两级式光伏并网逆变器中，各级变流器的结构和控制目标相对独立，控制器实现相对简单，对光强、温度等环境变化的适应范围较广。然而，该结构相对复杂，系统成本和损耗相对较高，因此在大功率光伏并网发电系统中使用较少。与之相比，单级式光伏并网逆变器系统因为结构简单、成本低、效率高等特点在接入中高压电网的大功率光伏逆变系统中得到广泛应用。单级式光伏并网逆变器由直流母线电容C、典型三相逆变电路以及滤波器等组成，如图4-13所示。光伏发电模块通常由多块光伏电池采用串并联方式组成光伏阵列，输出直流电压高，能够与中高压电网直接匹配，不需要升压变压器，可降低大功率光伏逆变器的损耗与成本。
图4-13 单级式光伏并网发电系统电路拓扑
与两级式光伏并网逆变器相同，单级式光伏并网逆变器的控制目标设定为：同时实现MPPT控制、有功功率的有效传输和直流侧电压的稳定控制。有功功率和直流侧稳压控制可采用与风电系统网侧变流器相同的方法，具体可参考图3-19。MPPT控制可通过调节直流侧电压实现，MPPT控制环的输出可直接作为逆变器直流电压外环指令值，综上，单级式光伏并网逆变器的控制框图如图4-14所示。
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图4-14 单级式光伏并网逆变器MPPT控制的三环控制结构
事实上，图4-14所示MPPT控制方法可简化为图4-15所示的功率外环与电流内环的双环结构，与图4-14所示的三环控制结构相比，该结构取消了直流母线电压控制环，MPPT算法输出直接作为有功电流指令值，通过电流内环控制实现有功功率调节，并间接控制直流侧电压，以实现最大功率点跟踪。然而，该控制方式并不对直流侧电压进行直接控制，因而对电网故障等引起的直流侧电压波动无法迅速抑制，该方法下系统易出现不稳定现象，实际应用中一般并不采用。
图4-15 单级式光伏并网逆变器MPPT控制的双环控制结构
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