不同容量逆变器并联技术研究开题报告
一、文献综述
1 国内外研究现状
早在 20 世纪 70 年代，就有学者提出将逆变器进行并联运行，并且开始对逆变器并联控制技术研究进行研究。到上世纪 90 年代中期，一些发达国家已经将并联逆变器投入生产，并投入实用。如日本的梅兰日兰公司、三菱公司、东芝公司，美国的 APC 公司、Libert公司，德国的西门子公司等[3]。
在我国，对于逆变器并联技术和逆变器模块化生产的研究起始于上世纪 90年代，相对于世界发达国家起步较晚。目前，主要是一些高校对这一领域进行了相关的研究。例如国内比较知名的西安交通大学、华中科技大学、南京航空航天大学、浙江大学等。这些高校对于逆变器并联技术方面的研究在国内处于领先地位。与此同时，意识到并联逆变器的重要性，国内其他一些高校也先后加入了这一研究领域。但是由于起步较晚，大多数高校在这个领域的研究都还处于试验阶段。国内一些致力于电源研究和生产的企业，如台达、埃默森、华为等，在这方面也做了大量的工作，并且也有企业生产出了相关的产品。但其性能有待于实践检验[3]、[4]。
1.1 逆变器独立运行控制技术
逆变器因调制带来了谐波，滤波器在消除谐波的同时也带来了系统的过渡过程与稳定性问题。因此，系统需要调节器来实现其所需的稳态性能与动态性能，调节器的实现方式有以下控制方式。
1.1.1 PID控制
在实际工程中，应用最为广泛的调节控制为比例积分微分控制，即PID控制，PID控制结构简单、稳定性好，工作可靠、调整方便[6]。其传递函数为
PID控制通过调节、、这3个参数来起作用的。这3个参数取值的不同，其比例、积分、微分的作用强弱就不同。对于P调节器，随着值的加大，闭环系统的超调量加大，系统响应速度加快。若超过一定值，则系统变得不稳定。对于PI调节器，随着值的加大，闭环系统的超调减小，系统响应速度略微变慢。对于PID调节器，由于微分环节的作用，在曲线的起始上升段呈现尖锐的波峰，之后曲线也呈衰减震荡。随着值的加大，闭环系统的超调量增大，但经过曲线尖锐的起始上升段后响应速度有所变慢。
1.1.2 谐振控制
由于PI控制器在跟踪正弦信号时会出现稳态误差，比例谐振控制可以对某一固定频率的正弦指令信号实现无静差跟踪，并可以有针对性地消除某些频率的谐
波，显著提高电流质量[6]。理想的PR调节器的传递函数为[7]、[9]
ω
在实际系统中，理想的PR控制器很难实现，因此经常使用如下准PR控制形式：
ω
ωω
比例谐振控制是多阶系统，特别是多频率谐振，系统的阶数迅速增加，控制环的设计变得非常复杂。在这种情况下，文献[7]提出了一种基于根轨迹理论的PR 调节器设计方法，该方法根据系统根轨迹的变化选定合适的PR 参数，从而保证系统稳定，并提供较好的动态性能。文献[8]叠加入5、7、11次谐波补偿，使系统得到了良好的运行效果。
1.1.3 重复控制
重复控制是针对周期性扰动而提出的一种控制策略，以其相对简单的结构、高精度的控制效果，广泛应用于包含周期信号的控制场合，如机械手轨迹控制、光盘驱动器、卫星姿态校正的伺服机构等[10]。
重复控制是一种基于内模原理的控制方式，所谓内模，是指在稳定的闭环控制系统中包含外部输入信号的数学模型[6]。重复控制系统中，加到被控对象的输入信号除偏差信号外，还叠加了上一采样周期该时刻的偏差，偏差信号被重复利用，经过几个周期后，能够实现输出信号很好地跟踪给定信号[12]。
实际应用中，重复控制都以数字形式实现，其框图如图1所示。
图1 重复控制基本原理框图
由图1可得系统的闭环传递函数为
则系统的稳定条件为
但是在一般情况下，控制系统难以在整个频段内满足上式，因此，必须对控制器加以改进，一般的改进方法如图2所示。
图2 改进型重复控制系统原理框图
此时系统稳定条件变为
文献[11]提出重复控制并联谐振控制的方法，解决了重复控制的反应速度慢，特定频率谐波滤除效果差的问题。文献[13]利用鲁棒控制思想，在重复控制的延时环节中引入零相位低通滤波器，避免了低通滤波器的相位滞后对控制器稳定性的影响。借助于免疫系统反馈思想，设计出以误差和误差变化率为变量的非线性激励函数和抑制函数，并通过免疫反馈控制确保系统的稳定性和动态性能。最后构建了一种基于线性超前相位补偿和二阶Butterworth 低通滤波器的补偿环节，使补偿环节的设计不依赖于精确的控制对象模型，并通过低通滤波器抑制未建模误差和高频干扰对控制器性能的影响。
1.1.4 无差拍控制
无差拍控制是通过调整一个周期内的方波脉冲宽度和极性，使输出信号与下一个采样时刻的信号值相同[6]。无差拍控制最突出的优点是可以很好地改善被控对象的动态特性，使被控对象的动态响应快、动态性能变得极佳[14]。但该算法对被控制对象的模型依赖大，需要提供一个被控对象精确的数学模型，且其带负载能力差，此外，无差拍控制的性能随开关频率的升高而升高，对一般使用的10kHz 的开关频率无明显作用[12]。
1.1.5 单周期控制和定频积分控制
单周控制是一种非线性控制技术，它通过控制开关的占空比，使每个开关周期中开关变量的平均值严格等于或正比于控制参考量[6]。其基本原理图如图3所示。
图3 单周控制基本原理图
其工作原理为：0时刻，脉冲触发控制器，k1闭合，k2断开，此时
x(t)=y(t)，积分器积分,则值增大，直到，比较器翻转，触发控制器，使k1断开，k2闭合，此时y(t)=0，电容放电，积分器开始复位，的值开始减小。到下一时刻，时钟信号脉冲触发控制器，如此循环。
一个周期内，各参考量之间的关系为
则可以得到输出信号y(t)在一个周期内的平均值与参考信号的
关系为：
由此可见，单周控制的输出完全抑制了输入的干扰，与给定信号成比例，具有良好的抗扰动性与跟随性。
定频积分控制源于单周控制，其具备单周控制的特点。另外，定频积
分控制引入了输出反馈的PI控制，克服了单周控制职能工作于电流连续状态的缺点[6]。
1.1.6 智能控制
智能控制主要包括模糊控制、滑模变结构控制和神经网络控制。一个设计良好的智能控制，其最大的特点是鲁棒性强，可靠性高。其缺点是设计复杂，实现较难[12]。
1.2 逆变器并联运行控制技术
逆变器并联的控制目的是实现各台逆变器输出电压的频率、幅值和相位一致，并均分或按容量比例分配负载电流。按照有无控制信号线连接，逆变器并联控制可分为有连线并联控制方式和无互联线并联控制方式。有连线控制方式又分为集中控制、主从控制、3C环控制和分散逻辑控制，这些控制方法的共同特点就是各逆变单元通过控制信号线上的连接得到其它逆变单元的信息，只是实现的形式和所得对方单元的信息(电流、功率或者其它相关信息)不同而已；无互联线控制方法由于逆变器之间没有信号线的联接，无信息交换，所以只能利用并联逆变器之间的隐含关系来实现负载电流的分配。
1.2.1 有互联线控制
1.2.1.1 集中控制
集中控制方式是在并联逆变器研究初期所使用的一种并联策略[14]。用该方
式控制的逆变器并联系统中，除每台逆变器都配有一个用以实现各自的基本逆变控制功能的控制器之外，系统中还提供了用于系统并联控制的并联控制器[15]。该控制器为系统中的各逆变器提供输出电流指令，通过调节输出电压的幅值和相位，实现个逆变电源模块均分负载电流。其基本原理框图如图4所示。
该方法的优点是控制方法简单、均流效果好。但是由于系统共用一个集中的控制中心,集中控制中心的存在一方面使得并联系统难以实现真正的模块化；另一方面，如果该控制单元出现故障时整个逆变器并联系统就会瘫痪。因此集中控制方式不能真正达到高可靠性和真正冗余的目的,所以目前并联系统很少采用这种方式[14]。因此目前并联系统很少采用这种方式。
图4 集中控制基本原理框图
1.2.1.2 主从控制
并联逆变器系统中首先启动的一台为主模块，其为电压控制型逆变器，支撑并联系统的输出电压；其它模块为从模块，为电流控制型，跟踪主模块输出的电流，分担系统负载。其控制框图如图5所示。
图5 主从控制基本原理框图
因为从模块的给定电流为主模块的输出电流。所以系统不能实现真正的模块化。且一旦主模块出现故障，将会导致系统瘫痪。尽管改进的控制方案采用当主模块故障时，主动从所有的从模块中自动选择一个作为主模块，防止系统崩溃，但不能完全实现主从模块的对等。
文献[16]提出了一种可任意选择主模块的主从式控制结构，具有如下特点：并联系统各模块完全相同；各模块之间通过两根信号通信线自由选择主模块；当前主模块退出并联时，从各从模块中自动产生新的主模块；新的模块投入并联时，自动作为从模块运行；总负载电流在所有模块之间均分，与并联模块数目无关。
1.2.1.3 3C环控制
3C型逆变器并联控制方案将第一台逆变器输出的电流反馈信号加到第二台逆变器的电流给定信号中，第二台逆变器输出的电流反馈信号加到第三台电流给定信号中，依次连接，使并联系统在电流信号上形成了一个环形结构，为共同的负载供电。其控制原理框图如图6所示。
图6 3C环控制基本原理框图
3C型控制虽然每一个模块仅接收上一模块的信号，但该信号已经包含了其它模块的电流信息，故可以实现逆变器的有效并联均流控制，无需模拟信号平均电路，也无需知道并联模块数，因而具有一定的优越性。但在控制回路中引入其他模块的信号，模块之间的相互影响增强，并联方案的控制难度较大[19]。
文献[17]采用了基于 H∞鲁棒控制器的输出电压外环，提高了并联系统的鲁棒性，减小了并联模块之间相互作用的影响。通过在并联系统各模块之间进行双向通信，可以提高 3C 并联系统的可靠性及实现热插拔功能。文献[18]提出了一种改进的三环控制方案，使得系统中除最后一个并联的电压源外其余电压源均工作在额定电流处，且系统自动切除出故障模块，使其整体效率达到最优，可靠性
得到提高。但该方案仍然不能实现系统的模块化。
1.2.1.4 分布式控制
分布式控制是将并联控制分散在各个模块中，并联系统各模块完全相同，它们的地位均等[19]、[20]。各个模块检测出自身输出电流电压信息，通过均流总线传送到其他并联模块中，并接收来自其他模块的信息与自身信息进行比较调节，从而确定各个模块的电压给定信号，并最终实现各逆变器共同均分负载。其控制原理框图如图7所示。
图7 分布式控制基本原理框图
文献[21][22] 采用分布式控制原理,提出了一种基于瞬时电流控制的电流权重分配控制方式或称为加权均流控制，该方式通过在每个逆变器控制单元中增加一个简单的电路即可实现并联逆变器按照额定容量比例分配负荷功率,可以方便地进行不同输出容量的模块并联。但这种控制方法中配置电流总线的模拟信号易受干扰，同时不能克服各逆变器间线路长度差异对功率均分带来的影响。1.2.2 无互联线控制
1.2.2.1 电力线通信控制
电力线通信是指在输电导体上传输数据和话音信号的一种通信方式，目前其在电力系统和自动化等领域已有较多应用，如自动抄表系统等，近几年的研究热点主要是提高传输速度和可靠性以及在交叉学科领域的推广应用[23]。文献[24]给出了利用电力线作为信号传播载体的一种控制方法。逆变器模块的信息通过扩频芯片叠加到交流母线上，并在电力线上利用一定的通讯规则进行传播，最后信号解调芯片将信号从电力线上分离出来供各逆变器模块所共享，各台逆变器的控制与分散逻辑控制方式相同。
电力线通信控制的并联系统比有连线控制的并联系统，更能提高系统的稳定性，而且也可以获得较好的均流效果。但是电力线通信控制的并联系统的缺点是采用了信号调制和解调芯片，这样既增加了成本，又在输出交流母线上叠加了高
频信号，最终会大大降低了输出电压波形的质量，并且使控制系统易受到电磁信号的干扰[25]。
1.2.2.2 下垂特性控制
通过对逆变器并联系统的研究发现，各台逆变器模块在并联系统中所发出的有功功率与其输出电压相位有关，发出的无功功率与其输出电压幅值有关[26]。下垂特性控制利用这一关系来实现逆变器模块之间的并联，控制使得发出有功较大的逆变模块的输出电压频率较小，输出有功较小的逆变模块输出电压频率较大，利用不同的频率来改变逆变模块之间的相位，最终各模块相位趋于一致，发出的有功功率相等；同理通过幅值调节来实现无功的均衡。其基本原理框图如图8所示。
图8 下垂控制基本原理及框图
下垂特性控制的逆变器并联系统可以完全消除并联各逆变器之间的控制互
联线，同时就不会引入外界的噪声和干扰，也不存在单点故障问题，可以真正实现冗余供电和模块化设计。但是由于在整个负载变化范围内采用了频率和幅值的下垂控制，所以在从空载到满载的范围内，并联系统的输出频率有一微小的变化，在幅值下垂和逆变器自身外特性的作用下输出电压幅值可能下降较大，在对电压频率和幅值有较高要求的负载中，此种控制方式有待进一步的研究；另一方面完全一致的两台逆变器是不可能存在的，这就导致各逆变模块性能上的差异，从而影响了逆变器模块对负载的均分效果；此外由于下垂特性控制方案控制的并联系统中逆变模块完全利用自身的信息来均分负载，没有其它模块的信息可参考，所以逆变器模块之间的参数差异对此种控制方法影响较为严重。
目前，国内外对下垂特性控制的研究较多[27]——[31]，其中能较好解决逆变器模块无功功率分配不均的研究分别是谐波注入法[32]和改变逆变器输出阻抗法[33]。谐波注入法是在各单台逆变器的电压基准中注入幅值很小的谐波，通过谐波发出的有功功率来调节逆变单元的基波幅值给定。这种方法的电压基准由于引入了谐波，
使得输出电压产生了畸变，而且由于要计算谐波的有功而使得数字芯片的工作量大大增加。改变逆变器输出阻抗法是在各逆变单元中加入了据逆变器发出的无功功率控制输出电抗大小的环节，以补偿线路电抗大小不一致造成的无功不均，但在引入调节输出电抗环节的同时也影响了逆变器的性能，增加了系统的不稳定因素。
2 课题学术和使用意义
移动电源主要是指发电机组与移动平台组合形成的移动式的发电、供电设备。随着各地自然灾害的频发以及国家西部开发战略和海洋能源开发战略的实施，对移动电源的需求逐步上升。在市电不能到达的地方，如高原、海洋、沙漠、边远地区、船舶及工程建设等；供电不能中断的地方，如银行、信息中心、医院、大型楼宇等；需要特种电源的场合，如军用电源以及各种自然灾害的救急现场等需要大量的移动电源[1]。变流器是移动应急电源的核心部分，其性能的高低直接决定了整个移动应急电源性能的好坏[2]。
由于电力负载的增大，对电源的功率要求越来越大，而一般的移动电源功率等级不高，单个移动电源往往不能满需求，因此常常需要多台移动电源并联运行以扩展功率等级。但是移动电源（如便携式发电机）大多为交流输出，其直接并联运行困难。当一个模块投入运行时，或系统运行中，各模块的输出电压的频率、相位和幅值必须完全一致，任何一个量的微小偏差都将造成很大的环流，严重降低系统的效率甚至损坏模块。因此，采用逆变器并联控制方式得到广泛应用。逆变器并联方式是先将移动电源输出的交流电经过整流后再经逆变器逆变成交流，通过对逆变器的控制，使其输出的交流电压的频率、相位和幅值完全一致。
目前对于逆变器并联系统的研究主要是对同等容量均流的控制技术研究，在某些紧急情况下，如地震中的抢险救灾现场，找不到相同容量逆变电源，只能依靠不同容量逆变电源进行并联。对于不同容量的多个逆变器间的协调运行、实现不同功率等级逆变器间功率精确分配以及环流控制等问题的研究有待提高。本课题以此作为研究背景，选用两电平H桥逆变器、LCL滤波器的并联拓扑结构。
二、课题研究的目的、内容和技术路线
2.1 研究目的
本课题旨在研究单相不同容量移动电源的逆变器并联控制技术。对已有的相同容量逆变器并联系统进行分析、研究，结合移动电源的实际应用场合，探索应用于不同容量逆变器并联较为合适、方便的控制策略与控制方法，得到运行效果良好的不同容量逆变器并联系统。
(1)、针对移动电源（便携式发电机）应用场合的需要，本课题研究的逆变
器并联控制将有效的解决市电不能到达的地方或各种自然灾害的救急场合的供
电问题，保证这些地方的电力需求。
（2）、针对并联逆变器所固有的问题，本文研究的控制策略将提高逆变器并联供电的电能质量，使其具有热插拔性，冗余性，高可靠性，以及较强的外特性。2.2 研究内容
查阅大量有关逆变器并联的文献资料，比较各种并联控制技术的优缺点，选择综合最优的控制方式作为本课题的研究重点，使其达到本课题的预期目标。归纳起来，本课题的研究内容主要有如下几点：
（1）、分析确立单相移动电源逆变器并联的拓扑结构
目前与本课题相关的文献资料所用的拓扑结构基本相同，即电源输出整流后经逆变器逆变，再经滤波器滤波，然后并联，唯一不同点就是滤波器的选择，大多数文献选择的是LC型滤波器。LC型滤波器能满足并联系统的一般需求，但是对于系统的高频环流却是鞭长莫及。文献[34]指出经过适当的参数设计可以使得LCL逆变器的等效输出阻抗在低频段与LC型滤波器相近，而在高频段可以呈现出LC型滤波器所没有的高输出阻抗特性，利用这一特性可以很好地抑制系统高频环流，同时可以保持较硬的输出电压外特性。所用本课题选用带LCL滤波器的逆变器并联拓扑结构。
（2）、分析确定带LCL滤波器的逆变器在独立、并联供电模式下的控制方式。
对于并联供电模式，采用改进的无互联线的控制方式，能够实现系统的模块化，得到很好的冗余性和热插拔性；对于独立供电模式，采用电压电流双闭环控制以提高系统的稳态精度和动态响应速度，其中电压外环调节器采用谐振控制，可以无静差的跟踪特定频率的电压参考信号，电流内环调节器采用比例积分控制，可以无静差的跟踪电流参考信号。
（3）、选择恰当的LCL滤波器参数、设计合理的控制器的参数，对单相移动电源逆变器并联拓扑进行建模仿真，优化设计。
（4）、搭建并网逆变器硬件电路，应用DSP建立电源逆变器并联的硬件平台，来验证仿真分析的正确性。
2.3 技术路线
（1）、大量查阅逆变器并联的相关资料，做好理论基础。结合资料，比较各种拓扑结构和控制方式，分析所采用的拓扑结构的运行特性、控制方式的基本原理与运行效果。
（2）、建立并联逆变器主电路的仿真模型，研究分析系统的工作特点，在仿真的基础上优化系统。本课题采用的主电路拓扑结构如图9所示，系统控制框图如图10所示。
图9 系统主电路拓扑结构
图10 系统控制框图
（3）针对负载电流分配环节，选用改进的分布式控制方式，该方式可以根据各模块的容量来精确分配负载电流。
（4）针对逆变器闭环环节，对逆变器电流电压的双闭环控制方法进行控制
器的设计和仿真，电流内环反馈并联侧电感电流以提高系统的动态响应速度。
（5）搭建硬件实验平台，进行实验验证。
三、创新之处与拟解决的关键问题
3.1 创新之处
(1) 在逆变器并联控制策略中，结合瞬时电流控制法和分布式控制法，提出基于两者的改进分布控制策略。该控制策略没有传统分布式控制的均流总线，各模块之间除了参考电压总线外，无其他互联线，可以减少模块之间的信息干扰。
（2）在负载电流分配单元，将检测到的逆变器输出电流与该逆变模块的电源
输出额定电流进行比较，通过设计恰当的调节器，使两者最终相等。这样就实现了各逆变模块按容量分配负载的效果。
3.2 拟解决的关键问题
（1）由于逆变器输出电压的差异大小决定了系统环流的大小，消除系统环流需要逆变器输出电压在频率、幅值和相位上完全相同。同时，在某一逆变模块并入系统之初，其输出电压的频率、幅值和相位必须快速地跟上系统的输出电压。因此如何确定各逆变器稳定运行时的等效输出电压完全同幅同频同相成为系统可靠运行的关键点。
（2）当负载突变较大时，由于系统的并联模块数还未来得及变化，这样会使得系统的输出电压即负载供电电压突变，可能会导致系统崩溃。因此，如何通过系统控制器和主电路参数的设计来提高系统的动态响应速度和抗干扰能力也是一个关键点。
四、预期目标
（1）并联系统在稳定运行时恒压输出，在负载突变时，系统的响应速度快，输出电压变化较小，不会出现系统崩溃的情况。
（2）系统的输出容量及并联模块数根据负载所需的功率大小来确定，在满足负载容量的基础上并联最少的移动电源。且并联系统除最后一个模块外，其他模块都额定运行，提高系统运行效率。同时实现不同容量逆变电源的并联。
（3）系统热插拔性能要好，在系统运行过程中断开或投入新的逆变电源模块，且不影响系统的正常工作，实现系统的模块化。另外，系统的环流要得到较好的抑制。
五、可行性论证
（1）逆变器并联技术是一项较为成熟的技术，已有大量的相关文献作为理论基础。在此基础上，对其应用于不同容量的移动电源进行探讨，结合移动电源应用场合的具体特点进行研究，并有导师和同门的指导和帮助。
（2）运用相关仿真软件对模型进行仿真分析，与理论对比加以改善，加之实验室具备一定的实验基础，为硬件实验平台的搭建提供了良好的条件。
（3）在以上软硬件条件下，基于单相移动电源逆变器并联控制技术研究课题具有可行性，并能够取得一定的研究成果。
六、参考文献
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附件
选题报告论证记录
2013年1月9日上午在六教C会议室进行开题答辩，参加的老是有：王明渝老师，江渝老师，郑连清老师；参加的学生有：王少杨，李依璘，梁慧慧，黄敏，郑航等。
1、课题中的不同容量体现在哪里？按逆变电源容量分配负载电流如何实现？
答：由于所设计的系统是恒压输出，所以各逆变模块容量的不同体现在其输出电流，即输入到负载的电流的不同。通过控制器的设计，使除第n个逆变模块外，其它n-1个逆变模块的输出电流为该模块移动电源的额定电流，而第n个模块的输出电流为负载电流减去前n-1个逆变模块的输出电流。这样，不仅实现了
系统按逆变电源容量分配负载电流，同时还实现了前n-1个逆变模块额定运行，从而提高系统的运行效率。
2、若负载突变很大，在系统还没来得急做出投入逆变电源的判断时，可能会拉跨系统的输出电压，导致系统崩溃。如何保证这种情况下系统稳定运行？
答：因为本课题所设计的移动电源逆变器并联系统用在应急场合，其负载是可以预测的。当系统要加入负载时，可以根据所加入负载的大概容量先投入相应容量的逆变电源，提高系统的输出容量，然后再加入负载，这样就可以避免拉跨输出电压，保证系统稳定运行。
2014年光伏逆变器行业分析报告 2014年7月
目录 一、全球逆变器行业集中度提高，技术创新不断 (3) 1、亚洲厂商市场占有率上升 (3) 2、全球市场并购重组不断 (6) 3、高电压、智能化是两大技术趋势 (7) 4、新能源与互联网跨界，物联网终端不是梦想 (9) 二、中国：中国国情决定集中型未来两年的优势地位 (10) 1、中国政策影响下游市场的类型偏好 (12) 2、价格竞争的结果是毛利率下降和集中度提高 (14) 3、集装箱解决方案在近两年被广泛使用在地面电站 (15) 三、海外：技术趋势多元化，多种机型长期共存 (16) 1、日本：两雄进入全球前五两席 (17) 2、北美：微型逆变器累加出货量超过1GW (20) 3、欧洲：英国市场是欧洲未来两年的重点 (21) 3、印度：欧美逆变器厂商是主要参与者 (23) 四、集中型逆变器未来两年仍处在增量市场 (24) 1、阳光电源：领跑国内，扩张海外 (24) 2、华为：以技术创新推动产业发展 (26) 3、易事特：UPS市场稳定，光伏继续发力 (27) 4、科士达：充电桩是新亮点 (28)
一、全球逆变器行业集中度提高，技术创新不断 1、亚洲厂商市场占有率上升 2013 年全球前十大逆变器厂商中有四个来自中国和日本市场。根据光伏行业咨询公司IHS 的报告，来自日本的Omron、TMEIC、Tabuchi 和来自中国的阳光电源都在全球前十大逆变器厂商的名单上。其他上榜的厂商包括来自欧洲的SMA、ABB、Schneider Electric、Kaco，和来自美国的Advanced Energy、Enphase Energy。全球前十大逆变器厂商的销售收入总和达到了37 亿美金，占据全球逆变器市场58%的市场份额。来自中国和日本的逆变器厂商的上榜，是亚洲厂商的市场占有率上升的缩影。 快速成长的亚太光伏市场和日益萎缩的欧洲市场，极大地改变了全球逆变器市场的既有格局。值得一提的是，中国市场和日本市场上都几乎没有外国逆变器品牌的身影，中日市场对本土品牌的偏爱程度很高。
光伏逆变器行业调研分析报告 摘要—— 该光伏逆变器行业调研报告仅针对xx区域分析，时间2016-2017年度。 目前，区域内拥有各类光伏逆变器企业794家，从业人员39700人。截至2017年底，区域内光伏逆变器产值184937.75万元，较2016年160550.18万元增长15.19%。产值前十位企业合计收入77866.50万元，较去年65007.93万元同比增长19.78%。 ...... 经过长期追赶的沉淀和积累，当今我国在相当一些领域与世界前沿科技的差距都处于历史最小时期，已经有能力并行跟进这一轮科技革命和产业变革，加速实现制造业转型升级和创新发展。《中国制造2025》始终贯穿一个主题，就是加快新一代信息通信技术与制造业的深度融合。与发达国家在工业3.0基础上迈向4.0不同，我国制造业还有相当一部分停留在3.0甚至2.0，只有部分领先行业可比肩4.0。实施《中国制造2025》，必须处理好2.0普及、3.0补课和4.0赶超的关系，强化工业基础能力，提高综合集成水平，以推广智能制造为切入点，培育新型生产方式，推动制造业数字化网络化智能化。
第一章宏观环境分析 一、宏观经济分析 1、制造业是振兴实体经济的主战场。新一轮科技革命和产业变革浪潮之下，数字经济、共享经济、产业协作正在重塑传统实体经济形态，全球制造业都处于转换发展理念、调整失衡结构、重构竞争优势的关键节点，我国制造业提质升级的任务十分紧迫。综合来看，我国的高铁、核电、信息通信等领域已经具备了全球竞争力，但其他多数领域在技术创新、质量品牌、环境友好等方面落后于发达国家，离制造强国的建设目标还有很大差距。我们务必彻底摒弃旧的思维观念和方式方法，着眼解决深层次矛盾和问题，深化供给侧结构性改革，淘汰落后产能，加快创新驱动，优化升级传统产业，培育壮大战略性新兴产业，发展更多适应市场需求的新技术、新业态、新模式，促进“中国制造”上升为“中国高端制造”。 2、2018年是贯彻党的十九大精神的开局之年，是实施“十三五”规划承上启下的关键一年。同时2018年也是改革开放40周年。我国经济发展取得历史性成就、发生历史性变革。要审视复杂局势，科学判断，正确决策，把握战略窗口期。在此背景下，要继续加快推进制造强国、网络强国建设，深入实施推进中国制造建设，解决深层次矛
浅谈光伏发电系统用逆变器的基本知识 逆变器的概念 通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。 现代逆变技术是研究逆变电路理论和应用的一门科学技术。它是建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体变流技术、脉宽调制（ＰＷＭ）技术等学科基础之上的一门实用技术。它主要包括半导体功率集成器件及其应用、逆变电路和逆变控制技术３大部分。 逆变器的分类 逆变器的种类很多，可按照不同的方法进行分类。 １．按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为５０～６０Ｈｚ的逆变器；中频逆变器的频率一般为４００Ｈｚ到十几ｋＨｚ；高频逆变器的频率一般为十几ｋＨｚ到ＭＨｚ。 ２．按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。３．按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。 ４．按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。 ５．按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆
变器和“全控制”逆变器两大类。前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为“全控型”，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管（ＩＧＢＴ）等均属于这一类。 ６．按直流电源分，可分为电压源型逆变器（ＶＳＩ）和电流源型逆变器（ＣＳＩ）。前者，直流电压近于恒定，输出电压为交变方波；后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。 ７．按逆变器输出电压或电流的波形分，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。 ８．按逆变器控制方式分，可分为调频式（ＰＦＭ）逆变器和调脉宽式（ＰＷＭ）逆变器。 ９．按逆变器开关电路工作方式分，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。 １０．按逆变器换流方式分，可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。 逆变器的基本结构 逆变器的直接功能是将直流电能变换成为交流电能 逆变装置的核心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。 该电路通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。电力电子开关器件的通断，需要一定的驱动脉冲，这些脉冲可能通过改变一个电压信号来调节。产生和调节脉冲的电路。通常称为控制电路或控制回路。逆变装置的基本结构，除上述的逆变电路和控制电路外，还有保护电路、输出电路、输入电路、输出电路等，如图２所示。 逆变器的工作原理。
提高多台逆变器并网系统稳定性的原理分析 摘要：多台逆变器并联时，由于分布式系统电网阻抗变化及多台逆变器并联相 互耦合的影响，在实际过程中易出现系统不稳定问题。本文从并网逆变器拓扑结 构出发，通过分析得到当逆变器参数一致时，多台逆变器可等效为一台电网阻抗 增大N倍的逆变器，并建立了多逆变器并网系统的简化数学模型。同时，从原理 上提出了一种在PCC点接入RC等效电路提高多台逆变器并网系统稳定性的策略。 关键词：并网逆变器；多机并联；系统谐振，稳定性 引言 当今世界，以风能、太阳能为代表的可再生能源，正受到人们日益广泛的重视。基于可再生能源的分布式并网发电是可再生能源利用的主要方式之一。在分 布式并网发电系统中，逆变器作为分布式源与电网的接口装置，起着将来自分布 式源的电能转化为交流形式向电网输送的重要作用。 在光伏电厂或风电场中，常用单台或多台逆变器两种并网方式。由于实际向 电网传输的能量很大，相对于单台逆变器并网，利用多台逆变器进行能量输送的 优势在于：第一、可以用来灵活地扩大逆变器组的容量；第二、可以组成并联冗 余系统以提高运行可靠性；第三、具有极高的系统可维护性，在单逆变器出现故 障时，可以很方便的进行热插拔更换或维修。所以，多台逆变器并联并网在实际 光伏或风电并网中被广泛采用。 然而，由于分布式系统电网阻抗变化及多台逆变器并联相互耦合的影响，在 多机并网实际过程中易出现系统不稳定问题。目前逆变器并联技术在国外的发展 已有相当一段时间，世界上许多国家和大型逆变器制造公司在并网逆变器的并联 控制技术方面进行了大量的研究，但仍存在许多不足之处。因此，提高并网逆变 器并联系统的稳定性研究具有很大的实际意义。 一．单相LCL型并网逆变器建模 LCL型并网逆变器是常用的并网逆变器。为研究LCL型并网逆变器多机并联系统特性，首先需要确定单台并网逆变器的基本结构。图1为常用的单相LCL型并 网逆变器基本结构及控制图。Vin为输入直流母线电压；Zg为电网阻抗；Gi1为并网电流调节器；Hi2为并网电流反馈系数； Hi1为电容电流反馈系数，电容电流 反馈实现对LCL型滤波器谐振峰的有源阻尼；检测PCC处电压vg'过零进行锁相。这里，采用PI调节器对并网电流进行调节。 图1 单相LCL型并网逆变器结构及控制图 由于并网逆变器以输出电流作为控制对象，因而可利用诺顿等效原理将图1 进行诺顿等效。等效后的电路如图2所示，原并网逆变器转变为电流源并联阻抗 的形式。其中iout为逆变器的等效电流源，Zout为逆变器的等效阻抗。 图2 单台逆变器诺顿等效电路 二．多台逆变器并联并网建模 多台LCL型并网逆变器并联的拓扑结构如图3(a)所示，ig为总并网电流。对 于这种情况，直接对系统进行建模分析十分困难，所以首先需要对系统模型进行 进一步抽象和简化。从上一节可知，由于每台LCL型并网逆变器采用输出并网电 流闭环控制，所以可以采用诺顿等效模型对系统中每台逆变器进行等效变换，即
2020年逆变器行业分 析报告 2020年9月
目录 一、逆变器：价差缩小+MPPT赋能，组串式性价比凸显 (6) 1、逆变器简介 (6) （1）逆变器：将光伏直流电转换为交流的工具 (6) （2）逆变器分类：集中、组串、微型逆变器 (7) （3）逆变器赛道好，轻资产高ROE高周转 (8) （4）盈利能力：组串式>集中式 (8) （5）逆变器工作原理 (9) 2、价差缩小+MPPT赋能，组串式性价比凸显 (10) （1）组串式和集中式核心差异：MPPT (10) （2）组串式和集中式核心差异：运维方便性 (14) （3）组串式和集中式核心差异：组串式品类多，技术迭代快 (14) 3、渗透电站+分布式比例提升，组串崛起 (15) （1）组串式逆变器是最适合分布式光伏应用的逆变器 (15) （2）渗透电站+分布式光伏比例提升双因素驱动组串式占比进一步提升 (16) （3）预计未来组串式占比提升至80%+ (17) （4）户用新秀崭露头角 (17) 二、行业拐点：国内厂商加速海外渗透 (18) 1、逆变器格局演变：欧州垄断打破，全球一超多强 (18) （1）欧洲垄断时期（2012年之前） (19) （2）中欧竞赛时期（2013-2015年） (20) （3）一超多强（2016年以后） (21) 2、逆变器趋势：国内厂商加速海外渗透 (23) （1）集中度不断提升，头部稳定，腰部竞争激烈 (23) （2）全球看：国内龙头出海是必然趋势 (24) （3）成本+技术双优势助力国产替代 (27)
（4）渗透全球，中国企业优势强化 (28) （5）海外市场：国内龙头加速脱颖而出 (29) （6）欧美龙头逐步退出，让出市场份额 (30) （7）华为被迫让出市场份额 (31) （8）以价换量策略，中国企业加速抢占海外市场 (33) （9）预计国内逆变器龙头海外收入持续高增长 (34) 3、需求持续增长，新增+替换潜力十足 (35) （1）光伏行业，星辰大海 (35) （2）新增+替换，潜力十足 (35) （3）海外高价值量高增速，带动行业高增长 (36) 三、中国逆变器龙头加冕之时 (37) 1、阳光电源：逆变器+EPC龙头，积极布局储能业务 (37) （1）逆变器+EPC龙头，积极布局储能业务 (37) （2）收入、利润迅速增长 (37) （3）现金流大幅改善 (39) （4）主营业务及毛利率 (40) （5）海外销量迅速增长、单价降幅趋缓 (41) （6）出口市占率提升 (42) （7）储能业务高增长 (43) 2、锦浪科技：小而美的组串式龙头企业 (44) （1）组串式逆变器全球领先企业 (44) （2）20H收入、利润明显增长 (45) （3）现金流改善明显 (46) （4）主业逆变器，毛利率稳定 (47) （5）销量快速增长 (48) （6）海外毛利率，高占比 (49) （7）出口市占率提升 (50) 3、固德威：组串+储能逆变器双龙头 (51)
浙江大学 硕士学位论文 逆变器模块并联技术的研究 姓名：马小林 申请学位级别：硕士 专业：电力电子与电力传动指导教师：马皓 20040301
浙江大学颂｝。学位论文摘要 摘要 当前，交流电源供电方式止在由集ｔ｛?式向分布式、全功能式发展，而后者的核心就是模块的并联技术。由丁‘逆变器并联较能体现交流电源并联的特点，因而本文集中研究逆变器模块的并联技术。 逆变器的剪联策略有很多，但主要分成两类：有连线并联和无连线并联。本文首先集中分析ｒ各种并联技术的特点，指出这两种并联方式的发展趋势，并最终采片ｊ无连线并联方案进行研究。 逆变器性能的优劣将直接影响逆变器的并联性能。囚而本文用了一章的篇幅米介绍逆变器的设计，主要包括逆变器的数学建模、输出滤波器的设计和控制器参数的设计，最后ＪＨＭＡＴＬＡＢ进行仿真，结果表明参数设计基本合理。 无连线并联的性能关键在于调功的实现，这包括两个部分：功率的获取和功率的调节。为准确计算出功率，先对功率基本理论进行详细分析，得出相关计算公式。而在功率的调节中，ＰＱ的调节系数将直接影响调节的精度和动态响应，论文中专ｆＪ论述了调节系数的取值闸题。 根据目标要求，提出设计方案，并用仿真论证了方案的可行性。由于方案的算法是采用ＤＳＰ实现，文中先探讨了有关ＤＳＰ实现时应注意的问题，而后给出了具体算法的程序化流程剀。 用两台逆变器组成逆变器并联系统，来验证方案的可行性。结果表明，该方案能较好地适用于线性负载；而对非线性负载，两逆变器间存在着一定的负载，Ｆ均衡性。为解决前线性负载的不均衡性，提出了基于电流分解的无连线并联方案并进行了仿真，结果表明，它能较好地解决非线性负载的均流问题，但尚须实验进一步进行验证。 关键词：逆变器；无连线并联；有连线并联；ＰＱ调节；环流；电流分解
串联逆变器和并联逆变器的差别，源于它们所用的振荡电路不同，前者是用L、R和C串联，后者是L、R和C并联。 1、串联逆变器的负载电路呈现低阻抗，要求电压源供电，直流电源末端，必须并接大的滤波电容器。当逆变失败时，浪涌电流大，保护困难。 并联逆变器的负载电路呈现高阻抗，要求由电流源供电，需在直流电源末端串接大电抗器。但在逆变失败时，由于大电感的限流作用，冲击不大，较易保护。 2、串联逆变器输出电压为矩形波，输出电流近似正弦波，换流是在晶闸管上电流过零以后进行，因而电流总是超前电压 并联逆变器输出电压近似正弦波，输出电流为矩形波，换流是在谐振电容器上电压过零以前进行，负载电流也总是超前于电压。 两者都是工作在容性负载状态。 3、串联逆变器是恒压源供电，为避免逆变器的上、下桥臂晶闸管同时导通，造成电源短路，换流时，必须保证先关断，后开通。 并联逆变器是恒流源供电，为避免滤波电抗产生大的感生电势，电流必须连续。必须保证逆变器上、下桥臂晶闸管在换流时，是先开通后关断。 4、串联逆变器的工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率。并联逆变器的工作频率必须略高于负载电路的固有振荡频率。 5、串联逆变器的功率调节方式有二：改变直流电源电压或改变晶闸管的触发频率。 并联逆变器的功率调节方式，一般只能是改变直流电源电压。改变逆变引前角也能使功率增大，但所允许调节范围小。 (6)串联逆变器在换流时，晶闸管是自然关断的，关断时间短，损耗小。 并联逆变器在换流时，晶闸管是强迫关断的，关断时间较长。损耗较大。 相比之下，串联逆变器适合在高频感应加热装置中使用。 (7)串联逆变器的晶闸管所需承受的电压较低，用380V电网供电时，采用1200V的晶闸管就行，但负载电路的全部电流，包括有功和无功分量，都需流过晶闸管。逆变晶闸管丢失脉冲，只会使振荡停止，不会造成逆变颠覆。 并联逆变器的晶闸管所需承受的电压高，其值随功率因数角甲增大，而迅速增加。但负载本身构成振荡电流回路，只有有功电流流过逆变晶闸管，而且逆变晶闸管偶而丢失触发脉冲时，仍可维持振荡，工作较稳定。 (8)串联逆变器可以自激工作，也可以他激工作。他激工作时，只需改变逆变触发脉冲频率，即可调节输出功率；而并联逆变器一般只能工作在自激状态。 (9)在串联逆变器中，晶闸管的触发脉冲不对称，不会引入直流成分电流而影响正常运行；而在并联逆变器中，逆变晶闸管的触发脉冲不对称，则会引入直流成分电流而引起故障。 (10)串联逆变器起动容易，适用于频繁起动工作的场合；而并联逆变器需附加起动电路，起动较为困难。 (11)串联逆变器中的晶闸管由于承受矩形波电压，故晶闸管承受电压上升率较大较大，吸收电路起着关键作用，而对其电流上升率要求则较低。 在并联逆变器中，流过逆变晶闸管的电流是矩形波，因而要求大的电流上升率，而对电压上升率du／dt的要求则低一些。 (12)串联逆变器的感应加热线圈与逆变电源(包括槽路电容器)的距离远时，对输出功率的影响较小。如果采用同轴电缆或将来回线尽量靠近(扭绞在一起更好)敷设，则几乎没有影响。 而对并联逆变器来说，感应加热线圈应尽量靠近电源(特别是槽路电容器)，否则功率输出和效率都会大幅度降低。
逆变器的并联运行技术 类别：电源技术阅读：1220 作者：南京航空航天大学邢岩戚惠严仰光赵修科（南京210016） 来源：《电源技术应用》 摘要：介绍多个电源模块并联使用时，会产生的问题及其解决方法。关键词：电源模块并联运行均流 信息技术的迅速发展，对其供电系统的容量、性能和可靠性要求越来越高，也推动着电力电子技术的研究不断深入，研究领域不断拓宽。多模块并联实现大容量电源被公认为当今电源变换技术发展的重要方向之一。多个电源模块并联，分担负载功率，各个模块中主开关器件的电流应力大大减小，从根本上提高可靠性、降低成本。同时，各模块的功率容量减小而使功率密度大幅度提高。另外，多个模块并联，可以灵活构成各种功率容量，以模块化取代系列化，从而缩短研制、生产周期和降低成本，提高各类开关电源的标准化程度、可维护性和互换性等。 80年代国外开始研究DC/DC变换器并联运行技术，现已取得实用性的成果，而新的均流技术、系统稳定性等方面的研究仍在不断深入。同主电路和控制电路的研究发展过程一样，逆变器并联运行技术的研究也是在借鉴DC/DC并联技术的基础上不断深入。但由于是正弦输出，其并联运行远比直流电源困难，首先要解决三个问题： （1）两台或多台投入运行时，相互间及与系统的频率、相位、幅度必须达到一致或小于容许误差时才能投入，否则可能给电网造成强烈冲击或输出失真。而且并联工作过程中，各逆变器也必须保持输出一致，否则，频率微弱差异的积累将造成并联系统输出幅度的周期性变化和波形畸变；相位不同使输出幅度不稳。 （2）功率的分配包括有功和无功功率的平均分配，即均流包括有功和无功均流。直流电源的均流技术不能直接采用。 （3）故障保护。除单机内部故障保护外，当均流或同步异常时，也要将相应逆变器模块切除。必要时还要实现不中断转换。 目前，实现逆变器并联运行的几类典型方法有： 1 自整步法[1][2][3] 并联系统中各模块是等价的，没有专门的控制模块。通过模块间的均流线实现同步和均流，源于航空恒速恒频（CSCF）电源的自整步并联技术[2]。其基本原理是（见图1）： 以两路并联为例。当两通道的输出电压略有偏差时，将会有偏差电压存在。幅度偏差引起的与、基本上同相，见图1（c），相位偏差引起的与、基本上垂直（超前90°），见图1（b），尽量减小、
2020年光伏逆变器行业分析报告 2020年1月
目录 一、行业管理 (6) 1、行业主管部门及监管体制 (6) 2、行业协会组织及监管体制 (6) 3、行业法律法规及主要政策 (7) （1）我国主要法律法规、产业政策 (7) （2）境外主要法律法规、产业政策 (10) ①欧洲 (10) ②亚洲 (12) ③澳洲 (13) ④美洲 (13) ⑤非洲 (15) 二、行业发展概况 (16) 1、电力电子行业基本情况 (16) （1）电力电子行业概述 (16) （2）下游行业应用驱动电力电子行业快速发展 (17) （3）电力电子行业未来发展空间广阔 (17) 2、光伏行业基本情况 (18) （1）光伏发电概况 (18) （2）全球光伏行业市场分析 (19) （3）中国光伏行业市场分析 (22) 3、光伏逆变器行业基本情况 (24) （1）全球光伏逆变器行业市场分析 (24) ①全球光伏逆变器出货量呈增长态势 (24) ②中国、美国和印度占据全球光伏逆变器需求量的前三名 (25) ③储能逆变器市场需求持续快速增长 (26)
④全球光伏逆变器产品销售以组串式为主 (27) （2）中国光伏逆变器行业市场分析 (28) ①光伏逆变器出货量整体呈增长态势 (28) ②光伏逆变器产品销售结构以组串式为主 (29) ③基于平价上网的趋势，光伏逆变器产品价格整体呈下降趋势，同时性能逐步提 升 (29) 4、行业未来发展趋势 (30) （1）光伏发电将成为全球能源利用的主要趋势 (30) （2）光伏行业新兴地区市场需求广阔，推动并网逆变器产品需求快速发展 (31) （3）具备储能功能的电力电子设备市场前景广阔 (32) （4）智能电网建设需要电力电子设备助推，行业数字化、智能化升级加速 (33) 三、行业发展面临的机遇与挑战 (34) 1、行业面临的机遇 (34) （1）化石能源的污染问题及能源短缺推动全球能源转型势在必行 (34) （2）传统产业转型和升级亟需电力电子设备的支持 (35) （3）电力电子技术作为智能电网的助推器，将有助于能源互联网快速发展，能源互联网未来市场空间广阔 (35) （4）国家产业政策支持 (36) 2、行业面临的挑战 (37) （1）海外贸易摩擦对定位局部市场的企业影响较大 (37) （2）产业支持政策有所调整，推动新能源利用市场化进程加速 (37) 四、行业主要企业情况 (38) 1SMA Solar Technology AG (38) 2、SolarEdge Technologies (38) 3、华为技术有限公司 (39) 4、阳光电源股份有限公司 (39) 5、深圳科士达科技股份有限公司 (39)
不同容量逆变器并联技术研究开题报告 一、文献综述 1 国内外研究现状 早在 20 世纪 70 年代，就有学者提出将逆变器进行并联运行，并且开始对逆变器并联控制技术研究进行研究。到上世纪 90 年代中期，一些发达国家已经将并联逆变器投入生产，并投入实用。如日本的梅兰日兰公司、三菱公司、东芝公司，美国的 APC 公司、Libert公司，德国的西门子公司等[3]。 在我国，对于逆变器并联技术和逆变器模块化生产的研究起始于上世纪 90年代，相对于世界发达国家起步较晚。目前，主要是一些高校对这一领域进行了相关的研究。例如国内比较知名的西安交通大学、华中科技大学、南京航空航天大学、浙江大学等。这些高校对于逆变器并联技术方面的研究在国内处于领先地位。与此同时，意识到并联逆变器的重要性，国内其他一些高校也先后加入了这一研究领域。但是由于起步较晚，大多数高校在这个领域的研究都还处于试验阶段。国内一些致力于电源研究和生产的企业，如台达、埃默森、华为等，在这方面也做了大量的工作，并且也有企业生产出了相关的产品。但其性能有待于实践检验[3]、[4]。 1.1 逆变器独立运行控制技术 逆变器因调制带来了谐波，滤波器在消除谐波的同时也带来了系统的过渡过程与稳定性问题。因此，系统需要调节器来实现其所需的稳态性能与动态性能，调节器的实现方式有以下控制方式。 1.1.1 PID控制 在实际工程中，应用最为广泛的调节控制为比例积分微分控制，即PID控制，PID控制结构简单、稳定性好，工作可靠、调整方便[6]。其传递函数为 PID控制通过调节、、这3个参数来起作用的。这3个参数取值的不同，其比例、积分、微分的作用强弱就不同。对于P调节器，随着值的加大，闭环系统的超调量加大，系统响应速度加快。若超过一定值，则系统变得不稳定。对于PI调节器，随着值的加大，闭环系统的超调减小，系统响应速度略微变慢。对于PID调节器，由于微分环节的作用，在曲线的起始上升段呈现尖锐的波峰，之后曲线也呈衰减震荡。随着值的加大，闭环系统的超调量增大，但经过曲线尖锐的起始上升段后响应速度有所变慢。 1.1.2 谐振控制 由于PI控制器在跟踪正弦信号时会出现稳态误差，比例谐振控制可以对某一固定频率的正弦指令信号实现无静差跟踪，并可以有针对性地消除某些频率的谐
第5章单相并网逆变器 后级的DC- AC部分，采用单相全桥逆变电路，将前级 DC- DC输出的400V 直流电转换成220V/50Hz 正弦交流电，完成逆变向电网输送功率。光伏并网逆变器实现并网运行必须满足要求：输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相（单位功率因数），而且其输出还应满足电网的电能质量要求，这些都依赖于逆变器的有效并网控制策略。 光伏并网逆变器拓扑结构 按逆变器主电路的拓扑结构分类，主要有推挽逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器。 5.1.1推挽式逆变电路 推挽式逆变电路由两只共负极的功率开关元件和一个原边带有中心抽头的升压变压器组成。它结构简单，两个功率管可共同驱动，两个开关元件的驱动电路具有公共地，这将简化驱动电路的设计。 U 图5-1 推挽式逆变器电路拓扑 推挽式电路的主要缺点是很难防止输出变压器的直流饱和，另外和单电压极性切换的全桥逆变电路相比，它对开关器件的耐压值也高出一倍。因此适合应用于直流母线电压较低的场合。此外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困难。推挽式逆变器拓扑结构如图5-1 所示。 5.1.2半桥式逆变电路 } 半桥式逆变电路使用的功率开关器件较少，电路结构较为简单，但主电路的交流输出电压幅值仅为输入电压的一半，所以在同等容量条件下，其功率开关的额定电流要大于全桥逆变电路中功率元件额定电流，数值为全桥电路的2 倍。由于分压电容的作用，该电路具有较强的抗电压输出不平衡能力，同时由于半桥
式逆变电路控制较为简单，且使用元件少、成本低，因此在小功率等级的逆变电源中常被采用。其主要缺点是直流侧电压利用率低，在同样的开关频率下电网电流的谐波较大。 图5-2 半桥式逆变器电路拓扑 5.1.3全桥式逆变电路 全桥逆变电路可以认为是由2 个半桥逆变电路组成的，在单相电压型逆变电路中是应用最多的电路，主要用于大容量场合。在相同的直流输入电压下，全桥逆变电路的最大输出电压是半桥式逆变电路的2 倍。这意味着输出功率相同时，全桥逆变器的输出电流和通过开关元件的电流均为半桥式逆变电路的一半。 本文采用的是单相全桥式逆变器，其拓扑结构如图5-3 所示，它结构简单且易于控制，在大功率场合中广为应用，可以减少所需并联的元件数。其不足是要求较高的直流侧电压值。 图5-3 单相全桥逆变器电路拓扑 光伏并网逆变器的控制 光伏并网逆变器按控制方式分类，可分为电压源电压控制、电压源电流控制、电流源电压控制和电流源电流控制四种方法。以电流源为输入的逆变器，其直流侧需要串联大电感提供稳定的直流电流输入，但由于此大电感往往会导致系统动态响应差，因此当前大部分并网逆变器均采用以电压源输入为主的方式，即电压型逆变器。采用电压型逆变主电路，可以实现有源滤波和无功补偿的控制，在实际中已经得到了广泛的研究和应用，同时可以有效地进行光伏发电、提高供电质
电压源并联方案： 现以两个电压源并联为例进行说明。如下图所示，将两个电压源等效为交流电源，图中V 1和V 2表示两个等效电源输出幅值， 1?和2?表示等效电源输出的相位。X 表示线路等效输出感抗，假定两个逆变器的相等；R 表示线路等效输出电阻，假定两个逆变器的相等。Z 0为负载，V 0表示交流母线上的电压。I 1和I 2表示两个逆变器模块的输出电流 jX jX R 1V ?∠11 V ?∠ 逆变器n （n ＝1、2）的输出电流为： * *0n n n zn z V V I R ????∠-= ?∠?? 则输出功率为： *n n n n n n S V I P jQ ?=∠?=+ 其中P n 为逆变器n 输出的有功功率，Q n 为逆变器n 输出的无功功率： ()22cos sin n o n n n o R V V XV P V R X ??-+=+ 22 sin cos n n o n n n o RV XV XV Q V R X ??+-=-+ 由于引线电阻与引线电感相比一般很小，即连线主要呈感性，即R 为零，则有： sin n o n n V V P X ?= 20cos n o n n V V V Q X ?-= 有上式可以看出： 通过调节输出电压的相位可以调节逆变器输出的有功功率，通过调节输出电压的幅值可以调节逆变器输出的无功功率。 电流源并联方案：
jX 1V ?∠ 如上图所示，其中一台逆变器等效为一台电压源，如11V ?∠；其他逆变器等效为受控电流源，如22I ?∠，33I ?∠。 各逆变器输出的电流和端口电压可以监测，其输出的功率可以通过下式求得： *()n n n n n n S P jQ V I ?=+=∠ 在一个电压源加电流源并联的模式中，电压源支撑交流母线电压；电流源模块根据有功和无功指令计算得到有功和无功电流指令。有功和无功指令通过下面的方程获得。 13n k k ref P P ==∑ 13n k k ref Q Q ==∑ 然后再由下面方程计算出每个逆变器所要输出的有功电流和无功电流分量。 2222d q d d q q d q d q PE QE I E E PE QE I E E -?=?+??+?=?+? 通过控制每个逆变器输出的有功和无功输出，最终达到稳态时各逆变器之间的环流为零。
2020年光伏逆变器行业深度报告 导语 2019 年全球逆变器产量为126GW，行业集中度从2016 年开始呈现分散趋势，前五名光伏逆变器巨头企业市占率逐步降低。根据赛迪顾问数据显示，2019 年全球光伏逆变器市场CR5 为54%，比2017 年市场CR5 下降9%。 2017 年初至今美国户用光伏双寡头SolarEdge 和Enphase 涨幅分别为10.6 倍和36.18 倍，二者美国户用光伏逆变器市占率由2013 年的33%迅速提升至2019 年80%。我们独家深度剖析美国户用光伏逆变器双寡头SolarEdge 和Enphase 的成功经验，聚焦国内分布式逆变器细分赛道机会，寻找国内逆变器黑马。 1、全球逆变器行业发展迅速，竞争格局深化 逆变器性能直接影响系统发电效率和稳定性。光伏逆变器负责直流电到交流电的转换，与组件、汇流箱、电缆、支架等共同构成整个光伏系统。作为光伏系统中唯一智能化的设备，逆变器具有最大功率点追踪（MPPT）及孤岛效应保护等功能。逆变器只占系统总成本不到8%，却直接影响发电效率，运行稳定性和使用寿命，从来都是投资方和安装方关注的重点。
逆变器按应用场景可分为集中式、组串式、集散式和微型逆变器。集中式逆变器应用于大型地面电站，输出功率通常在500KW 以上；组串式逆变器在每个光伏组串（1-5kW）上安装逆变器完成MPPT 追踪；集散式逆变器兼顾集中式“集中逆变”和组串式“分散MPPT 跟踪”的特点；微型逆变器具备组件级（“MLPE”）最大功率点跟踪，功率小于等于1kW。传统的逆变是将所有的直流电全部串并联在一起，通过逆变器转成交流电接入电网，微型逆变器则对每块组件进行逆变。 功率优化器是介于发电系统与逆变器之间的装臵。功率优化器实现直流到直流的转换，替代逆变器原本的最佳功率点追踪功能，同时还能随时随地监控电池状态。
2019年光伏逆变器行业分析报告 2019年7月
目录 一、逆变器：全面提升系统端综合效率 (4) 1、提升MPPT跟踪效果，组串式逆变器占比最高 (4) 2、2018年平均中国效率已达到98.3%，长期看仍有提升空间 (5) 3、1500V系统进一步提升光伏电站系统效率 (6) 二、竞争格局分层明显：一线龙头地位稳固，二三线企业竞争激烈 8 1、国内企业取代欧美企业成为全球龙头 (8) 三、发展趋势：全球化背景下逆变器厂商加快海外市场布局 (12) 1、光伏市场全球化趋势持续推进 (12) 2、优秀逆变器厂商加速全球化布局 (14) 3、新兴市场快速增长，传统市场持续加强 (14) 4、国内厂商积极拓展逆变器市场 (15) 5、外资品牌进入业务调整期，国内企业有望迎来成长新机遇 (16) 6、逆变器需求直接受下游光伏装机带动 (17) 7、光伏逆变器需求稳健增长，国产品牌竞争力与市占率水平快速提升 (18)
组串式逆变器占比大幅提升，1500V与超配提升电站发电综合效率。我国光伏逆变器分为集中式、集散式、组串式以及微型光伏逆变器。与集中式逆变器相比，组串式逆变器能够实现单个组件串最大功率跟踪功能，近年来占比提升明显，除应用于分布式电站外，也开始规模化应用在集中式电站，2018 年占比已达到60.4%。逆变器核心指标为各类综合效率指标，2018 年我国各类逆变器中国效率已超过98%。伴随1500V 光伏系统的推广以及容配比提高，应用相应1500V 光伏逆变器进一步降低电站系统成本、提升发电效率。 龙头企业地位稳固，二线品牌快速突围。2013 年以来，华为、阳光电源以及德国SMA 稳居全球逆变器前三行业，三者市占率合计超过40%；同时，包括固德威、科士达在内国内知名逆变器品牌快速成长，出货量以及全球市占率稳步提升。2018 年全年国内逆变器厂商出货量合计达到66.5GW，全球市占率超过60%，多家企业出货量达到3-5GW 水平。 国产品牌竞争力提升，加速拓展全球市场。受2018 年国内“531”光伏新政影响，光伏系统成本快速下降，加速海外光伏装机市场快速发展，2018 年全年海外光伏市场装机占比超过60%，较2017 年同比提升超过10pcts。我国光伏逆变器企业通过加强海外逆变器销售渠道、布局海外产能等方式快速拓展海外市场，凭借性价比优势，在拉美、印度等新兴市场取得较高市占率水平，出货量在欧美等市场持续增长。 光伏逆变器需求稳健增长，国产品牌竞争力与市占率水平快速提升。行业龙头凭借全球化渠道与产能布局、规模化成本优势牢据行业
逆变电源并联技术 Parallel Strategy of Inverter 陈 宏 胡育文(南京航空航天大学航空电源科技重点实验室 210016) Chen Hong Hu Yuwen (Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 210016 China) 摘要 逆变器并联是提高电源系统可靠性,扩充系统容量的有效方式。本文介绍了逆变电源并联的原理、技术要求和特点。对当前采用的逆变电源并联方案进行了总结和分类。在此基础上详细分析了各种并联方案的特点和内在关系,指出了逆变电源并联技术的发展趋势。 关键词:逆变电源 并联 环流中图分类号:TM464 Abstr act The parallel operation of inverter is not only a very useful method to increase the capac 2ity of power system,but also a good way to improve reliability of it 1This paper introduces the princi 2ple of inverter .parallel operation 1Several methods are summed up and classified 1Features and problems of these strategies are discussed and inner relationship has been described 1The developing process of in 2verter .s parallel is shown clearly in this paper 1 Keywor ds:Inverter,parallel,circumfluence 陈 宏 男,1972生,博士研究生,研究方向为电力电子与电力传动。胡育文 男,1944生,教授,博士生导师,研究方向为电力电子与电力传动。 1 前言 当前,交流电源供电方式正在由集中式向分布式、全功能式发展,而后者的技术核心就是模块化电源的并联技术,这是一个研究的热点。逆变电源的并联策略有很多,有主从结构[1],用电压型逆变器作为主模块控制系统电压,电流型逆变器提供负载电流。有对等式[2,4] ,并联的各个逆变器结构功能相同,相互间有信号的传递,但不存在隶属关系。还有基于有功无功调节的无连线并联方式[5,6]。本文重点讨论了并联的技术问题和各项并联方案的特点。 2 逆变器并联原理和特点 逆变器的并联需要满足5项条件,即电压、频 率、波形、相位、相序相同,只有这样才能消除环流、均分负载功率,达到最佳的运行状态。以下对 两台单相逆变器并联进行分析,图1中将逆变器简化为电压源加LC 滤波器的形式。根据图1中的电流电压关系得到电路方程(1) 如下 图1 逆变器并联电路图F ig 11 Circuit of parallel inverters U 1-J X L 1i L 1=U 0U 2-J X L 2i L 2=U 0 i L 1-i R 1-i C 1+i L 2-i R 2-i C 2=0U 0/R =i R 2+i R 1U 0#j X C 1=i C 1U 0#j X C 2=i C 2 (1) 设C 1=C 2=C,L 1=L 2=L ,由式(1)可得 第17卷第5期 电工技术学报 2002年10月
逆变器市场分析报告 一、光伏发电用逆变器行业基本背景及发展概述 (2) 1.1 逆变器原理 (2) 1.2 逆变器分类 (4) 1.3 逆变器在一些项目中的应用 (5) 1.4 逆变器发展历程 (7) 1.5 国内外技术对比分析 (8) 1.6 光伏逆变器产业链 (8) 二、国外光伏发电用逆变器行业生产需求情况分析 (10) 2.1 国外逆变器主要生产企业信息 (10) 2.2 全球光伏逆变器消费情况： (11) 三、中国光伏发电用逆变器行业进出口市场分析及趋势预测 (12) 3.1 2008年国内光伏发电用逆变器产品总体供给分析 (12) 3.1.1 国内供给现状 (12) 3.1.2 国内市场供给影响因素分析 (13) 3.2 2008年国内光伏逆变器行业产品消费总体情况 (13) 3.3 国内主要光伏发电用逆变器行业经销企业 (15) 3.4 国内光伏发电用逆变器行业主要生产企业分析 (16) 四、逆变器行业发展展望及建议 (18) 4.1 光伏逆变器市场波特五力分析 (18) 4.2 逆变器行业市场在国内将逐渐发展 (19) 4.3 光伏逆变器价格分析 (19) 4.4 光伏逆变器市场发展趋势 (20) 4.5 政府部门和政策将推动逆变器市场发展 (20) 4.6 企业发展逆变器的一些建议 (21)
一、光伏发电用逆变器行业基本背景及发展概述 1.1 逆变器原理 通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成． 光伏系统中，光伏阵列所发的电能为直流电能，然而许多负载需要交流电能如变压器和电机等。直流供电系统有很大的局限性，不便于变换电压，负载应用范围也有限。除特殊用电负荷外，均需要使用逆变器将直流电变换为交流电。逆变器的的功能是将直流电转换为交流电，为“逆向”的整流过程，因此称为“逆变”。逆变器性能的改进对于提高系统的效率、可靠性，提高系统的寿命、降低成本至关重要。
２０２０年光伏逆变器行业深度研究报告
内容目录 1. 逆变器行业简介、分类及核心竞争力分析 (4) 1.1. 逆变器简介 (5) 1.2. 逆变器分类 (6) 1.3. 逆变器行业的核心竞争力 (7) 2. 逆变器行业需求趋势分析及空间测算 (9) 2.1. 趋势一：组串式逆变器市场份额占比不断提升 (9) 2.2. 趋势二：逆变器存量替代需求有望步入高增时代 (9) 2.3. 全球逆变器需求及市场空间测算 (10) 3. 逆变器行业竞争格局及盈利能力分析 (12) 3.1. 趋势一：国内企业加速海外渗透抢占市场份额 (12) 3.2. 趋势二：中游企业加速崛起，落后企业陆续退出 (13) 3.3. 降本路径：功率大型化、原材料国产化和技术优化 (14) 3.4. 盈利能力：中短期有望随海外渗透率提升和降本维持在较好水平 (15) 4. 投资策略 (17) 5. 标的推荐 (18) 5.1. 阳光电源：全球逆变器龙头，业绩持续增长 (18) 5.2. 锦浪科技：持续全球化布局，业绩有望持续高增 (18) 5.3. 固德威：优质组串式逆变器企业，业绩有望持续高增 (19) 6. 风险提示 (20) 图表目录 图1：光伏逆变器产业链结构 (5) 图2：光伏逆变器生产流程图 (5) 图3：逆变器销售路径和主要下游客户 (6) 图4：集中式MW 级逆变器方案系统示意图 (7) 图5：组串式MW 级逆变器方案系统示意图 (7) 图6：国内逆变器企业研发费用率情况（%） (8) 图7：固德威全球销售渠道拓展情况 (8) 图8：2018年全球逆变器类型分布情况 (9) 图9：全球逆变器新增装机容量预测（MW） (9) 图10：2001-2019全球光伏新增装机（GW） (9) 图11：2001-2019欧洲光伏新增装机（GW） (9) 图12：2008-2019国内光伏新增装机（GW） (10) 图13：2007-2019美国光伏新增装机（GW） (10) 图14：2014-2019年中国光伏逆变器出口规模（GW） (12) 图15：2019年中国逆变器出口区域占比情况 (12) 图16：SMA和阳光电源逆变器毛利率对比 (12) 图17：2018、2019年主要光伏市场中国逆变器出货占比情况 (13) 图18：2015-2019 年前20 大逆变器企业市场份额情况统计 (14) 图19：不同集中逆变器产品单位功率成本和毛利率情况 (14) 图20：不同组串逆变器产品单位功率成本和毛利率情况 (14) 图21：近年来逆变器价格不断下滑（元/W） (15) 图22：近年来逆变器企业毛利率情况 (16)