光伏电瓶的理想模型可由下式表示：
其中，vt为电瓶板热电势。
图3叙述在特定光照条件下电瓶板的伏安特点。阴影部份是电瓶板在相应条件下所才能输出的最大功率。太阳能电板板在高输出电流区域，具有低电阻特点，可以视为一系列不同等级的电流源；在低输出电流区域内，该电源有高电阻特点，可以视为不同等级的电压源。电流源与电压源的交汇处便是电瓶板在相应条件下的最大输出功率。在电瓶板的体温保持不变的情况下，这个极大功率值会随着光照硬度的变化而变化，最大功率跟踪要求才能手动跟踪电瓶板的工作在输出功率极大的条件。
太阳能控制器电路拓扑
图4为太阳能控制器的电路拓扑结构，从原理上说是以及升压混频器，通过调整开关元件S的信噪比，调节电瓶板的等效负载阻抗，实现对电瓶板的最大功率跟踪功能。
最大功率跟踪方式
最大功率跟踪技术有两种技术路线：其二是CVT技术，控制电瓶组件端口电流近似模拟最大功率跟踪，这些方式原理简单并且跟踪精度不够；其一是MTTP技术，实时监测光伏阵列输出功率，通过调整阻抗的方法满足最大功率跟踪。目前，太阳能逆变器厂家广泛采用的MPPT技术。目前，常用的MTTP方式有两种。
（A）干扰观测法（P&O）：
干扰观测法每隔一定时间降低或降低电流，通过观测功率变化方向，来决定下一步的控制讯号。假如输出功率降低，这么继续根据上一步电流变化方向改变电流，假若测量到输出功率增大，则改变电流变化的方向，这样光伏阵列的实际工作点才能渐渐接近当前最大功率点。若果采用DC/DC变换器实现MPPT控制，在具体施行时应通过对转矩施加扰动来调节光伏阵列输出电流或电压，进而达到跟踪最大功率点的目的。假若采用较大的步长对信噪比进行”干扰”，这些跟踪算法可以获得较快的跟踪速率，但达到稳态后光伏阵列的实际工作点在最大功率点附近振荡幅度比较大，导致一定的功率损失，采用较小的步长则刚好相反。
B）浊度增量法（INC）：
光伏电瓶在最大功率点Pm处dP/dU=0，在Pm两端dP/dU均不为0。
要使输出功率最大，必须满足（4）式，使阵列的浊度变化率等于负的浊度值。首先假定光伏阵列工作在一个给定的工作点电压源和电流源的功率怎么求，之后取样光伏阵列的电流和电压，估算Δv=v(n)-v(n-1)和Δi=i(n)-i(n-1)，其中(n)表示当前取样值，(n-1)为前一次的取样值；假如Δv=0，则借助Δi的符号判定最大功率点的位置；假如Δv≠0，则根据Δi/Δv+I/V的符号判定。
这些跟踪法最大的优点是当光伏电瓶的光照硬度发生变化时，输出端电流能以平稳的形式跟随其变化，电流波动较扰动观测法小。缺点是其算法较为复杂，对硬件的要求非常是对测量器件的精度要求比较高，因此整个系统的硬件成本会比较高。
太阳能逆变器及其工作原理
太阳能逆变器的电路拓扑如图5所示，5-a)是三相并网逆变器电路拓扑，5-b)是单相并网逆变器电路拓扑。从电路拓扑结构上看属于电流型控制逆变电路。从控制形式上属于电压控制型电路。
电路的基本工作原理以图6的三相光伏逆变电路剖析。
根据正弦波和扩频比较方法对S1-S4进行控制，交流侧AB处形成SPWM波uAB，uAB中富含基波份量和高次纹波，在LS的检波作用下高次纹波可以忽视，当uAB的频度与电网一致时，is也是和电网一致的正弦波。在电源电流一定的条件下，is的幅值和相位仅有uAB的基波的幅值和相位决定，这样电路可以实现检波、逆变以及无功补偿等作用。图7所示是电路的运行向量图，其中7-a)是检波运行，7-b)是逆变运行，7-c)是无功补偿运行，7-d)是Is超前φ角运行。三相光伏逆变器工作在7-b)状态。
电路的基本控制方式
光伏逆变器对于功率质数有较高要求，为了确切实现高功率质数逆变，须要对输出电压进行控制，一般的电压控制方法有两种：其二是间接电压控制，亦称为相位幅值控制电压源和电流源的功率怎么求，根据图7的向量关系控制输出电压，控制原理简单，但精度较差，通常不采用；其一是直接电压控制，给出电压指令，直接采集输出电压反馈，这些控制方式控制精度高，确切率好，系统鲁棒性好，得到广泛应用。
监控保护单元简介
监控保护单元的主要作用有：
光伏并网系统作为接入电力系统的装置，须要设定合理的保护举措保护发电设备的安全以及电网的安全；
孤岛效应会形成好多不良影响，光伏系统作为分布式发电系统的典型代表，怎么确切测定孤岛效应也是监控保护单元的重要作用；
太阳能光伏电厂尤其是大规模的光伏电厂常常建设在沙漠和无人区，智能电量管理和系统状况检查上报也是光伏发电系统须要重点考虑的诱因。
并网保护装置
并网保护装置主要实现以下保护功能：低电流保护、过电流保护、低频率保护、国频度保护、过电压保护以及孤岛保护策略等内容。一般小型光伏电厂须要设置冗余保护装置，保证系统故障时及时处理。
孤岛测量技术
孤岛效应是指并网逆变器在电网断电时，并网装置一直保持对失压电网中的某一部份线路继续供电的状态。当电网的某一区域处于光伏发电的孤岛状态时，电网将不再控制这个电力孤岛的电流和频度。孤岛效应会对光伏发电系统与电网的重联接制造困难，同时可能导致电气器件以及人身安全害处，因而孤岛效应必须防止。目前常用的孤岛效应测量方式主要有两种，分别是被动测量方式和主动式检查方式。
(A)被动式孤岛测量：
孤岛的发生和电网脱离时的负载特点及与电网之间的有功和无功交换有很大的关系。电网脱离后有功的波动会造成光伏系统端口电流的变化，无功的波动会造成光伏系统输出频度的变化。电网脱离后，假如有功或则无功的波动比较显著，通过检测并网系统的端口电流或则输出频度就可以检测到孤岛的发生，这就是被动式孤岛测量方式的原理。但是在电网脱离后，假如有功和无功的波动都很小，此时被动式检查方式就存在检查盲点。
（B）主动式孤岛测量：
主动式孤岛检查方式中用的比较多的是主动频移法（AFD），其基本原理是在并网系统输出中加入频度扰动，在并网的情况下，其频度扰动可以被大电网校准回去，但是在孤岛发生时，该频度扰动可以使系统显得不稳定，进而监测到孤岛的发生。这类方式也存在”检测盲点”，在负载品质质数比较高时，若电流幅值或频度变化范围大于某一值，系统未能测量到孤岛状态。另外，频度扰动会造成输出电压波形的畸变，同时剖析发觉，当须要进行电能质量整治时，频度的扰动会对纹波补偿疗效导致较严重的影响。
智能电量管理及系统状况监控系统
小型光伏电厂因为地处偏僻地区，经常为无人值守电厂。为了确切计量电厂的电能输出及系统运行状况须要筹建智能电量管理及系统状况监控系统。系统常常基于计算机数据处理平台以及互联网技术将分散的发电系统信息搜集到集中控制中心进行数据剖析处理工作，这部份的工作原理及系统结构在本文中不在阐述。
结语
本文主要介绍了光伏并网系统的结构，剖析了其主要组成部件的系统框图、功能。给出了最大功率跟踪的基本原理，剖析了光伏逆变器的主要电路拓扑结构及控制方法。太阳能光伏发电技术作为有可能彻底改变人们生活的朝阳技术，拥有美好的未来，让我们共同期盼光伏技术在今天为人类做出更大的贡献。
