光伏微型逆变器研究综述

主要对采用改进型功率解耦方案的微型逆变器拓扑进行了综述。阐述了微型逆变器光伏并网方案的优势,说明了微型逆变器的设计要求。通过对微型逆变器的拓扑结构和功率解耦环节进行分析,指出功率解耦环节是影响逆变器寿命的主要因素。归纳了能有效提高微型逆变器寿命的三种改进型功率解耦方案,结合国内外研究现状,重点介绍了单级式与多级式微型逆变器拓扑,并说明了各类型拓扑的优点和不足之处。根据微型逆变器的特点和发展前景,对今后的研究方向做了展望。     

微型逆变器

微型逆变器是解决目前集中式光伏发电系统局部阴影问题的最佳方案.本文详细阐述了微型逆变器概念及其特点,着重给出了反激式微型逆变器拓扑结构及改进型反激式微型逆变器拓扑结构,分析了微型逆变器的功率解耦控制及最大功率点跟踪等关键技术.     

反激式光伏微型逆变器的研究

研究了一种基于反激式的光伏微型逆变器,对传统的功率解耦环节进行改进,引入双向DC/DC变换器为解耦电路,取代传统的电解电容,提高了光伏微型逆变器的寿命预期。该电路只包含两个小容值电容,可使用寿命较长的无极性电容替代大容值电解电容。最后,仿真试验验证了该解耦电路和控制方案的有效性和正确性。     

一种带功率解耦的Flyback微型逆变器研究

单相光伏并网逆变器中由于输入输出瞬时功率存在差异,通常需要并联很大的电解电容来平衡这部分功率,由于电解电容寿命短,严重限制了逆变器的寿命,所以在电路中加入功率解耦单元,用长寿命的薄膜电容代替电解电容。本文研究一种带功率解耦的Flyback微型逆变器,并对其进行参数计算和损耗分析,推导出了通用的计算公式,最后通过仿真和实验验证了该拓扑的可行性。     

光伏并网微型逆变器中功率解耦技术概述

在光伏并网微型逆变器中,输出功率含有两倍工频的功率脉动,而光伏组件根据MPPT算法控制输出为恒定的功率,这两者的瞬时功率不平衡通常由并联在光伏组件两端的大电解电容来解决。然而电解电容寿命有限,远低于光伏组件的寿命要求,成为影响微型逆变器寿命和稳定性的决定性因素。回顾了国内外应用于光伏并网微型逆变器中的功率解耦技术,进行分类介绍并列举了不同的电路拓扑及控制方法,最后对其进行比较并指出各种方法的优缺点。     

光伏交错反激逆变器解耦控制方法的研究

交流光伏模块将光伏组件与微型逆变器集成为一体,构成一个可直接与电网或负载连接的光伏发电系统模块。微型逆变器独立控制每一个光伏组件,因此受到外部环境条件变化影响小,光伏电池的利用率优于其他光伏并网发电系统结构。首先,介绍了交错式反激逆变器的拓扑结构、工作原理以及并网控制技术;再对3种主动式功率解耦方式及控制方法进行了比较;仿真分析结果表明,3种功率解耦方式能够有效抑制二倍频功率扰动,提高了光伏电池板的效率,可延长电容寿命,但同时增加了设备的体积和成本,逆变效率也会相应下降,电路拓扑和控制都变得复杂。     

基于功率解耦的单级隔离型微型逆变器研究

近年来,随着人们对新能源和环境问题的关注,清洁能源越来越多的受到重视,极大地推动了光伏逆变器的发展。微型逆变器以其即插即用、体积小、灵活安全等特点,在智能电网及户用场合得到广泛应用。然而,直流侧电解电容限制了微型逆变器的寿命和功率密度。提出了一种基于功率解耦的单级隔离型微型逆变器拓扑,该拓扑具有处理直流二次脉动功率的能力,直流母线侧可采用薄膜电容,进一步提高了系统寿命。详细分析了该新型拓扑的工作模态,并设计了100 W原理样机以验证其有效性。     

反激式光伏并网微型逆变器功率解耦控制

针对微型光伏并网逆变器体积小、效率高的要求,研究了反激式光伏并网微型逆变器的电路拓扑及其工作模态,加入了有源钳位吸收电路,并设计了一种功率解耦技术实现对直流侧功率波动的抑制。仿真与实验均搭建了1台额定功率为100 W,输入电压31 V,并网电压220 V/50 Hz的模型。仿真与实验结果表明,该微型逆变器可以可靠实现有源钳位技术,漏感能量吸收效果明显,功率解耦控制有效,达到预期目标。     

光伏微型逆变器拓扑结构研究与分析

与集中式和组串式光伏并网逆变器不同,微型逆变器通常连接单块光伏组件。由于光伏组件具有最大功率点跟踪控制、灵活的拓展性和更高的可靠性,近几年微型逆变器发展迅速,但也存在着稳定性、转换效率、功率密度、使用寿命和成本上的挑战。阐述了微型逆变器设计中的要求与挑战,根据能量变换级数和母线类型的不同,将现有微型逆变器电路拓扑结构分成4类,详细介绍了各类拓扑结构的优缺点。综合考虑不同拓扑结构下微型逆变器的电路复杂程度、控制的难易度、能量转换效率的大小、成本高低以及寿命长短等指标,给出了微型逆变器未来的发展方向。     

单相逆变器低频纹波抑制方法探讨

单相逆变器输入侧往往存在低频脉动电流,需要利用很大的电解电容进行滤波,为了取得更好的滤波效果并减小滤波电路参数,有必要采用功率解耦技术解决低频纹波抑制问题。目前文献报道的单相逆变器低频纹波抑制方法大致分为5种情况:DC级功率解耦、两级式功率解耦、AC级功率解耦、三端口功率解耦和无电解电容功率解耦。本文从电路拓扑、电路参数、解耦效果和控制策略几个方面展开介绍,并对以上几种技术进行了比较和评估,总结各功率解耦技术的优缺点及适用范围。     

一种对称半桥解耦电路控制方法及应用分析

针对两级式单相光伏并网逆变器交、直流侧功率不平衡问题,提出一种对称半桥拓扑的有源功率解耦电路控制方法,给出了解耦电路的参数计算过程及控制器设计方法,并进行了理论分析.搭建了采用薄膜电容的有源解耦电路、采用电解电容的有源解耦电路和全电解电容的无源解耦电路3种实验电路,从直流母线电容容量、解耦电路成本、体积和寿命等几个方面对其进行了应用对比.最后,结合户外光伏发电应用,给出1kW采用薄膜电容的光伏并网逆变电路的仿真与实验结果,验证了所提有源功率解耦控制策略的有效性.     

一种基于Buck/Boost电路的新型微逆变器功率解耦电路

针对微逆变器中存在的二次功率扰动问题,提出了一种新型四开关功率解耦电路。详细分析了基于Buck/Boost电路的新型功率解耦电路的4种工作模式,推导了采用脉冲能量调制控制策略原理,并对电路关键参数进行设计。该电路并联在逆变器交流输出侧,不仅能够明显抑制母线电压和直流输入侧电流中的二次纹波,而且可以将大电解电容替换成小容量长寿命的薄膜电容。最后,仿真实验验证了该拓扑的有效性和合理性。     

光伏逆变器的研究现状综述

本文根据光伏逆变器所适用的功率等级,分为集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器,并对典型拓扑结构进行了较为全面的介绍和分析,归纳和阐述了各类逆变器的优点和不足,还对光伏逆变器未来的发展趋势做了展望,为进一步深入研究光伏逆变器,提供了借鉴和帮助。     

双Boost单相逆变器改进功率解耦控制

双Boost单相逆变器可以实现单级升压逆变,且因其对称的拓扑结构天然存在功率解耦的条件,较适合应用于低压分布式电源并入单相电网领域。但实际中双Boost电路的两个输出电容容值会存在差异,影响现有功率解耦控制的性能。针对该问题,首先分析了电容不匹配时传统功率解耦策略的不足,在此基础上提出了一种改进型功率解耦控制。最后实验结果表明,所提策略能够在电容不匹配工况下实现功率解耦控制,有效减小系统对电容匹配程度的依赖。     

具有功率解耦功能的光伏并网微逆变器

为了解决光伏并网微逆变器直流侧引入的二倍工频扰动问题,传统解决方案是在太阳能板两侧并入大容量的电解电容来平抑扰动,但电解电容的使用寿命过短,导致整个光伏系统的使用寿命受限。为此提出了一种新型的功率解耦电路拓扑,实现了以寿命长、容值小的解耦电容替代电解电容,在完成功率解耦的同时也有效延长了微逆变器系统的整体寿命。最后通过仿真验证了该新型解耦电路的可行性。     

基于逆变器交流侧的四开关功率解耦技术研究

针对两级式单相逆变器常用大容量电解电容来缓冲其固有的二倍频脉动功率，大大降低其耐用性和可靠性这一问题，本文在保证变换器稳定运行的前提下提出了一种四开关功率解耦电路，对降低逆变器电容总容值具有实际工程意义。分析讨论解耦电路的工作原理，通过对4种不同的工作模式进行分析，从而确定解耦主电路各个开关管开关时序。在此基础上，设计了相应的脉冲能量调制策略以实现瞬时能量的精准补偿，提升了四开关功率解耦电路的解耦性能，改善了两级式逆变器交直流侧波形质量。该方案逆变电路与功率解耦电路相互独立，有利于传统设备的改造。最后，搭建了仿真模型和实验样机，仿真和实验结果验证了增加交流侧四开关功率解耦电路后，变换器只需几十μF的薄膜电容就能对二倍频脉动功率进行有效解耦。     

反激式微型逆变器效率提升的探讨

分析了交错并联反激式拓扑微型逆变器的基本工作原理。为探索电路最佳效率,对电路建立了损耗模型。基于该模型,首先探讨了功率器件对效率的影响,比较了微型逆变器在使用Si与SiC二极管时的效率。接着对比了在不同开关频率、变压器激磁电感下微型逆变器的效率,优化选取了最佳开关频率和激磁电感。最后搭建了200 W交错并联反激式微型逆变器样机,实验验证了理论分析的准确性。     

交错反激微光伏逆变器并网控制的解耦策略

对交错反激式微光伏并网逆变器的拓扑结构进行分析,建立其并网控制的数学模型。为了更好地控制并网电流,引入电压解耦和功率解耦控制策略,在电网周期内,利用软件对控制参数进行解耦性修改,设计出实验样机。实验结果表明,电压解耦和功率解耦的控制参数经过软件解耦性修改后,并网电流谐波含量和逆变器转换效率均有明显改善。     

微逆变器交流侧泛Buck-boost功率解耦技术研究

针对微逆变器二倍频功率扰动问题,提出了一种交流侧泛Buck-boost功率解耦技术。设计的四种能实现能量双向流动的解耦电路均并联在逆变器交流侧,不同拓扑都可等效工作在Buck、Boost或Buck-boost的模式中。从拓扑结构、工作模式及解耦性能三方面分析了设计的四个解耦电路,以及每种拓扑抑制二次谐波的能力。讨论了脉冲能量缓冲的计算方法。仿真结果表明,三模态六开关Buck-boost功率解耦电路抑制电压二次谐波效果最优,单模态六开关Buck-boost功率解耦电路抑制电流二次谐波效果最优。泛Buck-boost功率解耦技术可以在不依赖母线大电压情况下,大幅降低解耦电容容值,实现无电解电容,提高微逆变器可靠性并延长其使用寿命。     

非隔离全桥并网逆变器并联运行系统

针对非隔离全桥并网逆变器共直流和交流母线并联运行系统,研究功率电路拓扑并联工作及入网电流解耦的条件。深入分析了各种全桥拓扑形式和PWM调制方式的逆变器并联运行的等效模态,指出双极性PWM逆变器并联时,模块间入网电流自然解耦;单极性倍频PWM逆变器并联时,模块间电流存在高频耦合,但基波分量解耦;单极性PWM逆变器并联时,模块之间高频耦合并导致基波分量耦合、不可并联运行。带共模电流抑制的全桥并网逆变器拓扑也可实现入网电流的自然解耦。分别搭建了上述几种逆变器的并联运行实验系统,实验结果证明了分析的正确性。