图 2-4 扰动观察法控制流程图
3、电导增量法
由光伏电池的P-U曲线可以看出，在最大功率点处的斜率为零。通过简单的数学推导后如下：
求功率对电压的导数：
dPdI?I?U*?0dUdU
达到最大功率点时有下式成立 dII??dUU
最大功率点右边时有下式成立 dP?0dU
最大功率点左边时有下式成立 dP?0dU
上面推导表明当太阳能电池阵列工作在最大功率点的条件是:输出电导的变化量等于输出电导的负值。若不相等，则要判断dPdU大于零还是小于零，判断其处于最大功率的左边还是右边，然后决定下一步扰动的方向。
电导增量法的优点是：在日照强度发生变化时，太阳能电池阵列输出电压能以平稳的方式追随其变化，而且稳态的电压振荡也较扰动观察法小。电导增量法的缺点是:太阳能电池阵列可能存在一个局部的最大功率点，这种算法可能导致系统稳定在一个局部的最大功率点，如同扰动观察法一样，增量电导法的变化步长也是固定的。电导增量法适合用于光强变化快速和缓慢的各种场合，但是它对于控制器硬件要求相对较高，从而导致控制器的成本增加，因而并不适用小功率的光伏发电场合。
图 2-5 电导增量法控制流程图
2.3 光伏逆变器的并网控制策略研究
光伏逆变器实现并网运行必须满足：其输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相（功率因数为1），而且其输出还应满足电网的电能质量要求。这些都依赖于逆变器的有效控制策略。光伏并网逆变器的控制一般分为2个环节：第1个环节得到系统功率点，即光伏阵列工作点；第2个环节完成光伏逆变系统对电网的跟踪同时，为保证光伏逆变器安全有效地直接工作于并网状态，系统必须具备一定的保护功能和防孤岛效应的检测与控制功能。
2.3.1 并网逆变器的结构
并网逆变器是整个光伏并网发电系统的核心部分。光伏并网逆变器按控制方式分类，可分为电压源电压控制、电压源电流控制、电流源电压控制、电流源电流控制四种方式。以电流源为输入的逆变器，直流侧需要串联一大电感提供较稳定的直流电流输入，但由于此大电感往往会导致系统动态响应差，因此当前并网逆变器普遍采用以电压源输入为主的方式。
按照输入直流电源的性质，可以将逆变器分为电流型逆变器和电压型逆变 器[17]，结构如图2-6所示。
(a) 电流型逆变器
(b) 电压型逆变器
图 2-6 电流型、电压型并网逆变器结构图
市电电网可视为容量无穷大的定值交流电压源，光伏并网逆变器的输出可以控制为电压源或电流源。如果光伏并网逆变器的输出采用电压控制，则光伏并网系统和电网实际上就是两个交流电压源的并联运行，这种情况下要保证光伏并网发电系统稳定运行，则必须采用锁相控制技术实现与市电电网同步。在稳定运行的基础上，可通过调整并网逆变器输出电压的幅值与相位来控制系统的有功输出与无功输出。但由于锁相回路的响应较慢，并网逆变器输出电压值不易精确控制，系统可能出现环流等问题，同样功率等级的电压源并联运行方式不易获得优异性能。因此光伏并网逆变器的输出常采用电流控制，此时光伏并网系统和电网实际上是交流电流源和电压源的并联，只需控制逆变器的输出电流以跟踪电网电压，即可达到并联运行的目的。这种控制方式相对简单，使用比较广泛。
综上所述，本文设计的光伏并网逆变器采用电压源输入、电流源输出的控制方式，即电压型逆变器。
2.3.2 逆变器输出电流优化控制
并网逆变器采用的电流控制是将逆变器输出作为电流源，它与电网的并联可看作电流源与电压源的并联工作。并网工作中只需控制逆变器的输出电流频率、相位跟踪电网电压变化即可达到并联运行的目的。
1、PI控制
PI控制采用电流内环，电压外环控制。电流内环控制要求保证工作电流快速跟踪电网电压的波形，所以电流内环PI参数的设置以保证电流快速跟踪为目的；电压外环控制确保直流侧电压稳定工作在最大功率点处，使外界环境发生变化时
电路输出仍然有最大的功率输出，电压外环控制一般采用比例积分控制。
设滤波电感L和线路的等效电阻为r，则有：
LdiL?iLr?UL?EL （2-1） dt1 （2-2） LS?r对上式做拉氏变换，整理后可得到研究对象的传递函数为：
G1?S??而脉宽调制环节和逆变环节的传递函数可以视为一阶惯性环节，即：
G2?S??K （2-3） TS?1其中，K为逆变器增益，大小等于逆变电路的直流电压利用率。T为逆变器开关周期。当逆变换环节处于高频工作状态时，开关周期非常小，可以近似为零，此时上式可简化为：
G2?S??K （2-4） 为了减小电网电压波动对电流内环控制系统的干扰，可加入电网电压前馈环节Kf?1，此时电流控制方式为前馈-反馈控制系统。这样依靠反馈控制使系统K在稳态时准确地控制被调量等于给定值，而在动态过程中利用前馈控制有效地减少被调量的动态偏差[38]。
PI控制算法采用双闭环控制策略，电流内环控制对于进入系统的扰动具有很好的抑制作用，改善了控制对象的动态特性，使控制系统具有较好的鲁棒性；采用电压外环控制确保直流侧工作于最大功率点处，提高了能量的利用效率；加入前馈控制环节，与反馈回路取长补短，进一步克服了电网电压扰动对系统的影响。缺点是指令信号是电网电压的基波正弦波，不是一个定值跟踪系统，且指令信号中含有其他阶次的谐波，仅采用PI控制是无法消除稳态误差的。
2、滞环控制
滞环控制是把正弦电流基准值与输出瞬时值比较得到的误差量作为滞环比较器的输入，其输出用来控制逆变电路功率管的通断。该控制方式选择适当的环宽很重要，环宽越小，跟踪误差越小，但开关频率越高，开关损耗越大。该控制方式电路简单、不用载波、电流响应速度快，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量。但功率开关频率随负载电流的变化而变化，造成功率开关工作具有很大的不确定性，导致逆变器输出电压中谐波频率随开关频率变化而变化，从而给输