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。     

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。     

DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器

工作在电感电流断续模式下的反激单相光伏(Photovoltaic,PV)并网微型逆变器,由于开关频率恒定,所以在正弦波过零点附近或瞬时输出功率较低时,存在较大的开关损耗问题。为此,提出了一种新的变频控制策略。使得开关频率跟随瞬时输出功率变化而变化,在低瞬时输出功率时,自主降低开关频率,从而能有效减小开关损耗。利用恒定原边电流峰值单元和开关频率控制单元来实现所提出的变频控制策略,最后通过PSIM仿真验证了采用DCM变频控制的反激单相光伏并网微型逆变器的性能;仿真结果表明所提控制策略能有效降低正弦波过零点附近瞬时输出功率较低时的开关频率,从而降低逆变器的开关损耗,提高整体效率,同时还能保证输出的并网电流有较小的THD。     

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。     

交错反激微功率光伏并网逆变器损耗分析

介绍了反激逆变器的工作原理,研究了反激逆变器的损耗分析方法。针对逆变器的主要器件,推导了相应的损耗计算公式。最后通过试验样机验证了理论分析的可行性,对于优化交错反激微功率光伏并网逆变器的设计具有一定的指导意义。     

交错反激式光伏并网逆变器控制策略研究

根据交错反激式光伏并网逆变器拓扑的特点,提出了一种新的控制策略,逆变器在交错反激式的临界连续工作模式、单个反激式的临界连续工作模式和单个反激式的断续工作模式之间交替工作。该控制策略适合于逆变器的各个功率等级,也可以提高逆变器在各个功率等级的效率和并网电流的质量。分析了新控制策略的原理,推导了新控制策略中参考信号和并网电流的关系表达式,并借助Matlab仿真软件证实了该控制策略的可行性。     

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。     

多反激式微型逆变器并网谐波交互研究

该文研究了多反激式微型逆变器的并网谐波交互问题。采用小信号分析方法对反激式微型逆变器进行了输出阻抗建模,得到了反激式微型逆变器的诺顿等效模型;分析了多反激式微型逆变器并网系统的谐振机理,基于该文建立的诺顿等效模型,采用系统导纳矩阵计算分析的方法,进行了系统谐振点的预测;在Matlab和PSIM软件上分别进行了理论分析和仿真验证,并设计了2台250 W样机进行实验验证。     

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。     

具有改善功率解耦的单相光伏并网逆变器

太阳能AC模块逆变器是近年来发展非常快的技术,本文提出一种新型的基于反激变换器的逆变器拓扑结构.该电路结构简单,通过Zeta电路将功率脉动转换成小容量电容上的电压脉动,大大减小了直流输入侧的低频谐波电流,实现了良好的功率解耦.相比较其他AC模块逆变器中使用大电容进行功率解耦的方法,既节省了成本又减小了体积.文中采用峰值电流控制方案,使逆变器能够输出纯正弦的并网电流波形和单位功率因数.最后通过仿真和实验数据验证了所提新型逆变器的有效性和可行性.     

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。     

双向反激微功率光伏并网逆变器的分析与设计

论文深入分析研究了双向反激逆变器应用于光伏并网发电系统的工作原理,分析了其差动控制和单边控制两种工作模态,指出单边控制为差动控制的特例,相比较于差动控制时存在功率回馈,无功率回馈的单边控制效率更高,所以单边控制的双向反激逆变器更适用做要求同频同相并网、无须功率回馈的微功率光伏并网逆变器.同时论文也分析推导了双向反激逆变器的并网电流控制原理以及高频功率反激变压器设计依据,并用仿真进行了验证,最后设计调试了一台输出200W的实验样机.实验结果表明,基于双向反激拓扑的微功率光伏并网逆变器结构简单,效率高,电流控制有效可行.     

具有功率解耦功能的反激式逆变器的研究

在光伏发电系统中,受电网的影响,逆变器的瞬时输入功率与瞬时输出功率不平衡,在逆变器的输入侧产生了二次功率扰动。文中提出了一种带有薄膜电容的新型功率解耦结构。使其并联在反激式逆变器的输入侧,通过薄膜电容的充放电,使二次功率扰动转移到薄膜电容之中。薄膜电容具有容值小,体积小,寿命长等诸多优点,可以代替传统的体积大、寿命短的电解电容,在滤除二次功率扰动的同时延长系统的寿命。最后通过Psim仿真和实验验证了其可行性。     

交错并联反激式准单级光伏并网微逆变器

独立光伏组件的微型逆变器能有效克服传统光伏系统存在的阴影问题。详尽介绍了某型准单级式交错并联微逆变器的设计、分析及其控制策略。该微型逆变器基于高频环节逆变技术,有效实现了初、次级电气隔离,解决了漏电流问题;采用有源箝位技术吸收漏感能量,实现了开关管的零电压开关(ZVS);采用变步长的扰动观察法实现最大功率点跟踪(MPPT),输入电压前馈方法可解决准单级式微逆母线电压崩溃问题。220 W样机实验验证了该方案及控制策略的可行性,整机MPPT效率为99.5%,最高效率达到95%。     

基于高频反激变压器的光伏并网逆变器

正提出了一种新型的用于光伏发电的逆变器拓扑结构,该电路由传统的Zeta电路和反激变换器结合而成。所提新型逆变器仅使用4个开关器件,就完成了软开关运行和改善功率解耦两大功能。采用峰值电流控制方案,以实现纯正弦的并网电流波形和单位功率因数。最后设计了一台500 W的试验样机,试验结果验证了所提新型逆变器的有效性和可行性。     

反激式微型逆变器建模方法

研究了反激式微型逆变器数学建模问题。针对现有建模方法中采用电阻等效代替电动势负载的做法导致模型不精确,以及无法得到诺顿等效模型的问题,提出了一种基于小信号分析的改进建模方法,利用该方法建立了反激式微型逆变器系统结构框图,得到了系统准确的诺顿等效模型。最后,分别进行了理论分析和仿真验证,并设计了250 W样机进行了实验验证。     

小功率光伏并网逆变器

该光伏并网逆变器由DC-DC变换器与DC-AC变换器两部分组成,应用升压斩波、SPWM技术等技术将光伏电池电压逆变成标准的正弦单相220V、50Hz交流电压。两部分采用同一个数字芯片TMS320F240来控制,能确保逆变电源的输出功率因数接近1,输出电流为正弦波形。     

反激式光伏并网微逆变器不同工作模式的研究

反激式光伏并网微逆变器常用的工作模式有不连续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)两种。在分析反激式逆变器工作原理的基础上,从控制策略、关键参数设计以及功率器件的电压电流应力3方面对工作在两种不同模式下的逆变器进行设计和比较,分析两种模式的优劣,并借助Matlab仿真软件进行验证,为反激式逆变器工作模式的选择及电路参数的设计提供参考。     

Z源光伏并网逆变器无差拍解耦控制

提出了光伏并网系统的无差拍解耦控制策略,并将其应用于三相Z源光伏并网逆变器中。通过无差拍控制与改进的空间矢量脉宽调制技术相结合,实现了Z源光伏并网系统有功与无功功率的解耦控制。采用双时采样策略减少了无差拍控制由于采样与运算时间的存在造成的控制延时,提高了无差拍控制的精度与稳定性。仿真与实验结果表明,该控制策略能实现Z源的升压,并网电流谐波畸变率低,而且能实现并网电流与电网电压同相位即单位功率因数运行。