光伏微逆变器电流传感器和功率管开路故障诊断

当电流传感器出现性能蜕化、故障或失效时,光伏微逆变器系统的输出会受到严重影响,甚至微逆变器系统其他部件有可能被直接损坏而导致整个系统永久失效;微逆变器系统中反激式变换器功率管的开路故障会引起2个交错支路电流不平衡,导致输出电流波形畸变率变大.为此,提出一种基于状态观测器的光伏微逆变器电流传感器和功率管开路故障诊断方法.建立两路反激式变换器的数学模型;构建状态观测器以实现对两路反激式变换器原边电流的在线估计,并生成残差;将残差与阈值进行比较,实现对微逆变器系统中电流传感器与功率管的实时故障诊断.仿真结果验证该方法可行且有效.     

联网微型光伏逆变器分段混合控制方法研究

针对交错反激微型光伏逆变器在临界电流连续模式(BCM)控制下开关管频带宽、控制复杂和在电流断续模式(DCM)控制下变压器功率转换密度低、并网电流质量差等问题,提出了一种分段混合控制方法。该控制方法对微逆变器的工作周期进行了分段,使微逆变器在单个反激式的电流断续模式下和交错反激式的临界电流连续模式下交替工作。详细分析了分段混合控制下交错反激变换器产生正弦电流的原理,给出了具体实现方案的开关序列和波形。研究结果表明,分段混合控制方法作用下联网微逆变器可实现与电网电压同频、同相的并网电流输出,并提高微逆变器工作效率和功率转换量,该控制方法适合于微逆变器的各个功率等级。     

应用于光伏微逆变器的柔性变换器

为满足微逆变器高加权效率的要求,提出了一种适用于光伏微逆变器的柔性拓扑DC/DC变换器。柔性变换器包含两种工作模式,分别是改进双管正激工作模式与桥式工作模式,介绍了各自的工作原理,给出了变换器中变比与缓冲电感的设计准则。根据两种工作模式下的开关损耗、导通损耗、驱动损耗以及铁芯损耗分析,确定了柔性变换器两种工作模式的切换阈值大小,并得到了变换器的占空比预计算与闭环微调相结合的控制策略。实验结果证明所提柔性变换器性能优良,并具有较高的加权效率。     

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。     

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。     

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.     

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。     

基于功率预测的光伏微逆变器低频电流纹波抑制策略

随着单块光伏电池输出功率越来越高,以反激电路为基础的传统光伏微逆变器(PM)难以达到高效率,因此以桥式电路为基础的PM越来越受到重视。文中提出一种较小容值的桥式PM及其基于功率预测的输入侧低频电流纹波抑制方法。该方法取消了传统的电流内环,而且保证变换器的输出功率能够在一个开关周期时间内实现快速跟踪。考虑到实际参数与检测值的误差,所提功率预测方法仍具有很好的稳定性与鲁棒性。通过建立系统的小信号模型,设计了电压外环的调节器参数,使得电压环具有较大的带宽。实验结果证明了所提PM性能优良。     

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。     

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。