太陽能光伏發電是當今世界上最有發展前 景的新能源技術，太陽能光伏發電系統按照系統運行方式的不同可分為離網型光伏發電系統、并網型光伏發電系統以及混合型光伏發電系統。隨著我國光伏發電系統 的迅速發展，尤其是光伏屋頂計劃的實施，國內對離網型光伏逆變器的需求將越來越大。離網型光伏發電系統主要是由光伏電池陣列、控制器、逆變器、儲能裝置等 環節組成，如圖1所示，其中逆變器是光伏系統中重要的器件之一，其可靠性和轉換效率對推行光伏系統、降低系統造價至關重要。

　　目前，國內同類產品主要存在以下不足：a.大多采用單片機控制，實時性差，數據處理及通信能力有限；b.采用變壓器，體積大、笨重；c.輸出電壓精度不高，不能滿足社會發展的需要。本文提出了5kW光伏控制器的設計方案，可以廣泛用于離網型光伏發電系統、風光互補發電系統，具有體積小、重量輕、輸出電壓精度高、波形好、現場總線實現智能監控等特點。

　　1、5kW離網型光伏逆變器基本結構

　　光伏逆變器的結構如下所示，包含一次回路和二次回路兩部分，其中一次回路由輸入濾波電路、Boost升壓電路、全橋逆變電路和輸出濾波電路等組成，二次回路由TMS320Fz812控制器電路、信號檢測電路、人機交互電路和通訊電路組成。下面就5kW離網型光伏逆變器的硬件主電路和控制策略進行設計。

　　圖2光伏控制器結構圖

　　2、5kW離網型光伏逆變器硬件設計

　　目前，常用的離網型逆變電路主要有三種拓撲結構：工頻隔離單級逆變器、高頻隔離兩級逆變器和無隔離兩級逆變器。經理論計算和實踐驗證，使用一種更適合用在光伏發電系統中的電路拓撲結構：無隔離兩級逆變，也叫做Boost逆變器，如圖3所示。

　　通過輸入濾波電路對光伏太陽能輸入的48V直流電進行濾波處理，然后通過Boost升壓電路進行升壓，采用全橋逆變進行逆變處理，輸出SPWM波，最后經過LC低通濾波器進行濾波，輸出50Hz頻率的正弦波。

　　2.1輸入濾波電路的設計

　　輸入濾波電路是由濾波電容組成，用來減小輸入端電壓的脈動，假設變換器傳輸最大功率為Pmax，由輸入輸出功率相等可得出一個周期內輸入濾波電容所提供的能量約為

　　2.2 Boost電路

　　Boost電路如圖4所示，其中Q為全控型的功率器件IGBT，Boost電路是一種輸出電壓等于或高于輸入電壓的非隔離直流變換電路，當光伏控制器的輸入電壓在允許范圍波動時，通過控制功率開關器件Q的導通比D，使輸出電壓保持穩定。

　　根據Boost電路中電感電流是否連續可以分為電感電流連續、電感電流斷續和電感電流臨界連續三種工作模式。當工作于臨界工作模式時，電感的取值滿足式（3）。

　　2.3單相全橋逆變電路

　　本文中單相全橋逆變電路的驅動波形是通過調制法得到的，信號波和載波的產生以及調制都是通過DSP2812實現的。SPWM有三種調制方式：同步調制、異步調制和分段同步調制，本設計輸出頻率是50Hz，頻率不是太低，所以采用同步調制方式。

　　2.4 LC低通濾波器

　　SPWM波中含有載波頻率的整數倍及其附近的諧波分量。為了獲得良好的輸出電壓波形，必須利用LC 低通濾波器消除高次諧波。隨著載波比的升高，最低次諧波離基波越遠，也就更容易進行濾波，提高載波比將有效改善輸出電壓質量，但載波比的提高受制于功率開 關器件的開關速度以及開關損耗等因素，LC低通濾波器的選取主要考慮幾個方面的因素，噪聲、抑制能力、輸出阻抗、逆變電流應力。

　　設計中還要綜合考慮濾波電路的體積、重量以及制作成本，通常截止頻率選擇在開關頻率的1/10~1/20，本設計中選擇系統開關頻率為18kHz，逆變器輸出交流電源頻率為50Hz，初步確定截止頻率為1kHz，濾波器中有兩個待定的參數，即濾波電感和濾波電容。

　　LC低通濾波器的結構如圖5所示，3、5kW離網型光伏逆變器的控制策略SPWM控制技術在逆變電路中的應用十分廣泛，本文采用PID控制與閉環負反饋控制相結合的數字控制策略。