1. ?設計需求分析

->?功率等級：1500V100kW，適用于高功率組串式光伏并網逆變系統。

->?輸入電壓范圍：根據光伏組件的配置，通常在1000V-1500V DC之間。

->?輸出電壓：額定輸出230Vac，額頻率50Hz，接入系統 3W+N+PE。

->?并網要求：符合電網標準，具備低諧波失真（THD<5%）。

2. ?拓撲結構選擇

三電平Boost+I型逆變：

        1500V光伏系統的直流母線電壓（通常1000-1500V）較傳統1000V系統顯著提升，對前級BOOST拓撲提出更高要求；開關器件電壓應力高，兩電平BOOST中，開關管需承受接近母線電壓的應力（如1500V系統需選耐壓≥1700V的器件），導致器件成本高、選型受限（僅能選高壓MOSFET或IGBT）。效率與功率密度矛盾，高壓場景下，若采用兩電平，需增大開關頻率以降低電感體積，但高頻會增加開關損耗；若降低頻率，電感體積增大，功率密度下降。結合上述分析選用3電平BOOST拓撲，每個3電平BOOST做成20KW的MPPT模塊，每臺100KW的逆變器配備5個MPPT模塊；這樣可以兼顧成本控制、提高功率密度設計、降低維護難度。

         1500V光伏系統后級選擇I型三電平拓撲的核心原因是其通過降低器件電壓應力、高頻化設計、諧波優化及大功率適配性，解決了兩電平拓撲在高電壓場景下的效率、體積與可靠性瓶頸。盡管三電平結構比兩電平復雜，但其在大功率（≥100kW）、高電壓（1500V）場景下的綜合優勢（效率提升0.8%-1.5%、體積減小30%-50%、THD降低30%以上）使其成為1500V光伏系統的主流后級逆變選擇，尤其在大型地面電站和高效組串式逆變器中廣泛應用。

3. ?控制策略

->MPPT（最大功率點跟蹤）?：MPPT采用固定電壓擾動法，實現太陽能最大功率跟蹤；

->SVPWM調制：采用空間矢量控制SVPWM生成高質量的正弦波。

->鎖相環（PLL）：實現與電網的同步，確保輸出頻率和相位與電網一致。

->DQ控制：利用坐標變換，將三相交流量變換成DQ變量，實現有功無功的精準控制。

4. ?BOOST實現最大功率跟蹤MPPT

A ->固定電壓擾動法

先給定電壓Uref=Uo，然后計算光伏面板的功率P1；接著給定電壓Uref=Uo+△U，然后計算光伏面板的功率P2；接著給定電壓Uref=Uo-△U，然后計算光伏面板的功率P3；通過比較P1、P2、P3，找出最大的功率點，然后將給定值Uref=Upmax；如此反復循環最終就能找到了光伏面板的最大功率點；程序代碼如下：

B ->三電平BOOST控制實現

 為了簡單化三電平BOOST的驅動，直接將BOOST上下管的驅動信號給成同一信號，使用PSIM仿真軟件搭建MPPT系統，如下：

仿真波形如下：

5.  并網逆變實現

A->三相PLL鎖相環算法實現

基于同步旋轉坐標系的PLL（dq-PLL），算法流程圖如下：

dq-PLL算法如下：

使用PSIM仿真軟件搭建基于同步旋轉坐標系的PLL如下：

仿真波形：

B->逆變控制算法

逆變控制采用DQ坐標變換，將三相電壓電流交流量變換成DQ直流量，然后對DQ直流量進行PI控制，最后將DQ控制的輸出進行逆變換，生成三相SPWM；

C->驅動算法

逆變驅動算法使用空間矢量SVPWM控制，有夠有效提高母線電壓利用率，提高逆變整體效率；SVPWM實現代碼如下：

 D->逆變系統仿真

結合同步旋轉坐標系的PLL（dq-PLL）、DQ坐標變換PI控制、驅動空間矢量SVPWM，使用PSIM仿真軟件搭建逆變系統如下：

仿真波形可以看到逆變母線穩定在給定的1000V，PLL鎖相準確跟蹤電網，逆變并網電流穩定正常并網。

6. MPPT+I型三相逆變系統仿真

上面已經單獨實現了三電平MPPT和I型逆變并網功能，只要將MPPT輸出接到逆變系統的Vbus輸入即可實現完整的100KW光伏并網逆變器；由于10路MPPT對電腦仿真內存要求太高，本仿真只搭建了兩路的MPPT模塊：

仿真波形：

7. ?總結

       本文先從1500V100KW光伏并網逆變器拓撲選擇講起，提出了三電平BOOST模塊化設計，方便整個系統維護以及后續系統擴容升級；接著分析了三電平I型逆變拓撲在1500V系統的優勢，進而對三相交流量進行坐標變換，通過dq-PLL鎖相，然后進行DQ分離有功無功控制，最后將DQ輸出量進行逆變換，將變換量進行SVPWM計算，生成SVPWM驅動，實現了整個100KW光伏并網逆變器的系統仿真。