单级型并网光伏发电系统优化方案

单级型并网发电系统如图3-21所示，逆变器需完成升压、最大功率点跟踪、DC/AC变换和孤岛检测。其中多个光伏组件通过串联提高直流侧输出电压才能逆变至电网电压等级。但其通过并联可以提高光伏电池输出功率。经逆变后将交流电压通过工频变压器连接到电网上。

图3-21 单级型并网发电系统示意图

虽然单级型并网发电系统控制复杂，而且系统设计灵活性也较差，特别是工频并网变压器的引入使得造价偏高，且在光照强度较弱时由于直流侧无DC/DC电路，造成整体发电效率降低。但其直流侧采用大量太阳电池串并联，并采用单级式三相并网逆变器结构拓扑结构固定，因此在大容量光伏电站建设中多采用此结构。

图3-22 单极型并网光伏发电系统(www.xing528.com)

基于上述原理，结合电磁暂态仿真软件PSCAD，搭建了单级型并网光伏发电系统模型如图3-22所示。其并网逆变侧采用双环控制，内环电流外环电压。光伏阵列与太阳电池参数与双级型相同，其额定功率为250kW，太阳电池参数见表3-6。

图3-23 逆变器控制系统

图3-22中变流器输出入端电容为12000μF，输出端电感为2mH；RLC滤波电路电阻值为5Ω，电感值为0.3H，电容值为30μF。逆变器并网点电压为0.4kV，光伏发电系统通过升压变电压器接入35kV电网。逆变器控制系统如图3-23所示。

图3-23中逆变器控制外环分别为电压控制与无功功率控制，内环采用电流控制。将MPPT控制器计算所得最大功率点电压作为外环电压参考值，从而调节光伏阵列输出电压，实现最大功率跟踪。逆变器调制方法采用SPWM调制与双级型光伏发电系统相同。