MPPT功能是必不可少的，然而在大负荷情况下，储能电容始终处于大电流充放电的状态，对其可靠工作不利，同时由于储能电容通常为电解电容，增大了MPPT装置的体积，使整个系统变得笨重。此外，后级DC/AC电路为了能得到正常的输入工作电压，前级的输出电压不能太低，而光伏阵列的电压随着日照等因素变动较大，其输出电压低时若通过Buck电路降压，则逆变器无法工作，所以不采用Buck电路。
相比之下，Boost变换器可以始终工作在输入电流连续的状态下，只要输入电感足够大，电感上的纹波电流小到接近平滑的直流电流，因此只需加入通量较小的无感电容甚至不加电容，避免了加电容带来的弊端。Boost电路简单，功率开关器件的驱动设计方便，因此，选用Boost升压电路[12]。
4.2.1 前级（DC/DC）电路的工作原理
（1）电路原理图
Boost电路的原理图如图3-2所示。Boost电路由开关管Q1，二极管D，电感L，电容C组成。Boost电路的作用是将电压Upv升压Udc，其中，Upv是光伏阵列的输出电压，Udc是Boost电路的输出电压。
图 4-2 Boost电路原理图
（2）工作过程
在每个斩波周期内，开关管Ql导通、关断各一次。开关管Q1导通时，等效电路如图4-3(a)所示，流过电感L的电流为iL，在电感未饱和前，电流线性增加，电能以磁能的形式储存在电感L中。此时，由于二极管阳极接在电源负极，二极
管关断，电容C只能向电阻RL放电，提供电阻电流iRL。当二极管关断时，其等效电路如图4-3(b)所示，由于流过电感的电流不能突变，电感L两端的电压极性改变，此时，电源和电感串联，向电容和电阻供电。简言之，开关管Q1导通时，二极管反偏，输出级隔离，由输入端向电感提供能量；开关管Q1断开时，输出级吸收来自电感和输入端的能量。
图 4-3 Boost电路的工作过程
根据上述分析，列出工作过程中的关系表达式如下：
Upv?DTs??Upv?Udc???1?DTs??0 （4-1）
式中，Ts为开关管的开关周期；D为占空比；DTs为开关管的导通时间；
1?DTs为开关管的截止时间。整理后得
Udc?1Upv （4-2） 1?D（3）工作原理
根据电感电流在周期开始是否从零开始，是否连续，可分为连续的工作状 态或不连续的工作状态两种模式。由于电路在断续工作时，电感电流的不连续 意味着光伏阵列输出的电能在每个周期内都有一部分被浪费了，而且纹波也会 大些。因此一般把Boost电路设计为连续导通的工作状态。
4.2.2 后级（DC/AC）电路的工作原理
（1）电路原理图
光伏并网发电系统的逆变器采用单相全桥逆变器结构，其拓扑结构图如图 4-4所示。
图 4-4 单相全桥逆变器的拓扑结构
（2）工作原理
如图4-4所示是单相全桥并网逆变器主电路结构图，其中uN?t?是电网电压，Udc是输入的恒定的直流电压，us?t?是逆变器的输出电压，iN?t?是从逆变器输出到电网的电流。LN为交流输出电感，Cdc为直流测支撑电容，即前级Boost电路的输出电容，T1~T4是主开关管，Dl~D4是其反并联二极管。对四个开关管进行适当的PWM控制，就可以调节iN?t?为正弦波，并且与电网电压uN?t?保持同相位。
光伏并网发电系统要求在并网逆变器的输出侧实现功率因数为1，波形为 正弦波，输出电流与网压同频同相，其控制策略与一般独立的电压型逆变器的 控制策略有所不同，如图3-4中，每个开关器件上都反并联一个二极管，起着 续流的作用。交流侧电感的作用在于：
(1)有效抑制输出电流的过分波动； (2)将开关动作所产生的高频电流成分滤除；
(3)由于输出电感的存在，输出电流is的基波分量iN1在其上产生一个电压
jwLIN1，这样，变换器的输出电压us的基波us1和电网电压uN之间将产生一个位移量?，通过PWM控制开关器件使变换器的输出电压us满足上述的矢量关系，这
样在理论上可以实现输出电流与电网电压同频同相。
本论文采用脉宽调制方式，通过控制开关器件Tl~T4的导通和关断时间，实现能量从并网逆变器向电网传递，达到输出功率因数为l的目的。
图 4-5 系统主电路的拓扑结构
4.3 控制电路的设计
本文前级DC/DC控制部分采用了扰动观察法，在光伏组件正常工作时，以微小电压波动不断扰动光伏组件输出电压，在输出电压变化的同时，检测输出功率变化的方向，从而确定下一步扰动方向，决定下一步输出电压参考值的大小。而后通过三角波比较法实现PWM控制。
后级DC/AC控制部分采用了电压电流双环控制电路。外环电压环是理想输出电压360v，采样到的输出电压ubl与参考电压比较作为PI调节器的输入。由于电感电流iL等于滤波电容电流ic和负载电流iR之和, 所以取电感电流iL反馈, 这种反馈能使系统有很强的动态响应和负载适应能力。同时电感电流反馈直接反映了IGBT 管上电流的变化, 使得该方案具与有快速的限流保护能力, 系统的可靠性得到了提高。使用DSP来产生PWM信号。DSP的PWM信号的产生过程是[l4]：为了产生PWM信号，使用一个定时器来重复PWM的周期，用一个比较寄存器来存放调制值。定时器计数器的值不断地与比较寄存器的值进行比较，当两值匹配时，相关输出产生从低到高(或从高到低)的变化。当第二次匹配产生或周期结束时，相关引脚会产生另一个变化(从高到低或从低到高)。输出信号的变化时间由比较寄存器的
值决定。这个过程在每个定时器周期按照比较寄存器不同的值重复，这样便产生了PWM信号。
4.3.1 TMS320F2812的介绍
控制电路的核心器件采用美国Texas Instruments Incorporated(TI公司)的TMS320F2812DSP(简称2812)。这是TI公司推出32位定点DSP芯片，它不但运行速度高，处理功能强大，并且具有丰富的片内外围设备，便于接口和模块化设计，其性价比极高。它既具有数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特别适用于有大批量数据处理的测控场合。选用2812符合本系统的要求。
TMS320F2812的主要资源配置如下[13-15]：
? 内置振荡电路和PLL电路；看门狗/实时中断模块；两个事件管理器模块EVA
和EVB，每个事件管理器均包括如下资源：两个16位通用定时器；8个16位的脉宽调制通道，可以实现三相反相器控制、PWM的中心或边缘校正、可编程PWM死区功能、对外部事件进行定时捕获的3个捕获单元、片内光电编码器接口电路及中断电路等。
? CPU 内核包括32位中央算术逻辑单元，16位×16位和 32位×32位的乘且
累加操作，8个辅助寄存器；哈佛总线结构，四级流水线；快速中断响应和处理能力；统一寻址模式，4MB 的程序数据寻址空间；高效的代码转换功能，支持C/C++以及汇编语言；
? 丰富的片内存储器，包括 8K×16位的 Flash 存储器、1K×16位的OTP型
只读存储器、两块4K×16位的单口随机存储器（L0和L1）、一块8K×16位的单口随机存储器（H0）、两块 1K×16 位单口随机存储器（M0和M1）；4K×16位根只读存储器（BOOT ROM）；
? 片外可扩展高达1M的存储容量，有编程等待状态、读/写信号选通时序可编
程及3个独立的片选信号；
? 内置 A/D 转换器具有16个模拟输入通道。A/D 转换器具有自动排序功能，
有两个对立的最多可选择8个模拟转换通道的排序器，双排序器可在对立模式下工作，也可以级联后组成最多可选择16个通道的模式，可通过编程来选择需要转换的通道。可通过软件、EVA、VEB 和外部引脚多个触发源触发