单相变换器直流侧均存在二倍频电流纹波,对光伏、电池、燃料电池、LED电源等产生负面影响。直流侧电解电容常被用于单相变换器中消除直流侧电流纹波,但是电解电容具有体积大、寿命短、损耗大等问题,因而采用薄膜电容的有源功率解耦技术引起研究人员越来越多的关注。本文以课题组前期提出的新型功率解耦拓扑为基础,提出新型的控制策略以及其它新型功率解耦拓扑,并进行算法优化设计,以便于有源功率解耦技术在光伏、储能电池等领域得到更好的使用。主要工作及创新点如下:1.本文通过梳理现有文献,归纳出四种普遍适用的功率解耦拓扑构造方法,可为后续设计新型拓扑提供参考。此外,本文分析了课题组前期提出的Boost型功率解耦电路消除二倍频脉动功率的工作原理,并对变换器的无源器件进行了参数设计。2.基于Boost型功率解耦电路,本文提出了一种新型控制算法,使Boost型拓扑可以同时实现无功功率和功率解耦控制,并针对无功运行的场景进行了参数优化设计,计算表明考虑无功功率控制时,解耦电容容值要增加8.3%。使用该算法后拓扑可应用在储能电池领域,使其作为分布式能源响应未来智能电网的调度命令。3.从拓扑结构的角度出发,本文构造了一种新型的Buck型有源功率解耦拓扑,并详细分析了其工作原理,使用容值较小、寿命较长的薄膜电容替代了大容量的电解电容以实现功率解耦。在所设计的3k W逆变器中,将传统单相全桥逆变器所需的2m F电容缩减到330μF。通过修改控制算法,Buck型功率解耦电路也可实现动态无功功率控制。4.本文搭建了基于RT-LAB的半实物仿真平台,结合硬件在环和DSP技术,对比分析验证了所提新型功率解耦拓扑结构的有效性,以及所提无功功率控制策略的可行性。通过搭建小功率单相逆变器实物平台,初步验证了Boost型功率解耦拓扑的有效性。