伴随着全球光伏产业的持续升温以及各国对中小功率光伏发电系统直接并网的许可，光伏发电系统在住宅及楼宇以及别墅等场所应用越来越多，比如别墅太阳能发电系统。家庭光伏能源系统是并离网一体光伏发电系统，它既可并网运行,亦可离网运行，当其应用于住宅或者楼宇时，相对并网系统安全性更高，当公共电网发生故障时，可离网给本地负载供电。同时，可以选择性地并网以减缓对电网的冲击，减小三相电网的不平衡。

 

家庭光伏能源系统由光伏电池、锂电池以及单相公共电网共同组成一个多端口供电网络，保证家庭负载的不间断供电，别墅太阳能发电系统亦是由这些组成。光伏发电系统优先满足别墅太阳能发电系统及其他用户的自身电力需求。在光伏发电量盈余或者不足的情况下，首先由锂电池来平抑功率波动。当光伏电池和锂电池都达到限制条件时，再由公共电网支撑进行能量管理。

 

锂电池侧变流器可以工作Boost模式或者Buck模式。图1给出了该变流器的控制框图。当电路工作在Boost模式时，控制目标是维持直流母线电压恒定，采用直流母线电压外环，锂电池反向电感(L₄)电流内环的双闭环来完成控制目标；当电路工作在Buck模式时，采用锂电池电压外环，锂电池电感电流内环的双闭环来完成控制目标。当锂电池出口电压小于给定值时，电压外环输出饱和，设定电压外环输出饱和值为恒流充电电流给定值，使得锂电池开始阶段恒流充电，等到锂电池电压达到给定值后，电压外环退饱和，开始起到调节作用，维持锂电池出口电压恒定，此时电池充电转化为恒压浮充阶段。

图:1：电池侧Buck-Boast电路控制框图      图2：负载侧全桥逆变器控制框图

 

负载侧变流器采用双极性调制的全桥逆变器结构。图2给出了该逆变器的控制框图。当全桥逆变器工作在独立逆变模式时，控制目标是输出220 V交流电压给别墅太阳能发电系统交流负载供电，采用输出电压有效值外环，输出电压瞬时值中间环，输出滤波电感(L₂，L₃)电流内环的三闭环控制。当全桥逆变器工作在并网模式时，采用中间直流母线电压外环，输出滤波电感电流内环的双环控制，在调制前加入电网电压前馈控制以减轻PI调节器负担。