10kW光伏并网逆变器的电路拓扑与选型分析

本文对10kW 光伏并网逆变器进行设计.介绍其体系结构与电路拓扑,重点阐述其硬件设计。     

125kW户外型光伏并网逆变器主电路模块化设计

125kW光伏并网逆变器中的主电路模块将三相IGBT集中布置在同1个散热器上,采用1个风机进行散热,同时只采用1组膜电容和1片母线进行模块化设计,并将IGBT驱动板、驱动转接板、DSP板及其转接板和数据采集板均集成在模块化的主电路中,主电路模块化之后,预留出直流输入接口和交流输出接口用于交直流接线,控制线路采用快速插拔结构。模块化设计的主电路模块体积更小更紧凑,安装、拆卸和维护都更为方便,并能够有效降低整机的硬件成本和维护成本。模块的散热效率同时也得到了有效提高,能够为独立的风道设计提供方便。整机运行的稳定性和可靠性均得到提高。     

单相高可靠并网逆变器电路拓扑

针对传统桥式并网逆变器存在桥臂功率开关管的直通问题,提出了一族单相高可靠并网逆变器电路拓扑。所提并网逆变器是由高可靠性单元相互组合而成。分析了双极性和单极性调制高可靠并网逆变器的工作原理,归纳出了高可靠并网逆变器的构成原则。以单极性双降压全桥并网逆变器为例进行了仿真验证。比较分析了传统并网逆变器和所提高可靠并网逆变器。分析结果表明：双降压半桥并网逆变器适合110~120 V电网电压场合,而全桥型高可靠并网逆变器适合220~240 V电网电压场合。     

10kW光伏并网逆变器控制系统设计

介绍了光伏并网逆变器的设计要求与拓扑选型,以及硬件与控制算法的设计。     

基于DSP的H6拓扑非隔离光伏并网逆变器的研究

设计了一种以金属氧化物场效应管(MOSFET)为功率开关器件,DSP2812为控制芯片的基于H6拓扑的非隔离光伏并网逆变器。通过原理分析可知,该逆变器具有较宽的负载范围、较低的对地剩余电流和输出电流畸变、恒定的共模电压等优点。所设计的400 W装置试验结果表明,该逆变器还具有较高的转换效率,最大转换效率可达98%以上。     

单相光伏并网逆变器的控制策略研究及实现

针对光伏并网系统的特点,分析其工作原理,计算了输出端电感进行.提出了光伏阵列并网发电的设计和控制方案,建立了系统控制模型.运用电网电压前馈和电流跟踪技术,实现了网侧电流止弦化且为单位功率因数.最后通过实验验证了该方案的正确性.     

单相非隔离光伏并网逆变器拓扑推演与分析

针对单相非隔离光伏并网逆变器具有的漏电流问题,对单相非隔离半桥型和全桥型两大类拓扑进行拓扑演化推导,建立了一个桥式拓扑演化网络,研究分析了单相非隔离光伏并网逆变器拓扑的特点,明确了拓扑之间的相互联系,总结出各种桥式拓扑之间的演化规律。并利用总结出的演化规律推导出一种新型拓扑,进一步证明了所提出的演化规律。最后通过PSIM仿真软件进行验证,证明了所提出新型拓扑所具有的漏电流抑制功能的有效性和演化规律的正确性。     

光伏并网逆变器的研究

对光伏并网中的双向逆变器控制系统进行了理论探讨;利用小信号分析法得出系统电压和电网电流的数学模型,设计出使光伏并网双向逆变器稳定的控制方案和选择相应参数的方法;最后,将研制出的光伏并网双向逆变器与电力系统连网,通过实验验证了该双向逆变器系统模型的可行性,对于开发和研究光伏并网逆变器的产品具有实用价值.     

光伏系统并网逆变器控制策略

太阳能作为一种新型的可再生能源近年来得到了广泛的应用。光伏并网技术成为有效利用太阳能发电的核心和关键。通过分析传统光伏并网逆变器控制策略,提出一种具有功率跟踪的固定开关频率的电流控制技术。仿真结果表明,并网电流与电网电压基本同频同相,并网系统的功率因数近似为1,满足设计要求。     

光伏并网逆变器的孤岛检测技术

以光伏逆变器为代表的各种并网逆变器通常要求具备孤岛检测功能.被动式的孤岛检测方法存在较大孤岛检测盲区.主动检测法提高了孤岛检测的可靠性,但其在并网逆变器的输出中施加了扰动,影响了并网电能质量.重点分析移频与移相主动孤岛检测算法的工作原理及参数选取原则,并给出相关的参数优化建议,同时探讨多并网逆变器运行时的孤岛检测有效特性,为光伏并网逆变器的孤岛检测设计提供参考.     

两级单相光伏并网逆变器母线电压控制策略

传统的两级光伏并网逆变器常常采用在直流母线处并联大容量的电解电容作为前后两级的功率解耦方法,电解电容具有体积大、寿命短等缺点,成为制约逆变器寿命和可靠性的关键性因素。该文提出一种应用于两级单相光伏并网逆变器直流母线电压控制方法。所提出的控制方法基于光伏板输出能量、直流母线电容存储能量和逆变器交流输出能量守恒分析,在该分析的基础上得到一个快速的直流母线电压控制器,快速的响应意味着可以采用更小的直流母线电容,从而降低逆变器系统的体积和成本。基于Matlab/Simulink下的系统模型的仿真验证了所提出控制方法的可行性与有效性。     

单级式光伏并网逆变器的无电流检测MPPT方法

提出一种单级式光伏并网逆变器的无电流检测最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法。研究光伏组件、输入滤波电容和并网逆变器之间的能量耦合关系,通过使得连续两个并网功率周期的逆变器输出功率相等,通过计算输入滤波电容电压的变化值,获得光伏组件输出功率的变化方向,实现了无电流检测的MPPT。划分光伏组件的3种工作区域,详细分析系统在各工作区域的稳定性,并给出具体的扰动准则。搭建200W的实验样机,实验结果充分证明了提出的控制方法的可行性和有效性。     

中点钳位非隔离全桥光伏并网逆变器

针对光伏发电系统对非隔离逆变电路的需求,提出构成一类中点钳位非隔离全桥光伏并网逆变器的2种基本开关单元:中点钳位正单元(positive-neutral point clamped cell,P-NPCC)和中点钳位负单元(negative-neutral point clampedc ell,N-NPCC)。提出由2种基本单元构造中点钳位全桥逆变器拓扑的生成机理和推演方法,按照该方法可以得到现有的中点钳位非隔离全桥光伏并网逆变器拓扑,如oH5、FB-DCBP以及一族新的中点钳位非隔离全桥并网逆变器拓扑。以所提PN-NPC拓扑为例详细分析了其工作原理,并实验比较了PN-NPC和Heric拓扑的变换效率和共模特性。所提拓扑的共模电压为恒定值,且其变换效率和共模特性均优于Heric拓扑。     

一种低漏电流六开关非隔离全桥光伏并网逆变器

为满足非隔离光伏并网发电系统对共模漏电流的限制,提出一种六开关逆变器拓扑(H6拓扑)。所提出的H6拓扑在功率传输模态时,进网电流半个工频周期流过3支开关管,而另半个工频周期流过2支开关管,故相对于H5拓扑,降低了通态损耗,有利于热应力均衡,且仍满足续流阶段光伏电池输出端与电网脱离的要求。详细分析拓扑的工作原理,并推论给出H6非隔离光伏并网逆变器的其它3种拓扑结构;比较分析了H5拓扑、Heric拓扑和H6拓扑的损耗和成本。通过1kW通用样机平台对比验证了上述3种拓扑的效率和共模特性。实验结果表明,H6拓扑的变换效率高于H5拓扑、但略低于Heric拓扑,共模特性优于Heric拓扑、但略劣于H5拓扑。     

一种用于光伏发电系统的新型高频逆变器

提出一种新型的用于光伏发电的高频逆变电路,该电路适用于小型光伏并网发电系统,由Buck-Boost变换器和电流源高频链逆变器构成。Buck-Boost变换器工作在电感电流断续模式,由它来实现光伏模块的最大功率点跟踪;高频链逆变器对Buck-Boost变换器输出的能量进行逆变,得到与电网电压同步的电流。该电路结构简单、效率高,光伏模块的最大功率点不受负载变化的影响。该方案通过了实验验证。     

基于闭环锁频控制的并网逆变器孤岛检测方法

孤岛检测是分布式并网领域中研究的前沿问题之一。针对传统被动式检测方法检测盲区较大以及当前无盲区被动式检测方法控制算法复杂的问题,通过分析闭环锁频控制中实现频率跟踪的原理,研究闭环锁频控制的并网逆变器的高频阻抗特性,讨论各种孤岛情况下的负载阻抗特性,提出了一种新的被动式孤岛检测方法,该方法直接采用闭环锁频控制方法的输出频率,通过加入高频段阻抗检测防止了孤岛的发生。仿真和实验结果表明,所提出的被动式孤岛检测方法能够迅速准确地检测出逆变器断网情况,消除检测盲区,并且避免了控制算法复杂的问题。     

三相光伏并网逆变器电流扰动孤岛检测建模及分析

电流扰动法是孤岛检测方法之一。首先建立了三相光伏并网逆变器孤岛检测时域数学模型,在此基础上探讨了有功电流扰动和无功电流扰动对公共耦合点电压幅值和频率的影响,并进行了量化分析。在MATLAB/Simulink仿真环境中根据IEEE Std.929—2000标准进行三相逆变器孤岛测试仿真研究,仿真结果验证了量化分析的正确性。所得结论有助于在可靠进行孤岛检测的前提下,最大限度地减小电流扰动对电能质量的负面影响。     

软开关交错反激光伏并网逆变器

提出一种应用于单个光伏组件的软开关交错反激并网逆变器拓扑及其软开关控制策略。针对反激变压器漏感问题,提出漏感能量吸收回馈电路,实现了漏感能量吸收再利用,并实现了开关管漏源电压的钳位,提高了变换效率同时降低了开关管关断电压尖峰;提出基于数字处理器的反激变换器变开关频率谐振软开关控制策略,实现了开关管的零电压开通,同时改善了逆变器的电磁兼容特性;提出的交错并联反激逆变器有助于减小变压器和滤波器的体积,提高功率密度。详细分析变换器的工作原理,分析变开关频率谐振软开关控制方式的原理和实现条件,最后进行实验验证。     

混合三电平单相光伏并网发电系统研究

将经典Boost变换器与混合三电平逆变电路相结合,形成一种能分别工作在单级式和两级式的非隔离型单相光伏并网发电系统,以适用于更宽的光伏阵列输入电压范围。深入研究了PWM升压模式和旁路二极管模式的控制策略,分析了混合三电平逆变电路的工作原理,并讨论了避免出现两电平的方法。以XE164FM单片机为控制核心,对额定峰值功率1 kW的样机进行了实验验证,结果表明该电路系统性能优良。     

滞环SVPWM控制在光伏并网逆变器中的应用

由于光伏并网发电系统有许多优点,这里在两级式光伏并网发电系统的基础上,分析了滞环空间矢量脉宽调制电流控制原理,并将其应用于光伏并网发电系统的逆变器控制,以此来提高光伏发电并网控制的动态响应和并网电流质量.建立了系统仿真模型和相应的实验平台,仿真和实验结果表明了该控制方法的有效性,能较好地满足光伏并网控制的要求.