此第 2 条就很好解释。

那么为什么会出先这个情况，就是第三条。单环系统的传递函数是一个二阶振荡环节，而 双闭环系统则是一个一阶系统。