图 3-6 扰动观察法仿真模型
图中，Cp为扰动步长。扰动步长太小，到达稳态后精度较好，但跟踪时间长且系统动态性能较差； 扰动步长太大， 跟踪时间虽缩短，但到达稳态后精度较差. 通过改变步长值（取值范围为0.001~0.1），并对光伏系统模型进行仿真，最终得出步长取0.01时仿真效果最为理想。
运行后的波形图为：
图 3-7 扰动观察法仿真图
3.3 PWM波形成模块仿真
采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导
体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
本文产生PWM波运用的是三角波比较方式，原理图如图3-8所示。
图 3-8 三角波比较方式原理
三角波比较控制方式将正弦电流基准值与输出瞬时值比较得到误差量经PI调节器后送比较器，与三角波比较后得到的PWM信号去控制主电路功率管的导通与截止。该控制方式与电路跟踪特性和PI电路参数有关，对于PI电路响应快的系统，必须提高三角波载波频率。三角波载波常使用三相三角波信号，以改善输出电压波形，该方法输出电流的谐波脉动比滞后比较器方式少，因此，常用于对谐波和噪声要求较高的地方[6］。仿真模型图如下图所示：
图 3-9 三角波比较方式模型图
运行结果：
图 3-10 PWM波形图
3.4 逆变器跟踪电网控制模块仿真
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。
在这里选择双闭环控制来实现光伏逆变器的并网，并网的实质是控制全桥逆变电路的开关管的导通时间，从而来控制逆变输出电流与电网电压同频同向。电流电压双闭环控制中其外环是电压控制环，参考电压是由一个正弦信号给定，通过这个信号和实际输出电压的值进行比较，将这个差值作为PI控制器的给定，接着将PI环节的输出值，作为电流内环的给定值同逆变电流的输出值进行较，然后再通过电流PI环节，利用PWM波产生器产生的开关信号去驱动开关管的导通，最后实现并网。控制模型图如图3-11所示。
图 3-11 双闭环控制模型图
最终，逆变器输出电压与电流波形如下图：
图 3-12 逆变器输出电流，电压波形图
第四章 两级式单相光伏并网系统的设计
4.1 系统的总体方案
根据实际情况，本论文选择了无变压器的两级结构，即前级DC/DC变换器和后级DC/AC逆变器，两部分通过DClink连接。前级的DC/DC模块采用Boost拓扑结构，后级的DC/AC逆变器采用逆变全桥实现逆变，向电网输送功率。系统的控制部分由以TMS320F2812为核心的控制单元完成。系统的结构图如图4-1所示。
图 4-1 光伏并网发电系统的结构图
4.2 主电路设计
光伏并网发电系统主电路的拓扑结构图如图3-5所示。光伏阵列输出的额定直流电压为50-80V之间，通过DC/DC变换器转换为DClink的直流电。后级的DC/AC逆变器，采用逆变全桥，作用是将DClink直流电转换为220V/50Hz的正弦交流电，实现逆变向电网输送功率。DClink的作用除了连接DC/DC变换器和DC/AC逆变器，还实现了功率的传递。
前级DC/DC变换器，可选择的形式有降压式变换电路(Buck Converter)，升压式变换电路(Boost Converter)，升降压式变换电路(Boost-Buck Converter)，库克式变换电路(Cuk Converter)等。
由于Buck电路的输入工作在断续状态下，若不加入储能电容，光伏阵列的工作时断时续，不能工作在最佳工作状态，加入了储能电容后，Buck电路功率开关断开时光伏阵列对储能电容充电，使太阳能电池始终处于发电状态，此时调节Buck电路占空比才能有效跟踪最大功率点，因此储能电容对于利用Buck电路实现