双级式光伏并网逆变器研究样本

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单相两级式非隔离光伏并网逆变器的研究

单相两级式非隔离光伏并网逆变器的研究单相两级式非隔离光伏并网逆变器的研究引言：近几年来，随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的呼吁，光伏发电作为一种清洁可再生能源得到了广泛关注和应用。

光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备之一，其功能是将光伏电池组件输出的直流电转换为交流电，并将其注入到电网中。

然而，传统的隔离式光伏并网逆变器存在效率较低和体积较大的缺点，因此非隔离型逆变器的研究在近年来引起了广泛的关注。

1. 单相两级式非隔离光伏并网逆变器的原理单相两级式非隔离光伏并网逆变器采用了两级逆变结构，分别是高频变换器级和低频逆变器级。

高频变换器级将光伏电池组件输出的直流电转换为高频交流电，并通过高频变压器将其提升到合适的电压。

低频逆变器级则将高频交流电转换为稳定的50Hz/60Hz交流电，并通过滤波器将其注入到电网中。

整个过程中不需要采用隔离变压器进行电气隔离，从而减小了体积和重量。

2. 单相两级式非隔离光伏并网逆变器的优势相比传统的隔离式光伏逆变器，单相两级式非隔离光伏并网逆变器具有许多明显的优势。

首先，非隔离型逆变器由于不需要采用隔离变压器，减小了体积和重量。

在光伏系统的安装和布置上更加灵活，减少了占地面积和材料的使用。

其次，非隔离型逆变器由于采用了两级逆变结构，降低了逆变过程中能量损耗和热量产生。

相比单级逆变器，更高的效率可以提高系统的整体发电量和经济效益。

再次，非隔离型逆变器可以实现更高的输入电压范围。

传统的隔离式光伏逆变器需要先将光伏电池组件的输出电压通过变压器降压到逆变器的工作电压范围，这一过程会产生较大的功率损耗。

而非隔离型逆变器可以直接利用光伏电池组件的输出电压，提高了能量的利用率。

最后，非隔离型逆变器具有更好的故障检测和保护功能。

传统的隔离式逆变器由于使用变压器实现电气隔离，故障检测和保护较为困难。

而非隔离型逆变器可以利用电子元件直接检测系统的工作状态和参数，提高了系统的可靠性和稳定性。

单相两级式光伏并网逆变器的研究开题报告

单相两级式光伏并网逆变器的研究开题报告一、选题背景随着环保理念的日益普及和新能源产业的快速发展，光伏发电逐渐成为世界范围内的一种重要的可再生能源。

在中国政府的政策支持下，光伏发电已经成为国家重点发展的领域。

在光伏发电系统中，逆变器作为光伏发电系统的核心部件之一，其工作稳定性和效率对整个系统的运行起着至关重要的作用。

传统的单级式光伏并网逆变器的电压转换效率较低，常常由于电容器性能的限制，使系统的电压尺度和输出能力存在很大局限性。

为了提高光伏发电系统的性能和效率，二级式光伏并网逆变器应运而生。

二级式光伏并网逆变器与传统的单级式光伏并网逆变器相比具有更高的电压转换效率、更低的电磁干扰、更高的电压尺度和更可靠的性能等优点。

二、研究目的本研究旨在设计和研究一种单相两级式光伏并网逆变器，以提高光伏发电系统的性能和效率，为推动我国光伏发电事业的发展贡献力量。

具体目标如下：1.设计一种单相两级式光伏并网逆变器电路结构，使其能够实现更高的电压转换效率和更低的电磁干扰。

2.开发一套单相两级式光伏并网逆变器检测和控制系统，使其能够更精确地控制光伏发电系统。

3.通过实验验证单相两级式光伏并网逆变器的性能和效率，并与传统的单级式光伏并网逆变器进行对比研究。

三、研究内容1.单相两级式光伏并网逆变器的电路设计。

2.单相两级式光伏并网逆变器的控制与保护设计，包括过压保护、欠压保护、过流保护、温度保护和地互感器保护等。

3.单相两级式光伏并网逆变器检测与控制系统的设计，包括逆变器输出功率、电网电流、电网电压等参数的实时检测和控制。

4.单相两级式光伏并网逆变器的性能和效率测试，对其进行实验验证，并与传统的单级式光伏并网逆变器进行对比研究。

四、预期成果1.设计出一种高效、低噪声、稳定的单相两级式光伏并网逆变器。

2.开发一套单相两级式光伏并网逆变器检测和控制系统，实现对逆变器运行状态的实时监测和控制。

3.通过实验验证单相两级式光伏并网逆变器的性能和效率，并与传统的单级式光伏并网逆变器进行对比分析。

一种单相两级式光伏并网逆变器控制策略

一种单相两级式光伏并网逆变器控制策略1 引言单相两级式光伏并网逆变器与单级式相比，虽然结构复杂，但前、后级可分开控制，控制方法较简单。

而且前级DC／DC 变换器选用不同的拓扑结构可满足不同的太阳能电池输入电压，应用起来比较灵活。

对于单相两级式光伏逆变器，除了要实现MPPT 和并网逆变外，还必须将连接前后级的母线电容电压控制在一定范围内。

电压太低满足不了并网逆变要求，电压高则母线电容耐压也高，体积大。

若控制不当，母线电容将一直升高到高出电容耐压，导致“母线电容崩溃”。

2 双PI 环控制单相两级式光伏并网逆变器通常前级采用MPPT 控制，后级采用电流内环、母线电压外环的双环PI 环控制，其典型控制简图如图1 所示。

其中电流内环控制框图如图2 所示。

并网电流ig 与参考电流igref 的误差经调节后与高频三角载波交截，得到驱动信号驱动逆变桥，实现电流跟踪。

GiPI(s)为PI 环节传递函数；KPWM／(0．5sTs+1)为采用PWM 控制的逆变桥传递函数，可等效为惯性环节，KPWM 为PWM 及主电路增益；1／(sTs+1)为采样延时和PWM 控制滞后的小惯性环节。

将采样延时环节和PWM 装置延时环节合并，由于开关频率较高，合并后s2 的系数远小于s 的系数，可以将该项忽略，简化为一阶惯性环节：1／(1．5sTs+1)。

等效电压外环控制框图如图3 所示，Udc 为直流母线电压；GuPI(s)为PI 环节的传递函数；1／(Cs)为滤波电容的传递函数；Gi(s)为电流内环的闭环传递函数。

根据以上电流环的设计，可得简化等效闭环传递函数为：Gi(s)=1／(1+3sTs)；同样将采样延时和电流环传递函数合并等效为：1／(1+4s Ts)。

tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。

仅供参阅！。

两级式光伏并网逆变系统的研究与仿真

ＧＤ（Ｓ）等效为一个惯性环节，即：
，
）＝Ｉ删 — Ｌ一
＝！
．
（５）
＋１
根据功率守恒原理，
＝
：Ｉｏ，令
÷ ，得出：
出
Ｋ口＝二
』。
ห้องสมุดไป่ตู้
（６）
由以上分析可知，电压外环的开环传递函数为：
）＝（＋等）・厶．・ＳＣ（７）
间；在接近最大功率点附近，采用较小的步长以确保跟踪精度。２．２光伏并网逆变器的控制（ｉ）电流内环控制后级网侧逆变器采用双环控制策略，电流内环的控制框图如图２所示。电流内环主要实现网侧电流的跟踪控制，将给定的正弦波电流参考值Ｉ与实际并网电流Ｉ相减，得出的结果经各控制环节处理后，产生相应的ＳＰＷＭ信号，驱动逆变桥以跟踪网侧电流。其中，Ｇ（Ｓ）为电流内环控制环节，Ｇ（Ｓ）为逆变桥等效环节，此环节中Ｋ为逆变器增益，Ｔ为逆变器的惯性常数，为三角载波周期的一半；Ｇ（Ｓ）为电网电压前馈环节，ＧＴ（Ｓ）为滤波环节。电压前馈环节的作用是避免电网电压的波动对输出电流产生的不利影响，即通过恰当的选择Ｇ（Ｓ），使电网电压Ｅ（Ｓ）经过Ｇ（Ｓ）对输出电流Ｉ（Ｓ）产生补偿作用，以抵消电网电压的扰动作用，扰动作用下的输出为：
为简化控制器设计，可以将上式的三阶系统等效为一个二阶系统，同电流内环控制以典型的Ｉ型二阶系统设计比例和积分系数Ｉ（ｖＤ，Ｋ。靠。３．仿真结果分析２．两级式光伏并网发电系统控制原理两级式光伏并网发电系统的输出特性采用两级式光伏发电系统控制原理如图１所ＰＳＩＭ９．１进行仿真实验，光伏电池模型选用软Ｌ））（１）示。控制器１能够实现基于前级ＢＯＯＳＴ变换器的件自带的光伏电池模型ＳｏｌａｒＭｏｄｕｌｅ（ｐｈｙｓｉｃａｌＭＰＰＴ控制，控制器２可以完成单位功率因数的所以若选择前馈补偿装置的传递函数ｍｏｄｅ１）。系统的仿真模型如图４所示。正弦波控制和直流母线电压的稳压控制。ＧＮ）＝１（），必有Ｉ。（Ｓ）＝０，因此式（１）可以对电网电压的扰动进行全补偿。对电网电压扰动补偿后的电流内环开环传递函数为：

两级式非隔离光伏并网逆变器效率优化

两级式非隔离光伏并网逆变器效率优化近年来,随着环境污染和化石能源紧缺问题日益严重,人们越来越重视对可再生清洁能源的开发和利用。

其中,光伏发电并网系统装机容量增长迅速,发展前景非常广阔。

相对于隔离型并网逆变器,非隔离型并网逆变器具有体积小、重量轻和效率高的绝对优势,因此广泛应用于分布式光伏发电并网系统。

由于光伏电池板输出电压通常低于电网电压峰值,非隔离型并网逆变器需采用两级式结构,光伏电池板输出功率经过两级功率变换才能馈入电网。

若能在光伏电池板输出电压高于电网电压瞬时值时实现功率的单级传输,即可降低功率变换级数,提高并网逆变器的效率。

因此,论文研究了两种兼顾低漏电流和高效率的准单级非隔离并网逆变器。

论文首先研究了一种基于H5的准单级非隔离光伏并网逆变器,在传统两级式H5非隔离光伏并网逆变器的基础上,通过引入一条由二极管和开关管串联构成的功率支路,使得光伏电池电压高于电网电压瞬时值时,实现单级功率传输;而当光伏电池电压低于电网电压瞬时值时,两级功率传输。

由于逆变器采用H5拓扑,故续流回路仍然可以在续流时与光伏电池板断开,因此在优化效率的同时,较好得抑制了漏电流。

另一种是基于双降压式的准单级非隔离光伏并网逆变器,在传统两级式双降压式非隔离光伏并网逆变器的基础上,通过引入两条由二极管和开关管串联构成的功率支路,使得光伏电池电压高于电网电压瞬时值时,实现单级功率传输;而当光伏电池电压低于电网电压瞬时值时,续流模态仍可实现单级功率传输。

另一方面,基于双降压式的准单级逆变器可以分别优化选取开关管和二极管。

因此,相对于基于H5的准单级非隔并网离逆变器,基于双降压式的准单级非隔离并网逆变器可以获得更高的变换效率。

最后分别设计完成了两种非隔离逆变器的的实验原理样机,介绍了样机的总体结构,给出了功率电路参数和控制参数设计过程。

对两种拓扑的工作原理、漏电流特性和功率传输效率进行了实验验证,并与传统两级式进行了对比。

实验结果与仿真和理论分析一致,研究的两种准单级非隔离并网逆变器均可以应用于分布式光伏发电并网系统。

双级式光伏并网逆变器控制算法研究

双级式光伏并网逆变器控制算法研究杜毅;彭良平;汤济泽【摘要】对双级式光伏并网逆变器控制算法进行研究,主要包括Boost和全桥逆变器电路.Boost的控制算法完成升压控制和最大功率追踪,升压控制采用软充电的策略保证Boost电路能够将母线电压平稳上升到给定水平.逆变器电路的控制应保证顺利并网和电池板发出的功率平稳输送到电网,提出在低功率下适当降低母线电压来降低并网电流的畸变率.最后对所提出的算法进行相应的仿真和实验验证,结果表明提出的双级式并网逆变器算法具有可行性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2013(043)005【总页数】5页(P33-36,40)【关键词】光伏;并网;软充电;最大功率追踪【作者】杜毅;彭良平;汤济泽【作者单位】东方日立(成都)电控设备有限公司,四川成都611731;东方日立(成都)电控设备有限公司,四川成都611731;东方日立(成都)电控设备有限公司,四川成都611731【正文语种】中文【中图分类】TM6151 引言现代光伏并网发电技术分为2个方面，一方面是以集中型光伏电站为主导的并网技术，另一方面是以家庭用户为主的户用型并网发电。

户用型并网发电技术可以克服日照分散性的缺点。

除此之外，将电池板安装在屋顶之上，可避免占用大量空地面积；户用型并网逆变器在电网终端并网，所发出电能被负载就地消耗，减小了电能在传输过程中造成的损失。

这样在灵活性和经济性上，都比光伏电站具有更大优势。

在户用型并网发电中，双级式光伏并网逆变器具有体积小、重量轻、价格便宜等诸多优点。

本文对其控制算法进行详细研究。

2 光伏并网逆变器工作原理双级式并网逆变器的拓扑结构如图1所示，包括Boost和全桥逆变器电路。

Boost电路完成升压控制和MPPT，逆变器电路保证顺利并网和将电池板发出的功率稳定良好地输送到电网。

图1 双级式光伏并网逆变器主电路结构Fig.1 Main circuit structure of two-stage PV grid-connected inverter2.1 Boost电路控制算法Boost要完成2个任务：一是在启动时，若太阳电池板电压小于母线额定电压时，Boost电路应能完成升压，使母线电压达到并网要求；另外，就是要完成太阳能电池板的最大功率追踪。

两级式光伏微型逆变器的研究

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北方工业大学硕士学位论文
Research on Two-staged Photovoleaic of Micro Inverter ABSTRACT
Solar power system has become an important trendacy in the development of new energy today, and research on the distributed PVsupply is an important branch of PV grid power generation research, a single-phase independent PV grid system of low power is suitable for families, cities with small range of applications because of conveniently and quickly, it also increasingly become a kind of the trend of the development of the PV of new energy, so the study of independent distributed power supply has very important significance. This article mainly to research on the two-staged PV research of micro inverter, to realize grid control high effciently, and summarizes the advantages and disadvantages of the system. To choose the main circuit topology is the important guarantee of realizing the PV grid micro inverter system. This paper designed two stage type inverter topology, former level using DC/DC booster transformation, the later level using high frequency flyback inverter with adopt isolation, finally the system feed into the grid by the whole bridge transformation. choosing the ways of inverter is the key of the photovoltaic system. Through detailing and comparing to the principle and control of two kinds of the flyback inverter circuit in this paper, finally determine the crisscross the flyback inverter circuit. Face to the problem of high frequency flyback input voltage, the article using the introduction of the active clamp soft switching circuit to reduces the loss and noise caused by high frequency switch. In this paper, the topology structure of each part has carried on the detailed introduction, and matches by the simulation experiments to verify the correctness of the topology structure, and finally use a control law of the common peak is suitable for the excitation system. Controlling of the flyback inverter by discontinuous current mode, and study of the double closed loop control to the whole system. Finally through the simulation software MATLAB and PSIM system with the method of combining the construction of the model. By comparing to the experimental results, it is concluded that the optimal solution, and verify the correctness of the theoretical model. Due to the input and output instantaneous power of the pv panels has a double frequency component, the component will lead to larger busbar voltage fluctuations, and it is seriously affected the final grid power quality. In order to solve this problem, this paper chose three power decoupling circuit to analysis and research, through the model building and simulation, the paper decided to selecting the two stage of power decoupling method by the simulation results of the output current waveform comparison, and this methord may to save the cost and made control process simplely, beside the resulting waveform of the circuit is the best, so selecting the final PV grid micro inverter topology. Finally, in this article, through the combination of MATLAB and CCS software design and the construction of the related hardware platform, with the experimental results show the feasibility of the system operation. It has high efficiency and can meet the requirement for the whole system, lays the foundation for the practical application of inverter.

扬州大学科技成果——两级式无变压器光伏并网发电逆变器

扬州大学科技成果——两级式无变压器光伏并网发
电逆变器
成果简介
该成果采用两级式电路，两级式光伏并网逆变器一般是在逆变器前级加入一个DC/DC变换器。

前级DC/DC变换器主要完成最大功率点跟踪功能，通过控制太阳能电池板的输出电压UPV跟踪基准Umppt，进而实现太阳能电池板最大功率输出，PI调节器的输出与载波比较生成PWM信号控制DC/DC变换器的开关管。

后级DC/AC环节主要实现并网功能和稳定直流母线电压功能。

成果中两级式拓扑结构是由前级一个Boost变换器和后级一个全桥逆变器构成。

成果中是采用DSP实现的全数字控制，另用ARM采集数据，和主DSP通信，以双核共同控制实现本项目的光伏并网发电功能。

主要技术指标
功率等级有1.5kW、2.5kW、3.5kW、5kW,并网电网220V，230V，频率50Hz，60Hz。

MPPT跟踪精度是0.99，THD<3%，功率因数>0.99。

最大效率97.8%。

主要优势
两级式光伏并网逆变器由于具有两个单独的功率变换环节，前后级可以分别控制，因此控制难度较低，容易实现。

另外，由于前级DC/DC变换器可以实现升降压的功能，故适合于光伏并网等宽输入电压范围的场合。

成果目前所处阶段小试阶段。

两级式单相光伏并网逆变器输入电压低频纹波抑制策略研究

两级式单相光伏并网逆变器输入电压低频纹波抑制策略研究两级式单相光伏并网发电系统中,由于后级并网逆变器的瞬时输出功率含有二倍电网电压频率的脉动分量,使得中间母线电压也含有二倍频脉动,该脉动分量会进一步传递至输入侧,使得输入电压也含有较大的纹波,影响MPPT控制的准确性,使MPPT效率严重下降。

为此,必须对两级式单相光伏发电系统输入电压的低频纹波抑制策略开展深入研究。

本课题建立了两级式单相光伏并网逆变器输入电压二倍频纹波抑制分析的数学模型,指出了该低频纹波的基本抑制途径和四种抑制策略;分析了输入电压二倍频纹波的抑制标准和鲁棒抑制条件;在此基础上,给出了四种抑制策略的参数设计方法,从而确保系统兼具鲁棒稳定性和二倍频纹波鲁棒抑制能力;完成了300W原理样机的参数设计和制作,并通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。

研究结果表明,本课题研究的四种纹波抑制策略可以使得输入电压的二倍频纹波率在整个工作环境条件下始终小于5%,极大的提高了系统的MPPT效率。

两级式光伏并网微逆变器的研究的开题报告

两级式光伏并网微逆变器的研究的开题报告一、选题背景与意义随着太阳能光伏技术的不断发展和应用，光伏系统已经成为建筑、工业等领域中最为普及的新能源供应方式。

然而，为了实现光伏系统的可靠运行与高效发电，必须采用适当的并网方式。

目前常用的并网方式有集中式和分布式两种，其区别主要在于逆变器的配置位置。

集中式逆变器安装在系统的中心位置，集中控制整个系统；而分布式逆变器分散安装在光伏模块或电池组中，控制单个模块或电池组发电。

在实际的应用中，分布式逆变器由于其成本低、可行性高、安装简单等优势，逐渐成为了主流。

然而，由于其具体实现方式的不同，分布式逆变器又可以分成单级式、两级式、多级式等类型。

目前，两级式逆变器作为一种新型的分布式逆变器，具有高效、可靠、灵活的特点，受到越来越多的关注和研究。

本文旨在探索两级式光伏并网微逆变器的研究，研究其原理、特点、应用等方面，为可靠高效的光伏发电系统提供技术支持和理论指导。

二、研究内容与方法1. 研究两级式光伏并网微逆变器的原理和组成结构，探讨其功能、特点和性能指标。

2. 以MATLAB/Simulink为平台，建立两级式光伏微逆变器的数学模型，并建立仿真平台，验证其正确性和稳定性。

3. 分析两级式光伏并网微逆变器的控制策略，包括MPPT算法和PWM控制算法等，并对其进行改进和优化。

4. 通过实验验证两级式光伏并网微逆变器的性能和可靠性，并对其进行评估和比较分析。

三、预期成果及应用价值1. 深入探究两级式光伏并网微逆变器的原理和特点，为分布式逆变器技术的发展做出一定贡献。

2. 建立两级式光伏微逆变器的数学模型和仿真平台，探索其控制策略，为光伏发电系统的优化提供理论依据。

3. 通过实验测试验证两级式光伏并网微逆变器的性能和可靠性，并对其进行评估和比较分析，为实际应用提供参考。

4. 提高光伏发电系统的效率和可靠性，促进光伏技术的应用与推广，为人类环境保护和可持续发展做出一定贡献。

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电力电子与电力传动专题课课程报告——双级式光伏并网逆变器研究
哈尔滨工业大学
7月
双级式光伏并网逆变器研究
摘要:在当今世界能源危机与环境污染加剧的趋势下, 太阳能因具有可再生和清洁无污染的优点受到人们的关注, 更是被各国用来缓解环境污染的主要举措, 而且与其它清洁能源相比太阳能的发展速度最快。

随着太阳利用技术的发展, 太阳能的利用形式已从传统的光-热利用发展到现在的光-电利用, 光伏发电必将成为未来最主要利用形式并得到迅猛发展。

而逆变器是实现光生电能向电网电能转换的重要器件。

本文对光伏并网逆变系统的结构和逆变器的拓扑进行分析, 比较各优缺点。

并对两级式并网逆变器的前级和后级的控制方法进行分析研究, 比较各控制方法的优缺点。

关键词: 太阳能; 光伏发电; MPPT; 逆变器; 单周期控制
0 引言
当今世界人口众多, 能源是经济发展的一个非常重要的需求。

无论是提高生活水平还是发展经济, 都不能离开能源。

而能源问题早就已经不是能源的本身问题, 金融资本的市场与石油的市场高度的一体化, 使能源更加变得受人关注。

有关学者称, 能源革命的革命意义是比十年前的信息技术的革命意义更加的重大和深远, 是有史以来最伟大的一种革命。

能源革命已经变成了全球共同关注的课题。

在能源和环境这两个方面, 我们国家面临的挑战是有史以规模最大而且最为严峻的。

为了给正在进行的城镇化、工业化、机动车化, 以及给全国不足14亿的人口提供充分的、可靠的而且廉价的、清洁的和便利的能源, 从规模上说, 这比世界上的任何一
个国家的经历都要大很多。

本土的资源和能源的短缺, 能源进口的快速增长, 国际油价的高数字以及能源在生产和使用过程中所造成的极为严重的污染, 国内的能源领域的复杂的市场化改革, 国际的能源的高地缘政治, 以及全球的气候变化所产生的压力, 以上所有的因素都使中国正面对着将会比以往任何一个国家所面临的更加严重的挑战。

当前人类生产和生活中大量使用的煤、石油和天然气等化石能源正在以惊人的速度减少。

若按照能源的综合估算, 世界石油的储备量大约为1200亿吨。

如果按照世界上石油的以每年33亿吨的开采总额来进行计算, 世界上石油的存储总量大约在21世纪50年代左右被全部开采完毕。

全球的天然气的存储总量当前为15万兆立方米左右, 如果以每年2300兆立方米的开采总额来进行估算, 在60年内天然气将会被开采耗尽。

这也就意味着, 当前人类大量使用的化石能源将在21世纪上半叶迅速枯竭, 而化石能源的枯竭势必会导致世界经济危机和冲突的加剧。

20世纪90年代初期, 中国的能源还能够自给自足, 可是, 当前就中国石油资源的对外依存度来说, 中国仅次于美国, 居世界第二位, 约为50%, 中华人民共和国国务院的发展研究中心所做出的调查报告指出, 截止到21世纪20年代, 中国的石油需求量最少为4.5亿吨, 最多将会达到6.1亿吨。

而此阶段中国国内的石油产量为1.8亿吨到2亿吨。

这些数字意味着, 中国对海外石油资源的依存度将将会继续增加, 至少达到55%, 与美国基本一致。

显而易见, 中国对国外资源的持
续增高的依存度已经严重地威胁了中国的可持续发展。

中国光伏发电的应用市场当前处于起步阶段, 中国新增的太阳能光伏发电装机容量约为500MW。

到2030年光伏发电量可达1300亿千瓦。

但总体而言, 中国在光伏并网控制层面, 与西方发迖国家相比还有较大差距, 具体表现在PCC并网冲击过大, 电流畸变率(大于8%)及电压畸变率(大于4%)过高、前级母线电压不稳定等, 因此解决光伏并网逆变控制问题极为迫切。

鉴于并网控制涉及到逆变器前级母线电压调理、后级滤波器、锁相设计及孤岛保护等一系列相关问题, 因此应重点进行系统建模、拓扑与保护电路设计及控制策略分析等研究, 确保光伏逆变无损并网, 开发具有中国特色的光伏并网逆变技术, 具有十分重要的意义。

1 光伏并网发电系统的分类及拓扑结构
太阳能光伏发电系统的工作原理比较简单, 太阳能电池方阵受太阳福照, 将太阳福射能直接转换为直流电能, 这一过程相当于直流发电器。

方阵的输出端, 经过防反充二极管接至控制器。

控制器的一对输出端接至蓄电池组, 对其进行充、放电保护控制, 蓄电池组处于经常性浮充状态; 控制器的另一对输出端经过关向直流负载供电, 同时接至逆变器, 将直流电转换成交流电向交流负载供屯, 若为并网系统, 则与电网并联。

这样就构成一个完整的发电、输电、供电系统, 与常规发电装置的发电、输电、供电系统相似。

1.1 光伏并网系统的体系结构
光伏系统按与电力系统的关系, 一般可分为离网光伏系统和光伏并网系统。

离网光伏系统不与电力系统的电网桕连, 作为一种移动式电源, 主要用于给边远无电地区供电。

光伏并网系统与电力系统的电M连接, 作为电力系统中的一部分, 可为电力系统提供有功和无功。

现在, 世界光伏发电系统的主流应用方式是并网发电方式, 经过电网将光伏系统所发的电能进行再分配, 如供当地负载或进行电力调峰等。

光伏并网系统一般由三部分构成:光伏阵列、逆变器和电网, 如图1.1所示。

图1.1 光伏并网系统结构框图
其中, 光伏阵列主要由光伏组件组成, 其应用能够分为单个组件、组件串联及组件并联等。

众所周知, 光伏系统追求最大的功率输出, 系统结构对发电功率打着直接的影响:一方面, 光伏阵列的分布方式会对发电功率产生重要影响; 而另一方而, 逆变器的结构也将随功率等级的不同而发生变化。

因此, 根据光伏阵列的不同分布以及功率等级, 能够把光伏并网系统的体系结构分为以下几种:集中式、交流模块式、串型、多支路、主从和直流模块式。

经过分类我们能够更加深入地对光伏系统的工作原理及结果进行研究和分析。

下面对几种主要结构来分析。

1.1.1 集中式结构
集中式结构如图1.2所示, 该结构方式是光伏发电系统在20世纪80年代中期普遍采用的结构方式, 一般用于lOkW以上较大功率的光伏并网系统, 其主要优点是:系统只采用一台并网逆变器, 因而结构简单且逆变效率较高。

但随着一大批光伏并网系统的实施与投运, 也发现了该结构形式存在以下缺点。

(1)抗热斑和抗阴影能力差;
(2)该结构形式要求具有相对较高电压的直流母线将DC/AC变换器和太阳能电池相连接, 因而降低了安全性, 同时也增加了系统成本;
(3)太阳能电池组的输出特性曲线呈现杂乱的多波峰, 单一的该结构难以很
好的完成MPPT控制。

虽然存在以上不足, 但当光伏发电系统的功率等级不断增大时, 该结构表现出其输出功率等级高的优点, 而且成本相对低廉。

因此, 该结构特别适合发电功率相对大的电站, 因此, 这种结构依然具有一定的运用价值。

图1.2 集中式结构框图
1.1.2 交流模块式结构
交流模块式结构(Module Integrated Converter, MIC), 最早由 Kleinkauf教授于20世纪80年代提出, 交流模块式结构包括DC/AC变换器和PV组件集成在一起作为一个光伏发电系统模块, 如图 1.3所示。

交流模块式结构与集中式结构相比, 具有以下优点:
(1)无阻塞和旁路二极管, 光伏组件损耗低; 无热斑和阴影问题;
(2)每个模块独立MPPT设计, 最大程度地提高了系统发电效率;
(3)每个模块独立运行; 系统扩展和冗余能力强; 灵活性好、可即插即用;
(4)交流模块式结构没有直流母线高压; 增加了整个系统工作的安全性。

交流模块式结构的主要缺点是: 由于采用小容量逆变器设计; 因而逆变效率相对较低。