基于单相光伏并网逆变器的有源储能电容变换器研究(2)
存挑战。因此，大力研究和发展太阳能等新能源是解决能源危机的有效途径[1]
。
1．1 课题研究背景及意义
1.1.1 全球能源利用现状以及环境影响
化石燃料的过度使用，对自然环境造成了不可想象的创伤。自工业革命以来，人
类开采各类非可再生能源的进程加快。在能源结构更替的条件系，世界经济与社会水
平得到了高速的发展，但与此同时，人类过于频繁的活动也极大地影响了全球二氧化
碳排放量和全球气候。据气象学家估计，仅人类使用化石燃料所产的二氧化碳就已超
过陆地植物每年经光合作用固定二氧化碳排放量，这严重破坏了自然界的二氧化碳循
环平衡，同时对保护地球的臭氧层造成了一定的破坏。
由于非可再生能源在地球的储藏量是有限的，为了人类的未来，研发新能源技术
已迫在眉睫。光伏发电技术对新能源的研发意义重大。
1.1.2 新能源与光伏发电技术
面对能源危机问题，世界各国都在大力倡导发展新能源技术。正因为新能源具备
绿色、环保、无噪声等特点，尤其是太阳能，所以才备受科研人员关注。
利用太阳能发电的技术被称为光伏发电技术（ ic Photovolta Generate y Electricit
y log Techno ） 。根据光生伏特效应原理，人类研制出了能够将太阳能转化为电能的光
伏电池，这标志着光伏发电时代的到来。随着人类对这一技术不断深入地研究，形成
了如今较为成熟的光伏发电技术。由于太阳能电池具有安全可靠、无噪声、绿色环保等特点，光伏发电技术广泛应用于各个领域阶层，小到家庭用户独立发电系统，大到
航天航空电源。拓扑结构、控制技术、光伏电池是体现光伏发电技术的三个主要方面，
也是太阳能作为新能源被进一步开发利用的研究领域[2]
。
光伏电池组、控制器和逆变器构成了一套相对完整的光伏发电系统，在实际工程
应用中，还需要根据实际情况增加例如保护电路等附加电路结构。
1.1.3 国内外光伏技术发展现状
（1）国外光伏发电技术研究热点
光伏电池是光伏发电系统中最核心部件之一，目前在实际应用中需要解决两个
难点：一是较低的光电转换效率；二是较高的生产成本。在生产光伏电池的过程中，
需要消耗大量的硅材料，同时大量的能源需要投入到工业生产中，即使光电技术研究
得再透彻，在生产源头就提前消耗大量能源，这是得不偿失的。因此，研究高转换效
率、低制造成本的光伏电池成为了光伏领域的一大研究热点[3]
。
此外，对逆变技术的研究也成为了提高光伏发电效率一块热门领域。光伏电池组
所产生的电能为直流电能，但最普遍的用电负载是交流负载。直流电转换为交流的过
程是必不可少的，这就需要逆变器作为中间桥梁。
逆变器的逆变输出电压电流须小于一定谐波含量，同时能够很好的跟踪公共电网
电压，这样才能够并网使用。而对于独立发电情况下，逆变器的安全可靠运行是首要
问题，特别需要注意的是“孤岛效应”的防护。另外，在光伏并网逆变系统中，直流
变交流会引起光伏电池电压在一定范围内波动，从而影响最大功率点跟踪（Maximum
Power int Po Tracing ——以下简称MPPT ）算法的效果[3]
。
（2）我国光伏发电技术进展
我国对于光伏发电技术的研究起步较晚，但在近二三十年，我国对光伏发电技术
各方面投入大量人力、物力进行研究，在晶体硅高效电池、非晶硅薄膜电池、碲化镉
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