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统能源的功效，并且给传统能源市场带来了压力，这样不仅能够降低传统能源的价格和改变能源消费结构，同时对改善生态环境和人类身体健康具有重要意义。为人类的可持续发展贡献着巨大的力量，因此光伏并网市场成为了全球光伏产业研究的重要方向。
1.2逆变技术的研究背景
电力电子技术是以电力变换为主要内容的一门工程技术，对电能进行交换和控制的目的是为了更方便、更为有效地使用电能，使电能更好地为人类服务。逆变技术就是电力交换的一种基本类型。近年来，随着电力电子技术的飞速发展以及随着各行各业控制技术的发展以及对操作性能要求的日益提高，有很多用电设备都不是直接通过交流电网提供的交流电作为电能源，而通过各种形式对其进行交换，这里就要用到电力电子技术方面的电力交换，包括整流、斩波、交流电力交换以及逆变技术等。这里包括生活中常用的设备如充电器、各种形式的发电装备、电动机车、生物能发电、环保照明电源、有源滤波器、电源的无功补偿等，它们所使用的电能都是通过逆变和整流组合电路对原始电能进行变换后得到的。通过这一系列变换后获得的电能在很大程度上就可以减少电力电子装置对电网造成的谐波污染，减少无功功率，提高电能利用率。
目前控制技术中的逆变技术已经渗透到国民经济的各个领域以及人们的生活中，随着新理论、新器件、新技术的不断涌现，特别是与微电子技术的日益融合，电力电子技术的应用领域也将不断的得以扩展。广泛应用于电力系统、交通运输、计算机与家用电器、工业控制等民用领域和航空、航天、航海等国防领域，特别是随着石油、煤、天然气等能源的日益紧张，新能源的开发和利用越来越受到人们的注意，逆变技术作为利用新能源的关键技术，能将蓄电池，太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的直流电能变换成交流电能与电网发电，并网逆变的基础则是有源逆变技术。有效利用绿色能源也是可持续发展和构建社会主义和谐社会的内在要求，适应这一发展要，在国民经济建设和人民生活之中，各种形式的逆变其将会得到越来越广泛点的应用，而与此相适应的新型控制算法也将营运而生。
逆变技术是电力变换的基本形式之一，通过电力电子原件和出发策略将直流转变为交流提供负载或回馈电网就是通常意义上的逆变。其基本原理是通过半导体率开关器件的开通和关断作用，将直流电能变换得到质量较高能满足对电压和频率要求的交流电能，逆变器就是未完成该变换的装置。现代逆变技术就是研究现代逆变电路的理论和应用设计方法的一门学科，这门学科综合了现代电力电子开关器件技术，现代功率变换技术，模拟和数字电子技术，PWM技术，开关电源技术和现代控制技术等多种实用设计技术，已被广泛的用于工业和民用领域中的各种功率变换系统和装置中。
逆变技术的种类很多，按输出交流的频率，主电路拓扑结构，输出相数等来分类，可以分为如下几种：（1）根据逆变器输出能量的流向，可分为幽怨逆变和无源逆变。将直流电转换为交流电又回馈送到交流电网的逆变电路称为幽怨逆变电路；将直流电转换为交流电直接供给负载的逆变电路称为无源逆变电路。（2）根据逆变主电路的拓扑结构，，可分为推挽式，半桥式和全桥式逆变。（3）根据逆变输出的相数，可分为单相逆变，三相逆变和多项逆变。（4）根据照逆变器输出交流的频率，可分为电压型逆变和电流型逆变。
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通过逆变技术可以获得各种形式的电能，从而实现以下功能；逆变电源将市电转换成用户所需要频率的交流电—变频；逆变电源能将直流电转换成交流电—逆变；逆变电源能将质量低的市电电压转换成高质量的问一稳频的交流电压，从而提高电质量。
（1）逆变技术首先具有高效节能特性。逆变技术高效节能主要表现；电动机变频调速代替恒转矩，电动机制动时的有源逆变代替功耗电阻，提高功率因数，减小变压器体积的同时也减小了变压器的功耗。
（2）逆变技术调节输出电压或者电流的幅值和频率。通过控制回路，可以控制逆变电路的工作频率和输出时间比例，从而使输出电压或电流的幅值和频率按照人们的医院或设备工作的要求来灵活的变化。
（3）逆变技术动态响应快，控制性能好，电气形态能指标好。由于逆变电路 的工作频率高，调节周期短，使得殿宇设备的动态响应或者说动态特性很好。具体表现为：对电网波动的适应能力强（源效应好）,负载效应好，启动冲击电流小，超调量小，恢复时间快，输出稳定，文波小等。 （4）增加系统的可靠性。由于逆变器工作频率高、控制速度快，对保护信号的反应快，从而增加了系统的可靠性。
（5）减少用电设备的体积，同时节省材料。很多用电设备中，变压器和电抗器在很大程度上决定了其体积和重量。变压器绕组的匝数和有效横截面积之积与变压器绕组中所加电压频率成反比关系，如果将变压器绕组中所加电压的频率大幅度的提高，则变压器的体积和重量会明显减少，当然也节约了制作变压器的铜材和磁性材料。
（6）将蓄电池中直流电转换成交流电或其他形式的直流电。这种转换的用途很广，不间断电源设备在电网停电时，将蓄电池中的直流电逆变成交流电，供计算机等用电设备使用，不间断其工作，从而不会造成太大的损失。程控电话交换机二次电源是一种DC/DC变换器，它把蓄电池中（或者一次电源送来的）直流电变换成其他形式的直流电供交换机使用，它不会因为交流电网停电或剧烈变换而影响工作。
随着电力电子技术的飞速发展和各行各业对电气设备控制性能要求的提高，逆变技术在许多领域获得了越来越广泛的应用。
（1）直流输电：交流输电架线复杂、损耗大、电磁波污染环境，所以直流输电是一个发展方向。首先把交流电整流成高压直流再进行远距离输送，然后再逆变成交流电共给用户。
（2）通信开关电源：包括一次电源和二次电源。一次电源将交流电变成直流电给蓄电池充电，同时供给二次电源。一次电源正在由带逆变器的开关电源代替传统整流式电源，而二次电源一般都是逆变式开关电源。 （3）不间断电源系统（UPS）：为保证对重要设备的安全可靠和优质的供电，常常采用不间断电源。不间断电源的核心技术就是将蓄电池中直流电逆变成交流电的逆变技术。 （4）电动机制动再生能量回馈：采用有源逆变系统将能量回馈到交流电网而代替传统的电阻能耗制动，既节约了电能，又提高了安全性能。利用逆变器的电动机调速节能，是节能的一大重点。
（5）光伏发电：能源危机和环境污染是目前全世界面临的重大问题，许多国家采取了提高能源利用率、改善能源结构、探索新能源和再生能源等措施，以达到可持续发展的目的。开发利用新能源和可再生能源是21世纪世界经济发展中最具决定性影响的技术之一，
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充分利用太阳能、风能、潮汐能和地热能等可再生能源是世界各国可持续发展的能源战略决策 ，其中光伏发电最受瞩目。
通过以上对电力系统、电气传动、交通运输、通信、电力技术等领域中的逆变主要应用，此外在工业生产、医疗设备、家用电器、航空逆变器、舰船逆变器、变频电源及充电机等都会用到逆变技术。总之，逆变技术已经涉及到各行各业以及各种领域的电源设备，并且可以
预见，各种形式的逆变器还将在不久的将来得到更广泛的应用。
1.3光伏逆变器的发展状况
逆变器技术的发展始终与功率器件及其控制技术的发展紧密结合，从开始发展至今经历了五个阶段。第一阶段：20世纪50-60年代，晶闸管SCR的诞生为正弦波逆变器的发展创造了条件；第二阶段：20世纪70年代，可关断晶闸管GTO及双极型晶体管BJT的问世，使得逆变技术得到发展和应用； 第三阶段：20世纪80年代，功率场效应管、绝缘栅型晶体管、MOS控制晶闸管等功率器件的诞生为逆变器向大容量方向发展奠定了基础。 第四阶段：20世纪90年代，微电子技术的发展使新近的控制技术如矢量控制技术、多电平变换技术、重复控制、模糊控制等技术在逆变领域得到了较好的应用，极大的促进了逆变器技术的发展； 第五阶段：21世纪初，逆变技术的发展随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的进步不断改进，逆变技术正朝着高频化、高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展。
光伏并网逆变器可以按照拓扑结构、隔离方式、输出相数、功率等级、功率流向等进行分类。按照拓扑结构分类，目前采用的拓扑结构包括：全桥逆变拓扑、半桥逆变拓扑、多电平逆变拓扑、推挽逆变拓扑、正激逆变拓扑、反激逆变拓扑等，其中高压大功率光伏并网逆变器可采用多电平逆变拓扑，中等功率光伏并网逆变器多采用全桥、半桥逆变拓扑，小功率光伏并网逆变器采用正激、反激逆变拓扑。
按照隔离方式分类包括包括隔离式和非隔离式两类，其中隔离式并网逆变器又分为工频变压器隔离方式和高频变压器隔离方式，光伏并网逆变器发展之初多采用工频变压器隔离的方式，但由于其体积、重量、成本方面的明显缺陷，近年来高频变压器隔离方式的并网逆变器发展较快，非隔离式并网逆变器以其高效率、控制简单等优势也逐渐获得认可，目前已经在欧洲开始推广应用，但需要解决可靠性、共模电流等关键问题。 按照输出相数可以分为单相和三相并网逆变器两类，中小功率场合一般多采用单相方式，大功率场合多采用三相并网逆变器。按照功率等级进行分类，可分为功率小于1kVA的小功率并网逆变器，功率等级1kVA~50kVA的中等功率并网逆变器和50kVA以上的大功率并网逆变器。从光伏并网逆变器发展至今，发展最为成熟的属于中等功率的并网逆变器，目前已经实现商业化批量生产，技术趋于成熟，光伏并网逆变器未来的发展将是小功率微逆变器也即光伏模块集成逆变器和大功率并网逆变器两个方向并行。微逆变器在光伏建筑集成发电系统、城市居民发电系统、中小规模光伏电站有其独特的优势，大功率光伏并网逆变器在大规模光伏电站，如沙漠光伏电站，等系统具有明显优势。
按照功率流向进行分类，分为单方向功率流并网逆变器和双方向功率流并网逆变器两类，单向功率流并网逆变器仅用作并网发电，双向功率流并网逆变器除可用作并网发电外，还能用作整流器，改善电网电压质量和负载功率因素，近几年双向功率流并网逆变器开始
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获得关注，是未来的发展方向之一。未来的光伏并网逆变器将集并网发电、无功补偿、有源滤波等功能与一身，在白天有阳光时实现并网发电，夜晚用电时实现无功补偿、有源滤波等功能。 纵观光伏并网逆变器的发展历程，高频化、小型化、智能化、模块化将是其主要发展方向之一，未来最具发展前景和发展潜力的光伏并网逆变器当属微逆变器(光伏模块集成逆变器)，因为其具有突出的发电效率高、模块化生产、系统扩展灵活、易于集成等突出优势，据研究报道，采用微逆变器技术可以在现有技术的基础上，使光伏发电系统的发电效率提升5%~25%，美国Enphase公司的Microinverter和美国国家半导体的Solarmagic技术获得了业界的广泛关注，国内英伟力(Involar)新能源公司推出的微逆变器产品也成为了业界的一大亮点。
近几年，随着西班牙、德国、美国、日本对本国光伏产业的政策扶持，全球光伏发电逆变器的销售额逐年递增，光伏发电用逆变器进入了一个快速增长的阶段。但目前全球光伏逆变器市场基本被国际几大巨头瓜分，欧洲式全球光伏市场的先驱，具备完善的光伏产业链，光伏逆变器技术处于世界领先地位。SMA是全球最早也是最大的光伏逆变器生产企业（德国市场占有率达50%以上），约占全球市场份额的三分之一，第二位是Fronius。全球前七位的生产企业占领了近70%的市场份额。
目前国内光伏并网逆变器市场规模较小，国内生产逆变器的厂商众多，但专门用于光伏发电系统的逆变器制造商并不多，但是不少国内企业已经在逆变器行业已经研究多年，已经具备一定的规模和竞争力，但在逆变器技术质量、规模上与国外企业仍具有较大差距，目前具有较大规模的厂商有合肥阳光、北京科诺伟业、北京索英、志诚冠军、南京冠亚、上海英伟力新能源科技有限公司等企业。目前这些企业用于光伏系统的产量呈逐年上升的趋势。
国内市场规模虽然较小，但未来光伏电站市场的巨大发展空间和发展潜力给国内企业带来发展的历史机遇。目前国内光伏逆变器主要被阳光电源、艾思玛、KACO等品牌所占领，国外企业多数通过代理渠道进入国内市场，由于售后服务提供难度大整体市场占有率不高。2008年统计数字显示，合肥阳光电源公司占据70%以上的光伏逆变器市场份额，国内重点光伏项目大功率产品几乎全部选用国内产品。
从技术方面来看，国内企业在转换效率、结构工艺、智能化程度、稳定性等方面与国外先进水平仍有一定差距，目前我国在小功率逆变器技术上与国外处于同一水平，在大功率并网逆变器上，大功率并网逆变器仍需进一步发展。
1.4本文的主要研究内容
在分析当代能源形势和课题研究现实意义的基础上，确定了本论文主要研究内容，如下。
（1）简单介绍太阳能电池及其原理。
（2）从电力电子学角度认识电力变换，引入电力变换的主要形式之一的逆变技术，然后引入与逆变技术紧密相关的SPWM。
（3）探讨SVPWM控制策略，对三相桥式电压型逆变器进行分析，建立空间坐标系，完成由空间三相坐标到两相旋转坐标的转换和相关理论推导，为SVPWM算法做准备。分析空间矢量脉宽调制的基本原理，给出调制法则的数学推导，然后分步对SVPWM算法进行分析讨论，为仿真实现的理论基础。
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(4）在理论的基础上采用MATLAB/SIMULINK工具进行仿真，分别进行SPWM和SVPWM不同控制策略的三相桥式电压型逆变器仿真。