用于光伏直流微电网的变换器控制策略研究
摘要
随着全球煤炭、石油等传统能源日益枯竭和环境恶化的问题日益严重，大力开发绿
色环保的新能源和推动分布式发电技术已经迫在眉睫。基于光伏发电的直流微电网由于
其对光伏电源、储能单元以及负载具备较好的兼容性，降低了分布式光伏电源的间歇性
对配电网的影响。而功率变换器作为直流微电网的核心装置，不仅要对系统能量进行合
理分配，还要满足维持系统稳定的要求。因此，本文以用于独立光伏直流微电网的系统
功率变换器为研究对象进行探讨，系统功率变换器由用于实现光伏电池最大功率点追踪
的Boost变换器、储能单元的双向Buck/Boost变换器以及交流负载的三相DC/AC变换
器组合构成。
根据系统的控制要求，本文采用集中式控制策略作为系统功率变换器的整体控制方
案，确保系统在不同工作模式之间进行平滑切换以实现能量在光伏电池、储能单元以及
负载之间的协调分配，提高了光伏直流微电网的稳定性和可靠性。针对传统最大功率点
追踪(MaximumPowerPointTracking，MPPT)算法存在追踪速度和稳态精度相矛盾以及
外界环境突变时出现追踪方向误判的问题，本文采用一种基于β参数的变步长MPPT算
法予以解决。针对双向Buck/Boost变换器采用基于双PI控制器时的闭环控制存在动态
响应慢和抗扰动能力差的问题，同时为了提高系统抑制直流母线电压波动的能力，本文
将自抗扰控制器引入到双向Buck/Boost变换器的闭环控制中。为了系统能量在直流母线
和交流负载之间的稳定传输，对三相逆变器进行建模并设计了电压电流双闭环的控制策
略，确保其在系统负载发生变化时依然具备良好的动态性能和鲁棒性；针对逆变器采用
正弦脉宽调制时对直流侧电压利用率过低的问题，本文分析了两种空间矢量脉宽调制
(SpaceVectorPulseWidthModulation，SVPWM)方法，并建立了两者的等效关系。
搭建基于STM32F407ZGT6的硬件实验平台并进行相关实验测试，将实验结果与理
论分析、仿真结果进行对比分析，验证本文所研究的用于独立光伏直流微电网的系统功
率变换器拓扑结构以及控制策略的合理性和有效性。
关键词：光伏直流微电网；最大功率点追踪；双向Buck/Boost变换器；自抗扰控制；空
间矢量脉宽调制
用于光伏直流微电网的变换器控制策略研究
ABSTRACT
Withtheincreasingdepletionofcoal,oilandothertraditionalenergyandtheworsening
oftheenvironmentintheworld,itisurgenttovigorouslydevelopgreenandenvironmentally
friendlynewenergyandpromotedistributedpowergenerationtechnology.TheDCmicrogrid
basedonphotovoltaicpowergenerationreducestheinfluenceofintermittencyofdistributed
photovoltaicpoweronthedistributionnetworkduetoitsgoodcompatibilitywithphotovoltaic
power,energystorageunitandload.AsthecoredeviceofDCmicrogrid,systempower
converternotonlyneedstodistributesystemenergyreasonably,butalsoneedstomeetthe
requirementsofmaintainingsystemstability.Therefore,thispapertakesthe