光伏并网逆变器拓扑结构分析

微型、组件、集中式、组串式并网逆变器种类及优缺点分析随着应用场合的不同，光伏并网逆变器的拓扑也出现多种变化，从小功率的单相并网到大功率的三相多电平并网逆变器技术，其选用的半导体器件及控制算法的要求也趋于严格。

目前，各种规模的光伏并网逆变器已经研制成功并开始批量生产。

从能量等级上，主要分成以下几种：微型/组件逆变器、集中式光伏并网逆变器（电站型）；组串式光伏并网逆变器（模组型）；多组串式光伏并网逆变器（微型）。

1. 微型/组件逆变器微型/组件逆变器主要用在组件数量较少或者BIPV中，将单一的组件输出逆变为适合并网的交流电。

其优点是，各个组件都工作在自己的最大功率点处，并且组件之间不互相影响，一旦某个组件被遮挡或出现问题，其他组件仍然正常工作，极大地提高了系统的安全性。

当然成本也相对较高。

如图5-19所示。

(a)微型/组件逆变器 (b)集中式光伏并网逆变器 (c)组串式逆变器图5-19 并网逆变器2.集中式光伏并网逆变器集中式光伏并网逆变器主要用于大型光伏电站，负责将太阳能转换成电能传输到低压侧电网或中压电网，光伏电池组需进行串并联以达到足够的电压和功率供给逆变器，其结构如图5-19所示。

该拓扑的优点是功率转换损耗小，维护方便。

缺点是：①在电池组件不匹配及阴影遮挡的多峰值条件下，该拓扑的MPPT策略比较难以达到最大功率点；②光伏电池模组串并联导致的高电压、大电流会导致损耗及安全问题；③柔性不足，当需要对光伏电站的容量进行改造时，需要重新设计逆变器；④在弱光情况下发电量明显不足。

集中式组串式组串并联式图5-19 并网逆变器拓扑结构研究表明，集中式的性价比很高，同样功率规模下成本可达到组串式并网逆变器的60%，但效率比组串式逆变器要低1.5%。

2.组串式光伏并网逆变器组串式光伏并网逆变器通过串联光伏组件达到其功率等级，如图5-19所示。

因此优点之一是能够解决组件串之间的不匹配问题，并让该组件串工作在最大功率点下。

单相光伏并网逆变器的设计
在设计单相光伏并网逆变器时，首先要确定逆变器的额定功率。

根据
光伏电池板的额定功率和数量，可计算出所需的逆变器功率。

此外，还需
要考虑逆变器的最大功率点跟踪（MPPT）性能，确保在不同的光照条件下
能够实时追踪光伏电池板的最大功率点，以提高系统的效率。

接下来，需要选择合适的逆变器拓扑结构。

目前常用的拓扑结构有单
级逆变器和多级逆变器。

单级逆变器结构简单，但效率较低，适用于小功
率应用；而多级逆变器结构复杂，但效率较高，适用于大功率应用。

根据
实际需求来选择适合的拓扑结构。

另外，在设计过程中还需要考虑到逆变器的控制策略。

一种常用的控
制策略是相位锁定环路（PLL）控制。

PLL控制可以确保逆变器输出的交
流电与公共电网同步，以避免发生干扰或相位不匹配。

此外，还需要考虑
到电流控制、电压控制、频率控制等方面的控制策略。

同时，逆变器的可靠性也是设计过程中需要考虑的重要因素。

在设计
中应选择可靠性较高的元件和材料，同时进行充分的散热设计，以确保逆
变器在长时间运行时不会过热受损。

最后，还需要在设计中考虑到逆变器的通信接口和监控系统。

逆变器
通常需要具备与电网通信以实现并网功能，并提供与用户的通信以方便监
控运行状态和故障诊断。

综上所述，单相光伏并网逆变器的设计需要考虑到逆变器的额定功率、拓扑结构、控制策略、可靠性以及通信接口等因素。

只有在全面考虑这些
因素的前提下进行设计，才能确保逆变器的性能和可靠性，并实现可持续
发展。

光伏逆变器的设计与控制光伏逆变器是在光伏发电系统中至关重要的一部分，它负责将由光伏组件产生的直流电转变为交流电供应给电网或负载。

在光伏逆变器的设计与控制过程中，需要考虑电流、电压、频率等多个因素，以确保逆变器的高效运行和安全性。

本文将详细介绍光伏逆变器的设计和控制方法。

一、光伏逆变器的设计1. 逆变器拓扑结构设计逆变器的拓扑结构决定了其工作性能和效率。

典型的逆变器结构包括单相桥式逆变器、三相桥式逆变器、多级逆变器等。

在选择逆变器拓扑时，需要考虑系统的功率要求、设计成本、效率等因素。

2. 开关器件选择逆变器的开关器件是实现电能转换的核心组件，常用的有IGBT、MOSFET等。

在选择开关器件时，需要考虑其导通压降、开关速度、损耗等因素，以确保逆变器的性能和效率。

3. 控制电路设计逆变器的控制电路决定了其电流与电压的调节性能。

常用的控制电路有电压闭环控制和电流闭环控制。

其中，电压闭环控制通过反馈系统控制输出电压，电流闭环控制通过反馈系统控制输出电流，可以实现更精确的电流控制。

4. 滤波器设计在光伏逆变器的输出端需要加入滤波器来滤除谐波和噪声。

滤波器的设计应考虑其频率特性和衰减特性，以确保逆变器输出的交流电质量良好。

二、光伏逆变器的控制1. MPPT算法最大功率点追踪（MPPT）是光伏逆变器控制的重要环节。

光伏组件的输出功率与光照强度、温度等因素相关，MPPT算法通过不断调整逆变器的工作状态，追踪出光伏组件的最大功率点，从而提高光伏系统的整体效率。

2. 电网连接控制光伏逆变器通常需要与电网连接，与电网进行同步运行。

在电网连接控制中，需要考虑电压频率、相位等因素，确保逆变器输出的交流电与电网保持同步，并满足电网的电压、频率等要求。

3. 故障保护光伏逆变器的故障保护是确保逆变器安全运行的重要环节。

常见的故障包括过压、过流、短路等，逆变器应具备对这些故障进行检测和保护的能力，同时及时发出警报并停机，以避免损坏设备或危害人身安全。

三相t型光伏逆变拓扑
三相T型光伏逆变拓扑是一种常见的光伏逆变器拓扑结构，它可以将直流电能转换为交流电能，以满足电力系统的需求。

本文将介绍三相T型光伏逆变拓扑的原理、特点和应用。

三相T型光伏逆变拓扑的原理是利用三相桥式整流器将光伏电池板输出的直流电能转换为三相交流电能，然后通过三相T型逆变器将交流电能输出到电力系统中。

其中，三相桥式整流器的作用是将光伏电池板输出的直流电能进行整流，使其变成稳定的直流电源。

而三相T型逆变器则是将直流电能转换为交流电能，并通过滤波器进行滤波，以保证输出的交流电能质量。

三相T型光伏逆变拓扑的特点是具有高效率、高可靠性和低成本等优点。

由于采用了三相桥式整流器和三相T型逆变器，可以有效地提高转换效率，同时也可以提高系统的可靠性。

此外，由于采用了简单的拓扑结构，可以降低系统的成本，提高系统的经济性。

三相T型光伏逆变拓扑的应用非常广泛，主要用于太阳能发电系统、风力发电系统和电动汽车充电系统等领域。

在太阳能发电系统中，三相T型光伏逆变拓扑可以将光伏电池板输出的直流电能转换为交流电能，以满足电力系统的需求。

在风力发电系统中，三相T型光伏逆变拓扑可以将风力发电机输出的交流电能转换为稳定的交流电能，以满足电力系统的需求。

在电动汽车充电系统中，三相T型光伏逆变拓扑可以将电网输出的交流电能转换为直流电能，以满足电
动汽车的充电需求。

三相T型光伏逆变拓扑是一种高效、可靠、经济的光伏逆变器拓扑结构，具有广泛的应用前景。

随着新能源技术的不断发展，三相T 型光伏逆变拓扑将会得到更广泛的应用。

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)3.3 硬件框图 (10)3.3.1 DSP控制单元 (11)3.3.2 光纤驱动单元 (11)3.3.2键盘及液晶显示单元 (13)3 光伏并网逆变器软件 (13)1. 百千瓦级光伏并网特点2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。

百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。

百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。

在技术指标上，主要会影响：1.并网电流畸变率在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。

该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。

2.电磁噪声由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。

光伏并网逆变器参数、特性、分类和发展趋势光伏并网逆变器作为光伏电池与电网的接口装置, 将光伏电池的电能转换成交流电能并传输到电网上, 在光伏并网发电系统中起着至关重要的作用,并且光伏并网逆变器正朝着高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展。

光伏并网逆变器参数1 、输出容量 : 单相 0.5-100KVA , 三相 2-200KVA2 、输出电压 :AC220 ± 3%,380 ± 3%3 、输出频率:50Hz ± 0.054 、波形失真率 :<5%5 、功率因数 :0.86 、过载能力:过载 150% , 10S光伏并网逆变器特性1、最高效率 98.6%,欧洲效率 97.5, MPPT 效率达 99.9%2、模块化设计,便于安装维护3、根据输入情况自动选择输出功率 (100%, 80%, 60%, 40%, 20%, 0%4、滤除自身谐波功能5、低电压穿越功能6、过 /欠压、过 /欠频及过流保护7、主动、被动结合防孤岛8、无功功率可调,功率因数范围超前 0.95至滞后 0.959、适应严酷的电网环境,工作频率 50/60±4.5Hz光伏并网逆变器分类1、按照隔离方式分类包括包括隔离式和非隔离式两类, 其中隔离式并网逆变器又分为工频变压器隔离方式和高频变压器隔离方式, 光伏并网逆变器发展之初多采用工频变压器隔离的方式,但由于其体积、重量、成本方面的明显缺陷, 近年来高频变压器隔离方式的并网逆变器发展较快, 非隔离式并网逆变器以其高效率、控制简单等优势也逐渐获得认可, 目前已经在欧洲开始推广应用, 但需要解决可靠性、共模电流等关键问题。

2、按照输出相数分类可以分为单相和三相并网逆变器两类, 中小功率场合一般多采用单相方式, 大功率场合多采用三相并网逆变器。

按照功率等级进行分类, 可分为功率小于 1kVA 的小功率并网逆变器, 功率等级 1kVA~50kVA的中等功率并网逆变器和 50kVA 以上的大功率并网逆变器。

i型三电平三项桥光伏逆变拓扑
i型三电平三项桥光伏逆变（i-type three-level three-phase bridge PV inverter）是一种用于将光伏电池板产生的直流电转换为交流电的拓扑结构。

它可以转换直流电到三相交流电，实现对电网的接入。

i型三电平三项桥光伏逆变的特点是，在直流侧使用三个开关器件，可以实现三个电平。

在交流侧，使用三个电感和三个并联的电容，可以实现无需接地的三相输出。

这种拓扑结构的主要优点包括：
1.高效率：由于使用了三个电平，i型三电平三项桥光伏逆变可以实现高效的电源转换，降低能量浪费。

2.可靠性：使用三个开关器件可以实现对系统的调节，同时减少了对铁心电感的依赖，提高了系统的可靠性。

3.较低的电磁干扰：i型三电平三项桥光伏逆变采用前置变换器的方法，可以将电网正弦电压输出与SPWM控制器从中隔离，从而减少电磁干扰。

i型三电平三项桥光伏逆变应用广泛，包括太阳能电池板、风能电池板等可再生能源转换系统。

它可以实现对电网的自平衡和安全接入，同时也具有高效、可靠和低电磁干扰等优点。

对于三电平逆变器而言, 必须保证输出电压的基波分量幅值与输出频率成一定的正比关系变化，其共模电压的计算与它们的触发方式有关。

设Ua、Ub、Uc分别为逆变器的三相相电压。

根据三相三线制的对称性原理，推得三相输出电压波形的共模电压为：(1)因而，对应三相三电平每一种开关序列的共模电压大小如表1所示。

图3 普通SVPWM下共模电压波形通常的空间矢量调制策略都会使用图2中所记载的19种有效矢量，以达到直流母线电压利用率高，输出谐波小。

但是会带来较大的输出共模电压，最高VCM幅值会达到了Vdc/3。

图3显示的是母线电压Vdc=600V时，一种普通SVPWM产生的共模电压最大幅度达到了200V，这样大的共模电压会对系统造成很大的不利影响。

抑制共模电压SVPWM原理从表1中的27种状态可以看出，对于可控的PWM输出波来讲，其输出共模电压的幅值在0Vdc～Vdc/2之间变化。

欲减小共模电压，应尽量不使3个输出端与同一“+”极性端或“-”极性端连接，避免2个端子一起接到“+”极性端或“-”极性端，而另一个端子接到直流中性点，如使用表中D类的7个状态字，此时逆变器的输出共模电压为0，但不能只选用D 类矢量，因为那样虽能很好的抑制共模干扰，但却因为少的合成矢量会造成参考电压过渡不平滑，使得逆变器输出线线间电压波形变差，因此需要均衡考虑共模差模问题。

本文所研究的SVPWM算法中，就是选择合理输出共模电压较小的矢量来合成参考电压矢量。

由表1可见(111、-1-1-1)，(110、101、011、0-1-1、-10-1、-1-10)八个开关状态造成了很大的共模干扰，因此，本研究就避开这八个开关状态(即图2中方框中的矢量)，这样就能从源头上降低逆变器的共模输出电压。

本文具体采用CDE三类矢量，这样，理论上即可以把逆变器输出共模电压幅值降为Vdc/6。

然而可用矢量的减少使得无法采用传统的七段式脉冲触发序列，因此，本策略采用五段式脉冲触发序列。