光伏发电三相并网逆变器的设计

２０１１年第２期（总第６５期）　钰ｉ夏与　稚　ＥＮＥＲＧＹ　ＡＮＤ　ＥＮＥＲＧＹ　ＣＯＮＳＥＲＶＡＴ１０Ｎ　２０１１年２月　

墓　纛誊　

光伏并网逆变器的设计与控制　

潘　龙　

（江苏龙腾工程设计有限公司，江苏　宜兴２１４２０６）　摘要：　光伏并网发电具有广泛的应用前景，叙述了并网逆变器在光伏并网发电中所起的作用以及不同逆变器的特点，　指出，光伏并网逆变器的技术关键在于对电流和功率的控制。　关键词：　光伏发电；逆变器；拓扑结构；控制策略　中图分类号：ＴＭ６ｌ５　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９５－０８０２一（２０１１）０２－００８３－０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ＰＶ　Ｇｒｉｄ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　

ＰＡＮ　Ｌｏｎｆｌ　（Ｌｏｎｇｔｅｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｙｉｘｉｎ　２１４２０６，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰＶ　ｐｏｗｅｒ　ｈａｓ　ｂｒｏａｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＰＶ　Ｇｒｉｄ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｈａｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＰＶ　ｐｏｗｅｒ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｈａｓ　ｄｉｆｆｅｒ－　ｅｎｔ　ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｉｔｓ　ｋｅｙ　ｉｓ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＰＶ　ｐｏｗｅｒ；ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　

０　引言　

随着经济社会的不断高速发展，人类对能源的需　

求在不断增长。由于不可再生资源的日益紧张及人们　对环境保护的重视，开发利用新能源越来越受到人们　

的重视。电力系统正面临着巨大的变革，其中，光伏发　电以其环保、可持续等独特的优点，被公认为最具技术　

含量和发展前景的技术之一。逆变技术是光伏发电并　网的关键技术，并网逆变器作为太阳能电池与电网的　

接口装置，在新能源的开发和利用中有着至关重要的　作用，直接影响着光伏并网发电系统的经济性、可靠　性。因此，提高逆变器的性能、开关频率及功率密度便　

100kW光伏并网逆变器

设计方案

目 录

1. 百千瓦级光伏并网特点 .............................................................................................................. 2

2 光伏并网逆变器原理 ................................................................................................................... 3

3 光伏并网逆变器硬件设计 ........................................................................................................... 3

3.1主电路 ................................................................................................................................ 6

3.2 主电路参数 ........................................................................................................................ 7

3.2.1 变压器设计 ............................................................................. 错误!未定义书签。

3.2.3 电抗器设计 ............................................................................................................. 7

光伏并网逆变器总体方案

第1页共39页

目录

1简述....................................................................... 3

1.1 功能.................................................................... 3

1.2 引用文件................................................................ 3

1.3 模块划分................................................................ 3

2 硬件设计................................................................. 3

2.1 机箱结构................................................................ 4

2.1.1设计原则............................................................... 4

2.1.2箱体构成............................................................... 4

2.1.3部件安装关系........................................................... 5

2.1.4材料要求............................................................... 5

2.2 逆变器硬件电路.......................................................... 5

第４５卷第６期　２０ｌ１年６月　电力电子技术　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｖｏ１．４５，Ｎｏ．６　Ｊｕｎｅ　２０１１　

三相单级式光伏并网型逆变器的研制　

钟宇明　（深圳职业技术学院，自动化技术研究所，广东深圳５１８０５５）　

摘要：介绍了研制的三相单级式光伏并网型逆变器，启动时采用电压环控制，启动后切换到电流环并启动最大　功率点追踪（ＭＰＰＴ）控制。根据ＭＰＰＴ算法特点，采用恒定电压法、导纳增量法及快速调整相结合的方法．能快　速、准确地跟踪光伏电池的最大功率点（ＭＰＰ）。逆变器输出有功功率到电网，并能方便灵活地控制输出一定的　无功功率给本地负载，起到无功补偿作用。这里介绍的软件锁相方法能保持开关频率不变，并通过调整指针零　点及其步长来对逆变器输出进行调相调频。该逆变器结构和控制简单，在实验室获得了较好的实验结果。　关键词：逆变器；光伏并网；无功补偿；最大功率点跟踪　中图分类号：ＴＭ４６４　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—１００Ｘ（２０１１）０６—００１１－０３　

Ｔｈｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ａ　Ｔｈｒｅｅ・・ｐｈａｓｅ　Ｓｉｎｇｌｅ－－ｓｔａｇｅ　Ｇｒｉｄ・・ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｉｎｖｅｒｔｅｒ　

ＺＨＯＮＧ　Ｙｕ—ｒｕｉｎｇ　

（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｗ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　５１８０５５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ　ｓｉｎｇｌｅ—ｓｔａｇｅ　ｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｓｔａｒｔｓ　ｕｐ　ｗｉｔｈ　

ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｏｏｐ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｓｔａｒｔ—ｕｐ　ｉｔ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｔｏ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｏｏｐ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｗｉｔｈ　ＭＰＰＴ　ｓｔａｒｔｉｎｇ　ｔｏ　ｗｏｒｋ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＭＰＰＴ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ＣＶＴ，ＩｎｅＣｏｎｄ　ａｎｄ　ｆａｓｔ—ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｃｈｏｓｅｎ　ｗｉｔｈ　ａ　ｇｏｏｄ　ｒｅ・　ｓｕｈ　ｏｆ　ＭＰＰＴ．Ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｐｕｔｓ　ｏｕｔ　ａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　ｇｒｉｄ　ａｎｄ　ｉｔ　ａｌｓｏ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｔｏ　ｐｕｔ　ｏｕｔ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｆｏｒ　ｌｏｃａｌ　ｌｏａｄｓ　ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ．Ａ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｐｈａｓｅ—ｌｏｃｋｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｉｍｐｌｅ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ａｎｄ￣ｅｑｕｅｎｅｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ　ｉｓ　ｒｅｇｕｌａｔｅｄ　ｂｙ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｔｈｅ　ｚｅｒｏ　ｐｏｉｎｔ　ａｎｄ　ｓｔｅｐ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｉｎｔｅｒ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｕｎｃｈａｎｇｅｄ．Ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｅｔｅｒ　ｏｂｔａｉｎｓ　ａ　ｇｏｏｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌａｂ　ｗｉｔｈ　ｓｉｍｐｌｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏ１．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ；ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｍａｘｉｍｕｍ　ｐｏｗｅｒ　ｐｏｉｎｔ　ｔｒａｃｋｉｎｇ