单相多功能并网逆变器主要针对家庭应用。 现有单相系统中的多功能 并 网 逆 变 器 主 要 是 一 些 以PV 电池为基础并复合了谐波 / 无功电流补偿或电压跌落 / 骤升 / 中断补偿等功能的并网逆变器 。

在分析多功能并网逆变器之前，有必要简要介绍一下现有 PV 并网逆变器的一些基本情况。 PV 系统中电力电子变流器的主要功能是将 PV 电池输出的直流电变换为交流电并注入电网。 高效率和低成本是 PV 并网逆变器设计所要考虑的主要问题。 通常，PV 并网逆变器主要分为两级和单级 2 类。 两级并 网 系 统 分 别 由 DC / DC 和 DC / AC 功 率 变 换 器 组成，而单级并网系统则仅含有 DC / AC 变换器。 对于两级并网系统，DC / DC 功率变换器级利用 Boost 电路将 PV 电池的直流电压提升到大于并网点电压幅值的水平，并实现最大功率点跟踪 MPPT(MaximumPower Point Tracking)。 而 DC / AC 逆变器级用于控制注入电网电流的幅值和波形。 两级功率变换对直流电压的要求低，只需要较低的直流电压即可实现并网功能，但是需要更多的电路元件，和单级并网逆变器相比存在低效率、高成本和大尺寸的不足。 另一方面，单级系统虽然所需元器件少、效率高，但是需要在 DC/ AC 控制中同时完成 MPPT、并网逆变、与电网电压同步等功能，控制相对复杂一些，且对直流电压要求高。 虽然两级和单级 PV 系统各具优势，但是单级 PV 系统以其优良的性价比得到了更多的应用 。

有研究提出了一种基于单相全桥的单级多功能并网逆变器。 整个单相系统由 PV 电池、直流滤波环节、直流控制开关 S1、直流稳压电容 Cdc、单相全桥、滤波电感 Ls、单相配电网、负荷、负荷开关 S2 和控制器构成。

拓扑能实现 PV 电池的并网和谐波电流的补偿。当负荷开关 S2 闭合后，电网和并网逆变器均可向负荷供电。 若负荷较小，并网逆变器输出的过剩电力注入电网;若负荷较大，并网逆变器输出功率不足的部分由电网供给。 值得指出的是:当负荷为整流负荷等非线性负荷时，可以通过控制器的调节作用改变并网逆变器的输出电流，使其提供所需补偿的谐波电流，使得电网支路的电流 is 仅为正序基波分量，即并网逆变器可起到并联有源电力滤波器 APF(Active Power Filter)的作用。有研究利用半桥代替全桥，多功能并网逆变器拓扑。虽然该拓扑用电容代替了功率器件，降低了系统的成本，但是半桥上 2个串联电容的均压却需要额外的控制策略 。但这类拓扑具有 3 个明显的缺陷:

a. 由于 PV 输出功率具有较大的波动性，这类多功能并网逆变器只能稳定地工作于并网运行模式。拓扑工作于离网运行模式，当PV 电池输出功率大于负荷的额定功率时，负荷两端电压将升高，当 PV 电池输出功率小于负荷的额定功率时，负荷两端电压将降低，即终归难以稳定地运行在额定电压附近 。

b.拓扑采用的是 L滤波器，滤波性能较差，要求电感值 Ls 较大,但 Ls 越大会导致滤波电感的体积和成本相应地增加。c. 这种拓扑没有隔离作用，注入电网的直流和谐波分量容易影响电网中的其他设备，尤其是可能导致变压器的直流偏磁或饱和 。

有研究提出的单级多功能并网逆变器拓扑可有效克服以上3个缺陷。该拓扑在直流侧引入储能装置并省去了直流滤波和二极管 VD1、VD2，用 LC 滤波器代替 L 滤波器，并在滤波环节和系统之间引入隔离变压器环节。单相微电网系统。 当并网开关闭合时，整个系统处于并网运行模式，PV 输出功率首先供给负荷，过剩的功率注入电网或向储能电池充电;相反，不足的功率由电网或储能电池提供。 当并网开关断开时，通过控制电池的充放电，可以吸收系统的过剩功率或补偿系统的不足功率，使得负荷两端电压维持在额定值附近。 此外，正如前面分析的那样，当系统处于并网运行模式时 ，可以通过控制并网逆变器的输出电流，补偿非线性负荷的谐波电流，从而实现APF的作用 。