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。     

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。     

升压半桥型光伏并网微型逆变器升压变换拓扑的研究

研究了一种新型的光伏并网微型逆变器拓扑结构,前级采用升压半桥型（Boost-Half-Bridge）拓扑电路进行直流升压,采用了零电压开关技术和隔离变压器。通过对拓扑电路进行工作原理和换流过程仿真分析,验证了所设计拓扑结构的可行性。该拓扑电路结构简单、易于控制,且成本较低,有较高的效率和可靠性。     

用于分布式光伏发电系统的微型逆变器综述

微型光伏逆变器因为对环境的适应性强、可以采用模块化技术、扩容容易等优点,非常适合应用于分布式光伏发电系统。本文分析了微型光伏逆变器的发展与现状,根据微型光伏逆变器的工作特点,指出了微型光伏逆变器需要解决的关键技术,包括电路拓扑、高效率变换技术、并网电流控制技术及无电解电容变换技术,重点对微型逆变器的电路拓扑进行了介绍。     

一种新型独立光伏系统逆变器的研究

本文对独立光伏系统的逆变器的主电路拓扑、控制方法等问题做了较为详细的研究。在此基础上提出了一种新型高性能的全桥谐振式Buck-Boost逆变器拓扑,具有占用体积小,能量转换效率高等优点。在对逆变器控制方法上,提出采用电压有效值、电感电流瞬时值双闭环与零电流跟踪误差相结合的控制策略,提高系统的动静态特性。根据控制方案设计了由单片机MPS430控制的独立光伏系统逆变器的软硬件装置,实验表明它是一种效率高、性价比高、灵活性强的控制方案。     

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。     

一种交错并联型九电平光伏逆变器

随着光伏发电在电源结构中的比重逐步提高,光伏发电平价上网的需求也日益迫切。采用1500V光伏组件,可以有效降低光伏电站的线缆成本和损耗,对光伏平价上网的早日实现至关重要。面向1500V组串型逆变器应用,传统的两电平和T型三电平拓扑的开关元件电压应力大幅提升,效率和功率密度难以优化。为了进一步提高逆变器功率密度,该文提出交错并联型有源中点钳位九电平逆变器拓扑及其调制和控制策略,并通过耦合电感的合理设计抑制交错并联拓扑的并联环流。与常规逆变器相比,提出的电路在1500V电压下可取得更高的效率和功率密度,适合光伏系统应用。论文构建实验样机,验证所提出的拓扑和调制及控制策略的有效性。     

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。     

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.     

光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法

针对光伏并网发电系统中关键部件--逆变器的结构设计与控制方法研究进行了详细分析和阐述.从电网、光伏阵列以及用户对逆变器的要求出发,分析了各种不同的逆变器拓扑结构与控制方法,比较其运行效率和控制效果.对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟待解决的问题进行了阐述,指出光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向.     

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。     

不同拓扑下的反激式光伏微逆变器研究

本文介绍了3种反激式微逆变电路拓扑,它们具有开关频率高、功率密度大、结构简单和易于控制的特点。通过对其工作原理及控制方法的分析与比较,明确了应用于光伏并网微逆变器产品设计中的要点和规则。仿真和实验结果表明:基于反激式变换器的电路拓扑可以实现较低直流电压向单相交流电压的逆变,转换效率高,电能质量好,在光伏微逆变器中具有良好的应用前景。     

中低压直流变压器拓扑与控制综述

直流变压器作为直流电网中实现电压变换与电能分配的核心装备,其运行特性对直流电网影响深刻.基于此,对中低压直流电网中直流变压器的研究现状进行了总结与分析.首先,简要阐述了直流变压器的基本功能和典型运行场景;考虑到拓扑是直流变压器适应不同电压等级应用场合的关键,从端口数量和能量耦合方式的角度对直流变压器拓扑进行了分类,明确了各类拓扑的主要特征;其次,全面分析了直流变压器在稳态与暂态运行过程中包括效率优化、软启动、直流偏置电流抑制等方面的控制策略,有利于保障直流变压器在复杂工况下的高效可靠运行;然后,对直流变压器核心部件——高频变压器的关键技术进行了讨论,为高频变压器的选型和设计提供了参考;最后,对直流变压器未来的发展趋势进行了展望.     

用直接功率转换改善单级PFC AC/DC变换器性能

深入地分析了现有的应用直接功率转换(DPT)技术的单级PFC AC／DC变换器,阐明了它们的直接功率转换的原理和实现方法。分析表明,应用DPT技术不仅有效地降低单级PFC AC／DC变换器直流母线电压,而且较大程度地提高了效率,使其在小功率的应用中具有更大的前景。     

基于容性能量转移原理的高压大容量DC/DC变换器

随着基于电压源型换流器的柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)技术的快速发展,十几年间世界范围内已建成数十个各种不同电压等级的VSC-HVDC工程。根据交流电网的发展历史,未来构建大规模直流电网是必然趋势。然而直流电网必须采用DC/DC变换器来充当直流变压器的角色,因此高效率、低成本的高压大容量DC/DC变换器是直流电网技术中亟待攻克的关键基础性课题。该文针对不同电压等级直流输电线路互联的技术需求,对经典低压DC/DC拓扑进行改造,推演出一系列基于容性能量转移原理的高压大容量DC/DC变换器拓扑,并揭示此类拓扑的演化规律和换流原理。相比传统变换器方案,该拓扑可降低器件数量,提升拓扑转换效率以及减小变换器体积重量。最后,通过仿真和实验验证基于容性能量转移原理的DC/DC变换器的可行性。     

宽输入高增益隔离升压型DC/DC变换器

隔离升压型DC/DC变换器是一类可以将低压直流母线变换成高压直流母线并实现电气隔离的变换器的统称。该技术在新能源发电领域如燃料电池发电系统以及微逆变器系统中应用广泛,其研究热点是宽输入适应性、高增益和高效率功率变换。LLC谐振变换器很好地符合这些要求。为此,研究了基于全桥LLC谐振变换器的高增益隔离升压型DC/DC变换器,提出了单级式和两级式两种方案,单级式方案为输出稳压LLC谐振变换器,而两级式方案为Boost变换器级联输出不稳压LLC谐振变换器。分别提出了LLC谐振变换器在单级式和两级式方案中的基于最佳励磁电感的谐振腔参数设计方法,并且分别通过样机实验验证了所提出的设计方法的有效性。     

具有直流故障穿越能力的模块化多电平换流拓扑推演与对比

直流故障具有影响范围广、故障电流大的特征,已成为制约直流系统发展的重要因素之一。模块化多电平换流器可通过配置双极性子模块实现直流故障穿越,但相比于基于半桥子模块的拓扑,其建造成本与运行损耗均大幅增加。为寻求兼顾硬件成本、运行效率与直流故障穿越能力的模块化多电平换流拓扑,首先通过拓扑抽象定义与模块配置约束,遍历并推导出4大类共13种模块化多电平换流拓扑;进而优选出T型桥臂交替多电平换流器,并提出桥臂移相导通调制,实现其高效功率变换与直流故障穿越的兼顾;最后,计及硬件成本、运行损耗、可靠性与可实现性等维度,对各类具有直流故障穿越能力的拓扑进行了系统性对比,为具有故障穿越能力需求的交直流变换场景提供模块化多电平换流拓扑的选择依据。     

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。     

集成直流断路器功能的高压大容量DC/DC变换器

高压大容量DC/DC变换器是直流电网中电压变换的关键设备。提出一种集成直流断路器功能的高压大容量DC/DC变换器,利用变换器自身控制实现直流侧短路故障阻断功能,具有轻量化、低成本、高效率的优势。首先,分析该变换器的拓扑结构、工作原理,推导子模块、晶闸管、二极管等器件的参数设计依据;然后,提出闭锁子模块和晶闸管阻断故障电流的机制,设计适应于该变换器的控制方案;其次,分别针对正常工况与故障工况进行了仿真与实验验证,结果表明该变换器拓扑结构及控制策略的有效性;最后,通过与其他典型的集成直流断路器功能的DC/DC拓扑进行对比分析,评估所提变换器的技术经济性。