技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于電學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種離網(wǎng)逆變器及其控制方法，特別是一種針對電池板組件的新型高效單級式光伏離網(wǎng)逆變器及其控制方法。

背景技術(shù)：
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傳統(tǒng)的光伏離網(wǎng)微逆變器一般有以下三種結(jié)構(gòu)形式：第一種為非隔離型兩級式結(jié)構(gòu)，即前級用非隔離boost電路升壓，后級用h橋逆變，其優(yōu)點(diǎn)是電路相對簡單，缺點(diǎn)是微逆變器的輸出和電池板不隔離，會帶來安全隱患，且其效率較低。第二種為隔離型兩級式結(jié)構(gòu)，即前級用隔離電壓或電流型半橋llc電路升壓，后級用h橋逆變，其優(yōu)點(diǎn)是微逆變器的輸出和電池板實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，消除了安全隱患，且其前級電路可以通過諧振實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，前級電路效率相對高一點(diǎn)，其缺點(diǎn)是逆變器體積相對較大，成本較高，前級為電流型半橋llc電路控制相對復(fù)雜，且需要兩個電感，增加了逆變器的體積；前級為電壓型半橋llc電路控制相對復(fù)雜，橋臂上下兩個開關(guān)管容易直通而燒毀電路；第三種為隔離型單級式結(jié)構(gòu)，目前變壓器原邊一般采用反激型、交錯反激型或交錯反激有源箝位型電路，變壓器副邊采用工頻逆變，即用一級電路既可實(shí)現(xiàn)電氣隔離又可逆變，省掉了后級h橋逆變電路，對于反激型或交錯反激型電路，其優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單、容易控制，缺點(diǎn)是變壓器單向勵磁，磁芯容易飽和，功率難以做大，開關(guān)管不能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，效率相對較低；對于交錯反激有源箝位型電路，有源箝位支路中的開關(guān)管和主開關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，通過諧振使兩個開關(guān)管都實(shí)現(xiàn)了零電壓軟開關(guān)，并且減小了開關(guān)管的耐壓，相對提高了效率，但是現(xiàn)有的變壓器單向勵磁，磁芯容易飽和，功率難以做大，增加了控制的復(fù)雜性。

綜合傳統(tǒng)離網(wǎng)小型光伏逆變器的三種結(jié)構(gòu)形式，對于隔離或非隔離兩級式小型逆變器，其后級一般用h橋逆變，存在著橋臂上下兩個開關(guān)管容易直通而燒壞電路、控制難度高、可靠性低、效率低的缺點(diǎn)，再加上前后兩級級聯(lián)后致使逆變器的體積增大，可靠性降低，效率進(jìn)一步降低，目前逐步被隔離型單級式結(jié)構(gòu)所取代，但隔離型單級式結(jié)構(gòu)共同存在著變壓器單向勵磁的問題。因此，設(shè)計(jì)一款電路結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、效率高、變壓器雙向勵磁的新型單級式光伏離網(wǎng)小型逆變器及其控制方法具有非常大的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，設(shè)計(jì)提供一種新型高效單級式光伏離網(wǎng)逆變器及其控制方法，隔離變壓器原邊只用一個開關(guān)管實(shí)現(xiàn)變壓器雙向勵磁，并且開關(guān)管既可以實(shí)現(xiàn)零電壓開通又可以實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷，開通和關(guān)斷期間均可向變壓器副邊傳輸能量；變壓器副邊采用兩套高頻全波整流電路，通過控制讓其按工頻輸出、然后反向并聯(lián)，結(jié)合變壓器原邊高頻開關(guān)管的調(diào)制形成按正弦調(diào)制規(guī)律變化的脈沖序列，經(jīng)濾波后變成工頻220v交流電。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述單級式光伏離網(wǎng)逆變器的主體結(jié)構(gòu)包括反向截止二極管、電容、諧振電容、第一開關(guān)管、續(xù)流二極管、高頻變壓器、第一高頻全波整流電路、第二高頻全波整流電路、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、濾波電容、濾波電感、第一電壓采樣電路、第一電流采樣電路、第二電壓采樣電路、第二電流采樣電路、輸出電壓采樣電路、反激電源、控制單片機(jī)、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路和第三驅(qū)動電路；輸入電壓經(jīng)過反向截止二極管并由電容濾波之后作為后面電路的輸入，其中，輸入電壓為太陽能電池板組件的輸出電壓，反向截止二極管用于防止反向電流流向太陽能電池板組件，電容用于吸收高頻變壓器原邊電感回饋的能量，同時起到濾波作用；高頻變壓器的原邊電感、諧振電容、第一開關(guān)管、續(xù)流二極管電連接組成單管諧振電路，用于將濾波后的直流電逆變成高頻交流電；高頻變壓器由原邊電感、磁芯、第一副邊電感、第二副邊電感、第三副邊電感、第四副邊電感連接組成，其中，磁芯為帶有氣隙的磁芯，原邊電感與第一副邊電感、原邊電感與第二副邊電感、原邊電感與第三副邊電感、原邊電感與第四副邊電感的耦合系數(shù)均為0.5-0.9，第一副邊電感與第三副邊電感的繞制完全相同，第二副邊電感與第四副邊電感的繞制完全相同，高頻交流電施加在高頻變壓器原邊電感兩端，在高頻變壓器副邊感應(yīng)出正負(fù)幅值不對稱的高頻交流電壓；單管諧振電路和高頻變壓器用于將能量從原邊傳遞到副邊；第一高頻全波整流電路由第一副邊電感、第二副邊電感、第一高頻整流二極管、第二高頻整流二極管電連接組成，用于對變壓器副邊的高頻交流電進(jìn)行整流；第二高頻全波整流電路由第三副邊電感、第四副邊電感、第三高頻整流二極管、第四高頻整流二極管電連接組成，用于對變壓器副邊的高頻交流電進(jìn)行整流；第二開關(guān)管和第三開關(guān)管交替導(dǎo)通，用于實(shí)現(xiàn)工頻逆變，其中第二開關(guān)管在工頻正半周期內(nèi)導(dǎo)通，第三開關(guān)管在工頻負(fù)半周期內(nèi)導(dǎo)通；濾波電容和濾波電感電連接組成濾波電路，用于對第二開關(guān)管和第三開關(guān)管工頻逆變后的高頻交流電進(jìn)行濾波，濾除高頻諧波獲得工頻220v交流電；第一電壓采樣電路采集太陽能電池板組件的輸出電壓信號并送至控制單片機(jī)，第一電流采樣電路采集太陽能電池板組件的輸出電流信號送至控制單片機(jī)，控制單片機(jī)接收到采集來的太陽能電池板組件的輸出電壓和電流信號進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤(maximumpowerpointtracking，mppt)控制；第二電壓采樣電路采集第一開關(guān)管漏源極間的電壓信號并送至控制單片機(jī)，在第一開關(guān)管當(dāng)前驅(qū)動信號上升沿到來之前，檢測第一開關(guān)管漏源極間的電壓是否為零來判斷當(dāng)前第一開關(guān)管是否實(shí)現(xiàn)零電壓開通；第二電流采樣電路采集逆變器的輸出電流信號并送至控制單片機(jī)，輸出電壓采樣電路采集逆變器的輸出電壓信號并送至控制單片機(jī)，控制單片機(jī)接收到采集來的逆變器的輸出電流和輸出電壓信號進(jìn)行電壓電流反饋控制；反激電源將太陽能電池板組件的輸出電壓降至三路相互隔離的+12v輸出和一路+5v輸出，第一路+12v輸出的負(fù)極與太陽能電池板組件的負(fù)極電連接，為第一驅(qū)動電路驅(qū)動側(cè)供電；第二路+12v輸出的負(fù)極與第二開關(guān)管源極電連接，為第二驅(qū)動電路驅(qū)動側(cè)供電；第三路+12v輸出的負(fù)極與第三開關(guān)管源極電連接，為第三驅(qū)動電路驅(qū)動側(cè)供電；+5v輸出的負(fù)極與太陽能電池板組件的負(fù)極電連接，為控制單片機(jī)、輸出電壓采樣電路輸出側(cè)、輸出電壓采樣電路直流偏置、第一驅(qū)動電路控制信號側(cè)、第二驅(qū)動電路控制信號側(cè)、第三驅(qū)動電路控制信號側(cè)供電；控制單片機(jī)接收到第一電壓采樣電路、第一電流采樣電路、第二電壓采樣電路、第二電流采樣電路、輸出電壓采樣電路采集的電壓電流信號，經(jīng)由mppt控制程序、軟開關(guān)判斷程序、電壓電流反饋控制程序和pwm+pfm控制程序共同生成第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管的控制信號，控制信號分別送至第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、第三驅(qū)動電路；第一驅(qū)動電路接收到控制單片機(jī)發(fā)來的第一開關(guān)管控制信號后經(jīng)放大驅(qū)動第一開關(guān)管；第二驅(qū)動電路接收到控制單片機(jī)發(fā)來的第二開關(guān)管控制信號后經(jīng)放大驅(qū)動第二開關(guān)管；第三驅(qū)動電路接收到控制單片機(jī)發(fā)來的第三開關(guān)管控制信號后經(jīng)放大驅(qū)動第三開關(guān)管。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)單級式光伏離網(wǎng)逆變器控制過程包括以下步驟：

(1)電路上電，單片機(jī)程序初始化，第一開關(guān)管采用脈沖寬度調(diào)制(pulsewidthmodulation，pwm)與脈沖頻率調(diào)制(pulsefrequencymodulation，pfm)相結(jié)合的方式軟啟動、即給定第一開關(guān)管的初始開關(guān)頻率與初始導(dǎo)通時間，讓第二開關(guān)管和第三開關(guān)管按工頻交替導(dǎo)通，使逆變器輸出電壓峰值達(dá)到311v；

(2)軟啟動完成后，檢測逆變器的輸出電壓和電流信號，控制單片機(jī)根據(jù)輸出電壓采樣電路和第二電流采樣電路采集到的逆變器輸出電壓和電流信號，調(diào)整第一開關(guān)管的調(diào)制信號，讓第二開關(guān)管和第三開關(guān)管按工頻半波交替導(dǎo)通，則逆變器輸出電壓按照工頻220v交流電壓的規(guī)律變化；逆變器輸出電壓的頻率由單片機(jī)程序設(shè)定，逆變器輸出電壓的正弦波調(diào)制按照面積等效原理進(jìn)行，當(dāng)逆變器輸出工頻電壓處于過零點(diǎn)前后相等的一段時間t0(在逆變器電路參數(shù)一定的情況下，t0的取值由第一開關(guān)管的開關(guān)頻率和驅(qū)動信號的占空比決定)內(nèi)時，固定第一開關(guān)管每一個開關(guān)周期驅(qū)動信號的頻率與占空比，通過改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)逆變器的輸出，以減小電壓畸變率；當(dāng)逆變器輸出工頻電壓處于其他時間段時，通過pfm、pwm相結(jié)合的方式控制第一開關(guān)管驅(qū)動信號的頻率與占空比，使逆變器輸出電壓符合工頻正弦規(guī)律變化；

(3)當(dāng)逆變器輸出電壓不穩(wěn)定時，通過pfm控制方法控制第一開關(guān)管的開關(guān)頻率，穩(wěn)定逆變器的輸出電壓。輸出電壓采樣電路、第二電流采樣電路采集到逆變器的輸出電壓、輸出電流信號并送至控制單片機(jī)，經(jīng)過電壓電流反饋控制程序與給定值比較、數(shù)字pid補(bǔ)償后，對第一開關(guān)管的開關(guān)頻率進(jìn)行pfm控制，若逆變器輸出電壓幅值不變，則保持第一開關(guān)管既定的調(diào)制信號，若逆變器輸出電壓幅值變大，則發(fā)出增大第一開關(guān)管開關(guān)頻率的信號，若逆變器輸出電壓幅值變小，則發(fā)出減小第一開關(guān)管開關(guān)頻率的信號，從而穩(wěn)定逆變器的輸出電壓幅值；

(4)通過檢測第一開關(guān)管開通前其漏源極間的電壓是否為零來判斷第一開關(guān)管是否實(shí)現(xiàn)零電壓開通，通過第一中斷用pwm控制的方法控制其驅(qū)動脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)第一開關(guān)管的零電壓開通，第一中斷的優(yōu)先級優(yōu)于其他中斷；在第一開關(guān)管當(dāng)前驅(qū)動信號上升沿到來之前，第二電壓采樣電路采集第一開關(guān)管漏源極間的電壓信號并送至控制單片機(jī)，若軟開關(guān)判斷程序判斷第一開關(guān)管漏源極間的電壓不為零，則第一開關(guān)管沒有實(shí)現(xiàn)零電壓開通，進(jìn)入中斷，減小第一開關(guān)管控制信號的脈沖寬度基準(zhǔn)值，保持第二開關(guān)管、第三開關(guān)管的驅(qū)動信號不變，第一中斷返回，等待下一次檢測；

(5)當(dāng)太陽能電池板組件的最大功率點(diǎn)發(fā)生偏移時，通過第二中斷控制第一開關(guān)管控制信號的占空比，來調(diào)節(jié)逆變器及負(fù)載的等效阻抗與太陽能電池板組件的等效內(nèi)阻相等，以實(shí)現(xiàn)mppt，第二中斷的優(yōu)先級次于第一中斷；第一電壓采樣電路、第一電流采樣電路采集到太陽能電池板組件的輸出電壓、輸出電流信號并送至控制單片機(jī)，每隔n秒進(jìn)入一次第二中斷，n的取值由單片機(jī)程序設(shè)定，mppt控制程序在上一次進(jìn)行mppt控制時記錄的特征信息的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行mppt控制，直至逆變器工作在最大功率點(diǎn)，第二中斷返回；

(6)判斷逆變器是否需要停止工作，若逆變器需要停止工作，則封鎖輸出第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管的驅(qū)動信號；若逆變器不需要停止工作，則重新逆變器輸出電壓，重復(fù)上述步驟，實(shí)現(xiàn)逆變器的控制。

本發(fā)明與現(xiàn)有單級式光伏離網(wǎng)逆變器相比，變壓器原邊只用一個開關(guān)管就能一級實(shí)現(xiàn)太陽能光伏逆變，開關(guān)管既能實(shí)現(xiàn)零電壓開通又可實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷，并且使隔離變壓器實(shí)現(xiàn)了雙向勵磁，同等功率下減小了變壓器體積；變壓器副邊的兩套高頻全波整流電路使得變壓器副邊繞組輸出的不對稱電壓得到有效利用，從而使逆變器的整體效率和可靠性進(jìn)一步提高；變壓器副邊的可控逆變開關(guān)管工頻交替導(dǎo)通、不存在直通問題；變壓器原邊并聯(lián)的諧振電容與變壓器原邊電感進(jìn)行諧振使得逆變器輸出/輸入間具有較高的電壓增益，并且可以通過改變原邊開關(guān)管的開關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)整，從而可以進(jìn)一步減小變壓器匝數(shù)比即減小變壓器的體積；其電路結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，效率高，容易控制，可靠性高，除可專門用于光伏離網(wǎng)小型逆變器外，也可推廣應(yīng)用到其他小型離網(wǎng)逆變器、車載逆變器、ups電源、變頻器、隔離升壓dc-ac變換器中。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明所述單級式光伏離網(wǎng)逆變器的主體結(jié)構(gòu)電路原理示意圖。

圖2為本發(fā)明所述單級式光伏離網(wǎng)逆變器的控制工藝流程圖。

圖3為本發(fā)明所述單級式光伏離網(wǎng)逆變器的電壓調(diào)制示意圖，其中uo為逆變器的輸出電壓。

圖4為本發(fā)明所述單級式光伏離網(wǎng)逆變器的工作波形圖，其中ugs1為第一開關(guān)管q1的驅(qū)動電壓，uds1為第一開關(guān)管q1漏源極之間的電壓，up為諧振電容cr兩端的電壓，ip為原邊電感l(wèi)p的電流。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

實(shí)施例：

本實(shí)施例所述單級式光伏離網(wǎng)逆變器的主體結(jié)構(gòu)包括反向截止二極管d、電容ci、諧振電容cr、第一開關(guān)管q1、續(xù)流二極管dq1、高頻變壓器1、第一高頻全波整流電路2、第二高頻全波整流電路3、第二開關(guān)管q2、第三開關(guān)管q3、濾波電容cf、濾波電感l(wèi)f、第一電壓采樣電路4、第一電流采樣電路5、第二電壓采樣電路6、第二電流采樣電路7、輸出電壓采樣電路8、反激電源9、控制單片機(jī)13、第一驅(qū)動電路18、第二驅(qū)動電路19和第三驅(qū)動電路20；輸入電壓ui經(jīng)過反向截止二極管d并由電容ci濾波之后作為后面電路的輸入，其中，輸入電壓ui為太陽能電池板組件的輸出電壓，反向截止二極管d用于防止反向電流流向太陽能電池板組件，電容ci用于吸收高頻變壓器1原邊電感l(wèi)p回饋的能量，同時起到濾波作用；高頻變壓器1的原邊電感l(wèi)p、諧振電容cr、第一開關(guān)管q1、續(xù)流二極管dq1電連接組成單管諧振電路，用于將濾波后的直流電逆變成高頻交流電；高頻變壓器1由原邊電感l(wèi)p、磁芯t、第一副邊電感l(wèi)s1、第二副邊電感l(wèi)s2、第三副邊電感l(wèi)s3、第四副邊電感l(wèi)s4連接組成，其中，磁芯t為帶有氣隙的磁芯，原邊電感l(wèi)p與第一副邊電感l(wèi)s1、原邊電感l(wèi)p與第二副邊電感l(wèi)s2、原邊電感l(wèi)p與第三副邊電感l(wèi)s3、原邊電感l(wèi)p與第四副邊電感l(wèi)s4的耦合系數(shù)均為0.5-0.9，第一副邊電感l(wèi)s1與第三副邊電感l(wèi)s3的繞制完全相同，第二副邊電感l(wèi)s2與第四副邊電感l(wèi)s4的繞制完全相同，高頻交流電施加在高頻變壓器1原邊電感l(wèi)p兩端，在高頻變壓器1副邊感應(yīng)出正負(fù)幅值不對稱的高頻交流電壓；單管諧振電路和高頻變壓器1用于將能量從原邊傳遞到副邊；第一高頻全波整流電路2由第一副邊電感l(wèi)s1、第二副邊電感l(wèi)s2、第一高頻整流二極管d1、第二高頻整流二極管d2電連接組成，用于對變壓器副邊的高頻交流電進(jìn)行整流；第二高頻全波整流電路3由第三副邊電感l(wèi)s3、第四副邊電感l(wèi)s4、第三高頻整流二極管d3、第四高頻整流二極管d4電連接組成，用于對變壓器副邊的高頻交流電進(jìn)行整流；第二開關(guān)管q2和第三開關(guān)管q3交替導(dǎo)通，用于實(shí)現(xiàn)工頻逆變，其中第二開關(guān)管q2在工頻正半周期內(nèi)導(dǎo)通，第三開關(guān)管q3在工頻負(fù)半周期內(nèi)導(dǎo)通；濾波電容cf和濾波電感l(wèi)f電連接組成濾波電路，用于對第二開關(guān)管q2和第三開關(guān)管q3工頻逆變后的高頻交流電進(jìn)行濾波，濾除高頻諧波獲得工頻220v交流電；第一電壓采樣電路4采集太陽能電池板組件的輸出電壓信號并送至控制單片機(jī)13，第一電流采樣電路5采集太陽能電池板組件的輸出電流信號送至控制單片機(jī)13，控制單片機(jī)13接收到采集來的太陽能電池板組件的輸出電壓和輸出電流信號進(jìn)行mppt控制；第二電壓采樣電路6采集第一開關(guān)管q1漏源極間的電壓信號并送至控制單片機(jī)13，在第一開關(guān)管q1當(dāng)前驅(qū)動信號上升沿到來之前，檢測第一開關(guān)管q1漏源極間的電壓是否為零來判斷當(dāng)前第一開關(guān)管q1是否實(shí)現(xiàn)零電壓開通；第二電流采樣電路7采集逆變器的輸出電流信號并送至控制單片機(jī)13，輸出電壓采樣電路8采集逆變器輸出電壓信號并送至控制單片機(jī)13，控制單片機(jī)13接收到采集來的逆變器輸出電流和輸出電壓信號進(jìn)行電壓電流反饋控制；反激電源9將太陽能電池板組件的輸出電壓降至三路相互隔離的+12v輸出和一路+5v輸出，第一路+12v輸出10的負(fù)極gnd1與太陽能電池板組件的負(fù)極電連接，為第一驅(qū)動電路18驅(qū)動側(cè)供電；第二路+12v輸出11的負(fù)極gnd2與第二開關(guān)管q2源極電連接，為第二驅(qū)動電路19驅(qū)動側(cè)供電；第三路+12v輸出12的負(fù)極gnd3與第三開關(guān)管q3源極電連接，為第三驅(qū)動電路20驅(qū)動側(cè)供電。+5v輸出的負(fù)極gnd1與太陽能電池板組件的負(fù)極電連接，為控制單片機(jī)13、輸出電壓采樣電路8輸出側(cè)、輸出電壓采樣電路8直流偏置、第一驅(qū)動電路18控制信號側(cè)、第二驅(qū)動電路19控制信號側(cè)、第三驅(qū)動電路20控制信號側(cè)供電；控制單片機(jī)13接收到第一電壓采樣電路4、第一電流采樣電路5、第二電壓采樣電路6、第二電流采樣電路7、輸出電壓采樣電路8采集的電壓電流信號，經(jīng)由mppt控制程序14、軟開關(guān)判斷程序15、電壓電流反饋控制程序16和pwm+pfm控制程序17共同生成第一開關(guān)管q1、第二開關(guān)管q2、第三開關(guān)管q3的控制信號，控制信號分別送至第一驅(qū)動電路18、第二驅(qū)動電路19、第三驅(qū)動電路20；第一驅(qū)動電路18接收到控制單片機(jī)13發(fā)來的第一開關(guān)管q1控制信號后經(jīng)放大驅(qū)動第一開關(guān)管q1；第二驅(qū)動電路19接收到控制單片機(jī)13發(fā)來的第二開關(guān)管q2控制信號后經(jīng)放大驅(qū)動第二開關(guān)管q2；第三驅(qū)動電路20接收到控制單片機(jī)13發(fā)來的第三開關(guān)管q3控制信號后經(jīng)放大驅(qū)動第三開關(guān)管q3。

本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)單級式光伏離網(wǎng)逆變器控制過程包括以下步驟：

(1)電路上電，單片機(jī)程序初始化，第一開關(guān)管q1采用pwm與pfm相結(jié)合的方式軟啟動、即給定第一開關(guān)管q1的初始開關(guān)頻率與初始導(dǎo)通時間讓第二開關(guān)管q2和第三開關(guān)管q3按工頻交替導(dǎo)通，使逆變器輸出電壓峰值達(dá)到311v；

(2)軟啟動完成后，檢測逆變器輸出電壓和電流信號，控制單片機(jī)13根據(jù)輸出電壓采樣電路8和第二電流采樣電路7采集到的逆變器輸出電壓和電流信號，調(diào)整第一開關(guān)管q1的調(diào)制信號，讓第二開關(guān)管q2和第三開關(guān)管q3按工頻半波交替導(dǎo)通，則逆變器輸出電壓按照工頻220v交流電壓的規(guī)律變化；逆變器輸出電壓的頻率由單片機(jī)程序設(shè)定；逆變器輸出電壓的正弦波調(diào)制按照面積等效原理進(jìn)行，當(dāng)逆變器輸出工頻電壓處于過零點(diǎn)前后相等的一段時間t0(在逆變器電路參數(shù)一定的情況下，t0的取值由第一開關(guān)管q1的開關(guān)頻率和驅(qū)動信號的占空比決定)內(nèi)時，固定第一開關(guān)管q1每一個開關(guān)周期驅(qū)動信號的頻率與占空比，通過改變接通周波數(shù)與斷開周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)逆變器的輸出，以減小電壓畸變率；當(dāng)逆變器輸出工頻電壓處于其他時間段時，通過pfm、pwm相結(jié)合的方式控制第一開關(guān)管q1驅(qū)動信號的頻率與占空比，使逆變器輸出電壓符合工頻正弦規(guī)律變化。

(3)當(dāng)逆變器輸出電壓不穩(wěn)定時，通過pfm控制方法控制第一開關(guān)管q1的驅(qū)動信號，穩(wěn)定逆變器的輸出電壓；輸出電壓采樣電路8、第二電流采樣電路7分別采集逆變器的輸出電壓、輸出電流信號并送至控制單片機(jī)13，經(jīng)過電壓電流反饋控制程序16與給定值比較、數(shù)字pid補(bǔ)償后，對第一開關(guān)管q1的驅(qū)動信號進(jìn)行pfm控制，若逆變器輸出電壓幅值不變，則保持第一開關(guān)管q1既定的調(diào)制信號，若逆變器輸出電壓幅值變大，則發(fā)出增大第一開關(guān)管q1開關(guān)頻率的信號，若逆變器輸出電壓幅值變小，則發(fā)出減小第一開關(guān)管q1開關(guān)頻率的信號，從而穩(wěn)定逆變器的輸出電壓幅值；

(4)通過檢測第一開關(guān)管q1開通前其漏源極間的電壓是否為零來判斷第一開關(guān)管q1是否實(shí)現(xiàn)零電壓開通，通過第一中斷ⅰ用pwm控制的方法控制其驅(qū)動脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)第一開關(guān)管q1的零電壓開通，該中斷的優(yōu)先級優(yōu)于其他中斷。在第一開關(guān)管q1當(dāng)前驅(qū)動信號上升沿到來之前，第二電壓采樣電路6采集第一開關(guān)管q1漏源極間的電壓信號并送至控制單片機(jī)13，若軟開關(guān)判斷程序15判斷第一開關(guān)管q1漏源極間的電壓不為零，則第一開關(guān)管q1沒有實(shí)現(xiàn)零電壓開通，進(jìn)入中斷，減小第一開關(guān)管q1控制信號的脈沖寬度基準(zhǔn)值，保持第二開關(guān)管q2、第三開關(guān)管q3的驅(qū)動信號不變，第一中斷ⅰ第一返回，等待下一次檢測。

(5)當(dāng)太陽能電池板組件的最大功率點(diǎn)發(fā)生偏移時，通過第二中斷ⅱ控制第一開關(guān)管q1控制信號的占空比，來調(diào)節(jié)逆變器及負(fù)載的等效阻抗與太陽能電池板組件的等效內(nèi)阻相等，以實(shí)現(xiàn)mppt，第二中斷ⅱ的優(yōu)先級次于第一中斷??；第一電壓采樣電路4、第一電流采樣電路5采集到太陽能電池板組件的輸出電壓、輸出電流信號并送至控制單片機(jī)13，每隔n秒進(jìn)入一次第二中斷ⅱ，n的取值由程序設(shè)定，mppt控制程序14在上一次進(jìn)行mppt控制時記錄的特征信息的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行mppt控制，直至逆變器工作在最大功率點(diǎn)，第二中斷ⅱ返回；

(6)判斷逆變器是否需要停止工作，若逆變器需要停止工作，則封鎖輸出第一開關(guān)管q1、第二開關(guān)管q2、第三開關(guān)管q3的驅(qū)動信號；若逆變器不需要停止工作，則重新逆變器輸出電壓，重復(fù)上述步驟，實(shí)現(xiàn)逆變器的控制。

本實(shí)施例所述單級式光伏離網(wǎng)逆變器的工作過程包括以下階段：

每工頻半個周期內(nèi)，用pfm、pwm結(jié)合的控制方法調(diào)制輸出電壓波形，工頻正負(fù)半波對稱且錯開180°，濾波后獲得工頻220v交流電壓波形，以下為每個開關(guān)周期的工作過程：

t0-t1時段：在t0時刻，第一開關(guān)管q1的驅(qū)動電壓ugs1變?yōu)楦唠娖?，此時原邊電感l(wèi)p的電流為負(fù)，第一開關(guān)管q1不導(dǎo)通，原邊電感l(wèi)p通過續(xù)流二極管dq1和電容ci續(xù)流，第一開關(guān)管q1漏源極間的電壓為0，到t1時刻，原邊電感l(wèi)p的電流變?yōu)?，第一開關(guān)管q1導(dǎo)通，第一開關(guān)管q1實(shí)現(xiàn)零電壓開通，此時段第一副邊電感l(wèi)s1和第一高頻整流二極管d1工作或者是第三副邊電感l(wèi)s3和第三高頻整流二極管d3工作；

t1-t2時段：輸入電壓ui為原邊電感l(wèi)p充電，原邊電感l(wèi)p的電流逐漸增加，到t2時刻，第一開關(guān)管q1的驅(qū)動電壓ugs1變?yōu)榈碗娖?，第一開關(guān)管q1關(guān)斷，此時段第一副邊電感l(wèi)s1和第一高頻整流二極管d1工作或者是第三副邊電感l(wèi)s3和第三高頻整流二極管d3工作；

t2-t3時段：諧振電容cr為原邊電感l(wèi)p充電，原邊電感l(wèi)p的電流繼續(xù)增加，到t3時刻，諧振電容cr的電壓降為0，原邊電感l(wèi)p的電流增加到最大，此時段第一副邊電感l(wèi)s1和第一高頻整流二極管d1工作或者是第三副邊電感l(wèi)s3和第三高頻整流二極管d3工作，第一副邊電感l(wèi)s1或第三副邊電感l(wèi)s3兩端電壓幅值降低；

t3-t4時段：原邊電感l(wèi)p反向?yàn)橹C振電容cr充電，諧振電容cr的電壓反向增大，到t4時刻，原邊電感l(wèi)p的電流下降為0，諧振電容cr的電壓反向增加到最大，此時段第二副邊電感l(wèi)s2和第二高頻整流二極管d2工作或者是第四副邊電感l(wèi)s4和第四高頻整流二極管d4工作，第二副邊電感l(wèi)s2或第四副邊電感l(wèi)s4兩端電壓幅值升高；

t4-t5時段：諧振電容cr為原邊電感l(wèi)p反向充電，到t5時刻，諧振電容cr的電壓變?yōu)?，原邊電感l(wèi)p的電流反向增加到最大，此時段第二副邊電感l(wèi)s2和第二高頻整流二極管d2工作或者是第四副邊電感l(wèi)s4和第四高頻整流二極管d4工作，第二副邊電感l(wèi)s2或第四副邊電感l(wèi)s4兩端電壓幅值降低；

t5-t6時段：原邊電感l(wèi)p為諧振電容cr反向充電，諧振電容cr的電壓逐漸增加，到t6時刻，諧振電容cr的電壓增加到與電容ci的電壓相等，第一開關(guān)管q1漏源極間的電壓為0，此時段第一副邊電感l(wèi)s1和第一高頻整流二極管d1工作或者是第三副邊電感l(wèi)s3和第三高頻整流二極管d3工作，第一副邊電感l(wèi)s1或第三副邊電感l(wèi)s3兩端電壓幅值升高；

t6-t7時段：原邊電感l(wèi)p通過續(xù)流二極管dq1和電容ci續(xù)流，第一開關(guān)管q1漏源極間的電壓為0，到t7時刻，第一開關(guān)管q1的驅(qū)動電壓ugs1變?yōu)楦唠娖?，此時原邊電感l(wèi)p的電流為負(fù)，第一開關(guān)管q1不導(dǎo)通，此時段第一副邊電感l(wèi)s1和第一高頻整流二極管d1工作或者是第三副邊電感l(wèi)s3和第三高頻整流二極管d3工作。