太阳能逆变器开发思路和方案
太阳能逆变器开发思路和方案.doc

内容摘要:摘要:针对光伏并网发电系统中关键部件——逆变器的结构设计与控制方法研究进行了详细分析和阐述。
从电网、光伏阵列以及用户对逆变器的要求出发,分析了各种不同的逆变器拓扑结构与控制方法,比较其运行效率和控制效果。
对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟待解决的问题进行了阐述,指出光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。
摘要:针对光伏并网发电系统中关键部件——逆变器的结构设计与控制方法研究进行了详细分析和阐述。
从电网、光伏阵列以及用户对逆变器的要求出发,分析了各种不同的逆变器拓扑结构与控制方法,比较其运行效率和控制效果。
对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟待解决的问题进行了阐述,指出光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。
关键词:光伏并网发电系统;逆变器;拓扑结构;最大功率点跟踪;孤岛效应O 引言由于传统能源的枯竭和人们对环境的重视,电力系统正面临着巨大变革,分布式发电将成为未来电力系统的发展方向。
其中,光伏发电以其独特的优点,被公认为技术含量高、最有发展前途的技术之一。
但是光伏发电系统存在着初期投资大、成本较高等缺点,因而探索高性能、低造价的新型光电转换材料与器件是其主要研究方向之一。
另一方面,进一步减少光伏发电系统自身损耗、提高运行效率,也是降低其发电成本的一个重要途径。
逆变器效率的高低不仅影响其自身损耗,还影响到光电转换器件以及系统其他设备的容量选择与合理配置。
因此,逆变器已成为影响光伏并网发电系统经济可靠运行的关键因素,研究其结构与控制方法对于提高系统发电效率、降低成本具有极其重要的意义[5] 。
本文从电网、光伏阵列以及用户对于并网逆变器的要求出发,分析了不同的逆变器拓扑结构与控制方法,比较了其运行效率和控制效果。
对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟待解决的技术问题进行了综合,进一步指出了光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。
光伏逆变器工作计划和目标

光伏逆变器工作计划与目标一、引言随着全球对可再生能源的重视和光伏技术的日益成熟,光伏逆变器市场需求持续增长。
为了满足市场需求,提高逆变器的性能和可靠性,本计划制定了详细的工作目标和工作计划。
二、工作计划1. 产品研发:根据市场需求和技术发展趋势,持续研发更高效率、更稳定的光伏逆变器。
具体包括硬件设计优化、软件功能升级以及智能化控制的研发。
2. 生产流程优化:通过改进生产工艺、引入自动化生产线等方式,提高生产效率,降低制造成本。
3. 质量管理体系建设:完善质量管理体系,确保产品从研发到生产、再到售后服务的全过程质量控制。
4. 市场推广与合作:加强市场推广,扩大品牌影响力;寻求国内外合作伙伴,共同开拓市场。
5. 团队建设与培训:加强技术团队和管理团队的建设,定期进行内部培训,提高团队整体素质。
三、工作目标1. 技术创新:在产品研发方面取得突破性进展,力争在国内外光伏逆变器领域保持技术领先地位。
2. 生产效率提升:通过优化生产流程,使逆变器的生产效率提高20%。
3. 质量零缺陷:实现产品质量的持续改进,确保产品合格率达到99.9%。
4. 市场拓展:在国内市场占有率提升至30%,同时积极开拓海外市场。
5. 团队素质提升:技术和管理团队成员的专业技能和经验得到明显提升。
6. 客户满意度:确保客户满意度达到95%以上,建立良好的客户关系。
7. 成本降低:通过工艺改进和效率提升,将产品成本降低10%。
8. 法规遵从:确保公司及产品符合相关国家和地区的法律法规要求,保持合规经营。
9. 品牌建设:提升品牌知名度和美誉度,成为国内外知名的光伏逆变器品牌。
10. 持续发展:保持公司健康、稳定的发展态势,为股东和员工创造更多价值。
四、总结与展望本工作计划与目标的制定旨在推动光伏逆变器业务的持续发展,提高公司在国内外市场的竞争力。
通过技术创新、生产流程优化、质量管理体系建设等多方面的努力,公司将实现技术领先、高效率、低成本、高质量的发展目标。
光伏发电系统中逆变器方案的设计

光伏发电系统中逆变器方案的设计随着可再生能源的不断发展和应用,光伏发电系统已成为一种重要的清洁能源发电方式。
而光伏发电系统中的逆变器作为转换直流电能为交流电能的关键设备,在系统设计中起着至关重要的作用。
本文将从光伏发电系统逆变器的基本原理、设计要求和技术方案等几个方面展开,探讨光伏发电系统中逆变器方案的设计。
一、光伏发电系统逆变器的基本原理光伏发电系统中的太阳能电池板将太阳能转换成直流电能,而交流电力系统则需求交流电能,因此就须要借助逆变器将光伏发电的直流电能转化为电能输出。
逆变器的作用是通过改变电压、频率和相位,将直流电转换为交流电。
逆变器的工作原理主要包括开关元件的控制和功率电子器件的转换过程。
二、光伏发电系统逆变器的设计要求1.效率高:光伏发电系统逆变器的效率对系统的发电量和经济性影响较大,因此要求逆变器的效率尽可能高。
2.稳定性好:光伏发电系统在日常运行中会受到日照、温度等环境因素的影响,因此逆变器需要具有良好的稳定性,能够适应不同的工作环境。
3.可靠性高:作为光伏发电系统的核心部件之一,逆变器的可靠性对系统的发电效率和稳定性至关重要。
4.通信便捷:逆变器需要实时监测光伏发电系统的工作状态、数据参数等信息,并与其他设备进行通信,以实现对系统的有效监控和管理。
三、光伏发电系统中逆变器的技术方案1. 多级逆变器技术方案:多级逆变器是一种将直流电能分阶段进行逆变的技术方案,能够有效降低开关器件的损耗,提高系统的整体效率。
在光伏发电系统中采用多级逆变器技术方案,可以有效提高系统的功率密度和可靠性,从而实现更好的发电效果。
2. 智能控制技术方案:智能控制技术方案是指通过先进的控制算法和通信技术,实现对逆变器的精准控制和实时监测。
通过智能控制技术,可以对光伏发电系统的运行状态进行精准调节,提高系统的稳定性和效率。
3. 模块化设计技术方案:模块化设计技术方案是指将逆变器设计为多个功能模块组成的结构,可以根据实际需要进行灵活组合和扩展。
光伏逆变器的设计与优化

光伏逆变器的设计与优化第一章:光伏逆变器的基本原理光伏逆变器是将直流电转化成交流电供电的一种装置。
因为太阳能发电的消费端通常都是交流电,所以需要将产生的直流电转换成交流电。
而逆变器就是这一过程中的核心部件。
通常来说,光伏电池板会输出直流电,而逆变器则会将这些直流电转换成固定频率和所需的电压的交流电波。
第二章:光伏逆变器的种类1.单相光伏逆变器2.三相光伏逆变器3.微光伏逆变器在这三种光伏逆变器中,单相逆变器常用于小型家庭或商业用途,而三相逆变器则适用于大型商业或工业领域,微光伏逆变器则主要用于小型电力系统,如路灯、监控系统等。
第三章:光伏逆变器的设计要素1.拓扑结构设计逆变器的拓扑结构决定了电力转换效率,其中主要包括二极管反激拓扑结构、三极管升压拓扑结构和全桥拓扑结构。
2.控制电路设计控制电路主要包括PWM控制(脉冲宽度调制技术)、MPPT (最大功率点跟踪技术)控制、滤波器等。
3.散热设计光伏逆变器的功率通常高于1千瓦,因此需要高效的散热系统来保证逆变器的稳定运行。
第四章:光伏逆变器的优化1.提高效率提高效率的主要途径包括控制电路的优化、散热设计的改进、材料的选择优化、拓扑结构的改进等。
2.提高可靠性提高可靠性的方法包括设计合理的保护电路、控制电路增加错误检测功能、使用高质量的材料等。
3.提高兼容性提高光伏逆变器的兼容性可以通过设计合理的滤波器和EMI (电磁干扰)抑制电路来实现。
第五章:光伏逆变器的应用领域光伏逆变器已经成为了清洁能源系统中不可缺少的一部分,主要应用于以下几个领域:1.家庭/商业光伏发电系统2.光伏电站3.智能微电网4.光伏沙漠控制中心总结:光伏逆变器作为光伏发电系统的核心部件,设计和优化非常重要,合理的设计和优化可以有效提高光伏逆变器的性能,从而更好地满足适用于不同领域的需求。
太阳能逆变器开发思路和方案

太阳能逆变器开发思路和方案1.研究市场需求:在开发太阳能逆变器之前,需要先调研市场需求,了解当前市场上逆变器的种类、技术水平以及用户的需求。
可以通过与行业内的厂商、专业人士以及用户进行交流,了解他们对逆变器的期望和改进意见。
2.技术创新:太阳能逆变器的技术创新是开发的关键。
可以从以下几个方面进行思考和研究:-效率提升:目前太阳能逆变器的转换效率还有很大的提升空间。
可以探索新的拓扑结构、优化功率电路等方法,提高逆变器的转换效率,提高系统的发电效果。
-可靠性提升:太阳能发电系统通常需要在户外环境中长期运行,因此逆变器的可靠性非常重要。
可以从选用高质量的元器件、增加故障检测和保护功能、进行严格的环境适应性测试等方面入手,提高逆变器的可靠性和稳定性。
-集成多种功能:逆变器可以集成多种功能,如数据监测与管理、智能优化控制、电池储能等。
可以研究如何将这些功能与逆变器整合,提高系统的整体性能和用户的使用体验。
3.实验验证:在开发过程中,需要进行实验验证,测试逆变器的各项性能指标是否满足设计要求。
可以建立实验室测试平台,对逆变器进行功率、效率、电压稳定性、响应速度等性能测试。
同时,还可以进行实地测试,验证逆变器在不同的光照条件和环境温度下的稳定性和可靠性。
4.成本考虑:太阳能逆变器的成本也是一个重要的考虑因素。
可以通过优化电路设计、采用更高效的元器件、提高生产工艺等方法来降低成本,并在性能和成本之间找到一个平衡点。
5.市场推广:太阳能逆变器的市场推广非常关键。
可以通过参加行业展览、与分销商合作、进行宣传推广等方式,向用户展示逆变器的优势和性能,争取更多的市场份额。
综上所述,太阳能逆变器的开发需要在技术创新、实验验证、成本考虑和市场推广等方面进行综合考虑。
只有在不断优化和改进的基础上,才能开发出高效、可靠、功能丰富且具有竞争力的太阳能逆变器。
太阳能光伏逆变器拓扑结构及设计思路太阳能光伏逆变器拓扑结构及

太阳能光伏逆变器拓扑结构及设计思路 太阳能光伏逆变器拓扑结构及设计思路1 引言对于传统电力电子装置的设计,我们通常是通过每千瓦多少钱来衡量其性价比的。
但是对于光伏逆变器的设计而言,对最大功率的追求仅仅是处于第二位的,欧洲效率的最大化才是最重要的。
因为对于光伏逆变器而言,不仅最大输出功率的增加可以转化为经济效益,欧洲效率的提高同样可以,而且更加明显[1]。
欧洲效率的定义不同于我们通常所说的平均效率或者最高效率。
它充分考虑了太阳光强度的变化,更加准确地描述了光伏逆变器的性能。
欧洲效率是由不同负载情况下的效率按照不同比重累加得到的,其中半载的效率占其最大组成部分(见图1)。
图1 欧洲效率计算比重因此为了提高光伏逆变器的欧洲效率,仅仅降低额定负载时的损耗是不够的,必须同时提高不同负载情况下的效率。
欧洲效率是一个新的参数,主要是针对光伏逆变器提出来的。
由于太阳光在不同时间,强度是不一样的,所以光伏逆变器其实并不会一直工作在额定功率下,更多的是工作在轻负载的时候。
所以衡量光伏逆变器的效率,不能完全以额定功率下的效率来衡量。
所以欧洲人就想出来了一个新的参数–欧洲效率来衡量。
欧洲效率的计算方法如表1。
欧洲效率的改善所带来的经济效益也很容易通过计算得到。
例如以一个额定功率3kw的光伏逆变器为例,根据现在市场上的成本估算,光伏发电每千瓦安装成本大约需要4000欧元[2],那也就意味着光伏逆变器每提高欧效1%就可以节省120欧元(光伏发电现在的成本大概在每千瓦4000欧元,或者说每瓦4欧元,包括太阳能电池和光伏逆变器,对于一个3kw的发电装置,如果逆变器效率提高了1%,也就是说多发了30w,那么成本就可以节省4×30=120欧元)。
提高光伏逆变器的欧洲效率带来的经济效益是显而易见的,“不惜成本”追求更高的欧效也成为现在光伏逆变器发展的趋势。
2 功率器件的选型在通用逆变器的设计中,综合考虑性价比因素,igbt是最多被使用的器件。
光伏发电系统中逆变器方案的设计

光伏发电系统中逆变器方案的设计对于光伏发电系统来说,逆变器是一个至关重要的组成部分。
它负责将由太阳能光伏电池产生的直流电转换为交流电,以便供应给家庭、企业等电网使用。
因此,逆变器的设计方案必须经过谨慎的考虑和详细的规划。
本文将详细讨论光伏发电系统中逆变器方案的设计,并提供一步一步的回答。
第一步:确定系统需求在设计逆变器方案之前,首先需要确定系统的需求。
这包括所需的输出功率、电压和频率等。
根据需求,可以选择适合的逆变器类型,如独立式逆变器、并网式逆变器或混合式逆变器。
第二步:选择逆变器类型根据系统需求和实际情况,选择适合的逆变器类型。
独立式逆变器适用于没有电网供电的场所,它可以将直流电转换为交流电,供应给内部设备使用。
并网式逆变器适用于将太阳能发电系统与电网连接起来的场所,它可以将直流电转换为交流电,并将多余的电力注入到电网中。
混合式逆变器则是两者的结合,适用于同时具备独立供电和并网供电的场所。
第三步:确定逆变器容量逆变器容量是指逆变器可以承载的最大功率。
根据系统需求和实际情况,确定逆变器的容量。
一般来说,逆变器的容量应略大于系统的峰值功率需求,以确保逆变器可以稳定运行并承载额外的负载。
此外,逆变器的容量还应考虑光伏电池组的数量和输出功率。
第四步:选择逆变器拓扑结构逆变器拓扑结构是指逆变器内部电路的连接方式和电子元件的布局。
常见的逆变器拓扑结构有单相桥式逆变器、三相桥式逆变器和多级逆变器等。
选择逆变器拓扑结构时,需要考虑功率密度、效率、可靠性等因素。
第五步:设计逆变器控制策略逆变器的控制策略决定了其工作方式和性能。
常见的逆变器控制策略包括脉宽调制(P W M)控制、电流控制和电压控制等。
选择适合的控制策略时,需要考虑输出电压的稳定性、谐波失真等因素。
第六步:选择逆变器的电子元件逆变器的电子元件包括功率开关器件、驱动电路、滤波电路等。
选择适合的电子元件时,需要考虑功率损耗、效率、成本等因素。
第七步:优化散热设计逆变器在工作过程中会产生大量的热量,因此散热设计是非常关键的。
光伏逆变器的设计与优化

光伏逆变器的设计与优化光伏逆变器是太阳能光伏发电的核心组件之一,其作用是将被光伏电池组件吸收的光能转化为电能,并且将其交流电能传送到电网上。
在光伏发电系统中,逆变器的作用非常重要,如果逆变器的设计和优化不合理,可能会影响光伏发电系统的发电效率和稳定性。
因此,在本文中将介绍光伏逆变器的设计和优化方法,以帮助你了解如何设计出一个高效、稳定的光伏逆变器。
一、逆变器的结构在了解光伏逆变器的设计和优化方法之前,我们需要先了解逆变器的结构。
光伏逆变器分为以下几个部分:1. 直流输入端直流输入端通常由电流传感器、短路保护器、开关和直流方向控制器组成,用于将直流电压转换为一定频率和电压的交流电。
2. 滤波器滤波器主要用于减小交流电的谐波成分和滤波噪声,确保交流电的纯度和质量,减少交流电对负载的影响。
3. 逆变器桥逆变器桥是逆变器的核心部分之一,它主要由一组晶闸管或开关管以及他们的控制器组成。
其主要作用是将直流电转换为交流电,并且通过控制器控制交流电的频率和电压以及电流保护的功能。
4. 交流输出端交流输出端由交流输出主变压器和滤波电容器组成,主要作用是将逆变器输出的高频脉冲变压为交流电。
5. 控制器控制器主要用于监控和控制逆变器的工作状态,确保逆变器的正常运行。
二、逆变器的设计逆变器的设计必须要考虑到多个因素,包括功率、效率和成本等。
以下是逆变器设计的几个关键要素:1. 逆变器桥的设计逆变器桥的设计是逆变器设计的核心,因为它直接影响逆变器的输出功率和效率。
逆变器桥必须具有良好的稳定性和可靠性,同时需要控制逆变器桥的电压和电流,以确保逆变器的输出质量。
2. 滤波器的设计滤波器的设计必须考虑到逆变器的谐波产生情况和输出电压波动情况,以确保逆变器的输出稳定性。
3. 控制器的设计控制器的设计主要涉及逆变器的控制方式和控制算法,以确保逆变器的输出质量和稳定性。
三、逆变器的优化逆变器的优化涉及到提高逆变器的功率、效率和可靠性等方面。
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内容摘要:摘要:针对光伏并网发电系统中关键部件——逆变器的结构设计与控制方法研究进行了详细分析和阐述。
从电网、光伏阵列以及用户对逆变器的要求出发,分析了各种不同的逆变器拓扑结构与控制方法,比较其运行效率和控制效果。
对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟待解决的问题进行了阐述,指出光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。
摘要:针对光伏并网发电系统中关键部件——逆变器的结构设计与控制方法研究进行了详细分析和阐述。
从电网、光伏阵列以及用户对逆变器的要求出发,分析了各种不同的逆变器拓扑结构与控制方法,比较其运行效率和控制效果。
对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟待解决的问题进行了阐述,指出光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。
关键词:光伏并网发电系统;逆变器;拓扑结构;最大功率点跟踪;孤岛效应O 引言由于传统能源的枯竭和人们对环境的重视,电力系统正面临着巨大变革,分布式发电将成为未来电力系统的发展方向。
其中,光伏发电以其独特的优点,被公认为技术含量高、最有发展前途的技术之一。
但是光伏发电系统存在着初期投资大、成本较高等缺点,因而探索高性能、低造价的新型光电转换材料与器件是其主要研究方向之一。
另一方面,进一步减少光伏发电系统自身损耗、提高运行效率,也是降低其发电成本的一个重要途径。
逆变器效率的高低不仅影响其自身损耗,还影响到光电转换器件以及系统其他设备的容量选择与合理配置。
因此,逆变器已成为影响光伏并网发电系统经济可靠运行的关键因素,研究其结构与控制方法对于提高系统发电效率、降低成本具有极其重要的意义[5] 。
本文从电网、光伏阵列以及用户对于并网逆变器的要求出发,分析了不同的逆变器拓扑结构与控制方法,比较了其运行效率和控制效果。
对于目前国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟待解决的技术问题进行了综合,进一步指出了光伏发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。
1 光伏发电系统对逆变器的要求光伏并网发电系统一般由光伏阵列、逆变器和控制器3 部分组成。
逆变器是连接光伏阵列和电网的关键部件,它完成控制光伏阵列最大功率点运行和向电网注入正弦电流两大主要任务。
1 .1 电网对逆变器的要求逆变器要与电网相连,必须满足电网电能质量、防止孤岛效应和安全隔离接地3 个要求。
为了避免光伏并网发电系统对公共电网的污染,失真度的主要因素之一是逆变器的开关频率。
在数控逆变系统中采用高速DSP等新型处理器,可明显提高并网逆变器的开关频率性能,它已成逆变器应输出失真度小的正弦波。
影响波形为实际系统广泛采用的技术之一;同时,逆变器主功率元件的选择也至关重要。
小容量低压系统较多地使用功率场效应管(MOSFET),它具有较低的通态压降和较高的开关频率;但MOsFET随着电压升高其通态电阻增大,因而在高压大容量系统中一般采用绝缘栅双极晶体管(IGBT);而在特大容量系统中,一般采用可关断晶闸管(GTO)作为功率元件[6]。
依据IEEE 2000-929 [7]和UL1741[8]标准,所有并网逆变器必须具有防孤岛效应的功能。
孤岛效应是指当电网因电气故障、误操作或自然因素等原因中断供电时,光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态并切离电网,使光伏并网发电系统与周围的负载形成一个电力公司无法掌握的自给供电孤岛[g]。
防孤岛效应的关键是对电网断电的检测。
为了保证电网和逆变器安全可靠运行,逆变器与电网的有效隔离及逆变器接地技术也十分重要。
电气隔离一般采用变压器。
在三相输出光伏发电系统中,其接地方式可参照国际电工委员会规定的非接地(I - T)方式、单个保护接地(T- T)方式和变压器中性线直接接地。
而用电设备的外壳通过保护线(PE)与接地点金属性连接(T-N)。
1. 2光伏阵列对逆变器的要求由于日照强度和环境温度都会影响光伏阵列的功率输出,因此必须通过逆变器的调节使光伏阵列输出电压趋近于最大功率点输出电压,以保证光伏阵列在最大功率点运行而获得最大能源。
常用的最大功率点跟踪(MPPT)方法有:定电压跟踪法、上山”法、干扰观察法及增量电导法。
1. 3用户对逆变器的要求从光伏发电系统的用户来说,成本低、效率与可靠性高、使用寿命长是其对逆变器的要求。
因此,对逆变器的要求通常是:①具有合理的电路结构,严格筛选的元器件;具备输入直流极性反接、交流输出短路、过热过载等各种保护功能。
②具有较宽的直流输入电压适应范围。
由于光伏阵列的端电压随负载和日照强度而变化,因此逆变器必须能在较宽的直流输入电压范围内正常工作,且保证交流输出电压的稳定。
②尽量减少中间环节(如蓄电池等)的使用,以节约成本、提高效率。
2逆变器结构的发展为了能够设计出尽量满足上述各项要求的并网逆变器,大多数研究人员一直集中于逆变器拓扑结构和控制方法2方面的研究。
它采用单级无变压器、电压型全桥逆变结构。
其特点是结构简单、造价低、鲁棒性强;但受 限于当时开关器件水平,使系统的输出功率因数只有 0 • 6〜0 . 7 ,且输出电流谐波大弓I 。
随着电子开关器件的发展,高频(频率> 16 kHz )双极晶体管, MOSFET 或IGBT 等逐渐取代了并网换相晶闸管。
由于采用 PWM 全桥逆变电路和高频开关电子器件, 能够很好地控制输出谐波;但 16 kHz 〜2O kHz 开关频率使得开关损耗增大,效率降低。
单级逆变系统直接将直流转换为交流,它的主要缺点是:① 需要较高的直流输入,使得成本提高,可靠性降低;② 对于最大功率点的跟踪没有独立的控制操作,使得系统整体输出功率降低;③ 结构不够灵活,无法扩展,不能满足光伏阵列直流输入的多变性。
因此, 时,考虑采用交流变压器升压,以得到标准交流电压与频率,同时可使得输 气隔离。
为带工频变压器结构的光伏逆变系统。
其最大优点是逆变器在低压侧, 高频低压器件 MOSFET ,节省了初期投资;而且逆变器的控制在低压侧实现,使得控制更易实现。
此结构还适用于大电流光伏模块。
工频升压变压器体积大,效率低,价格也很昂 贵,随着电力电子技术和微电子技术的进一步发展,采用高频升压变换能实现更高功率密度逆变。
升压变压器采用高频磁芯材料,工 作频率均在20kHz 以上。
其体积小、重量轻,高频逆变后经过高频变压器变成高频交流电, 又经高频整流滤波电路得到高压直流电 (通常在300 V 以上),再由工 频逆变电路实现逆变。
多转换级带高频变压器的逆变结构相比带工频变压器的逆变结构, 功率密度大大提高,逆变器空载损耗也相应降低,从而效率得到提高,但也导致了逆变器的电路结构复杂, 可靠性降 低。
光伏逆变器由单级到多级的发展, 使电能转换级数增加, 能够便于满足最大功率点跟踪和直流电压输入范围的要求; 但是单级逆变器结构紧凑,元器件少,损耗更低,逆变器转换效率 更高,更易控制。
因此,在结合两者优点的前提下,尽可能提高直流输入电压,就能提高逆变器的转换效率。
早期采用了集中式技术提高输入电压,如图4(a )所示。
将光伏模块串/并联连接,产生直流高电压和电流,以增加转换效率。
该结构方式不够灵活,会产生许多电能质量问题。
现在直流输入较低 入输出之间电因此逆变桥可以采用阶段的光伏并网逆变器大多采用串级型,其结构如图4(b)所示。
把光伏模块串联输入,同时尽量采用模块化设计,减少中间环节,导致如图4(c)所示结构。
该设计更灵活,适应性更强,可即插即用。
图4(d)所示为多串级逆变器结构,它融合了串级的设计灵活、高能量输出与集中型低成本的优点,是今后光伏并网逆变结构的一种发展趋势。
最近,一些新型的逆变器拓扑结构和连接概念被提出来,如主从连接概念、队连接概念等。
其研究不再仅仅局限于单个逆变器效率的提高,而是多个逆变器连接的效率即整个系统效率的提高。
3逆变器的控制策略光伏逆变器实现并网运行必须满足:其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(功率因数为1),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控制策略。
光伏并网逆变器的控制一般分为2个环节:第1个环节得到系统功率点,即光伏阵列工作点;第2个环节完成光伏逆变系统对电网的跟踪。
同时,为保证光伏逆变器安全有效地直接工作于并网状态,系统必须具备一定的保护功能和防孤岛效应的检测与控制功能。
3. 1光伏阵列工作点跟踪控制光伏阵列工作点的控制主要有恒电压控制(CVT)和MPPT这2种方式。
CVT是通过将光伏阵列端电压稳定于某个值的方法,确定系统功率点。
其优点是控制简单,系统稳定性好。
但当温度变化较大时,CVT方式下的光伏阵列工作点将偏离最大功率点r1 。
MPPT是当前较广泛采用的光伏阵列功率点控制策略。
它通过实时改变系统的工作状态,跟踪阵列的最大工作点,从而实现系统的最大功率输出r1。
它是一种自主寻优方式,动态性能较好,但稳定性不如CVT。
其常用方法有上山”法、干扰观察法、电导增量法等,具体实现见文献。
现在对MPPT的研究集中在简单、高稳定性的控制算法实现上,如最优梯度法r1、模糊逻辑控制法等、神经元网络控制法一等,也都取得了较显著的跟踪控制效果。
3 . 2逆变器跟踪电网控制对电网的跟踪控制是整个逆变系统控制的核心,直接关系到系统的输出电能质量和运行效率。
由于光伏并网逆变器是基于PWM逆变实现的,所以其控制属于逆变器PWM电流控制方式r1弓I。
较早出现的PWM非线性控制方法有瞬时比较方式和三角波比较方式r1弓I。
所示的瞬时比较方式,电流误差的补偿和PWM信号的产生同时在同一控制单元完成,并且构成了闭环反馈,使得控制器实现简单,具有良好的动态响应和内在的电流保护功能。
但是它具有控制延时、开关频率不固定、无法产生零电压矢量等不足,因此输出电流波动、谐波畸变率都很大。
为避免器件开关频率过高,可采用滞环宽度根据输出电流而自动调节的滞环比较器;或采用定时控制的瞬时值比较方式,但此方法的补偿电流误差不固定12 引。
三角波比较方式的原理,放大器A常采用比例或比例积分放大器。
与瞬时值比较方式相比,该方法的优点是输出电压中所含谐波较少(含有与三角波相同频率的谐波),器件的开关频率固定(等于三角波的频率);但该方法硬件较为复杂,跟随误差较大,放大器的增益有限,电流响应比瞬时值比较方式的慢。
目前更好的闭环电流控制方法是基于载波周期的一些控制方法,例如无差拍PWM技术。
它是将目标误差在下一个控制周期内消除,实现稳态无静差效果。
此方法计算量较大,但其开关频率固定、动态响应快,适宜于光伏并阿的数字控制实现引。
随着微处理器技术,尤其是数字信号处理器的发展,现代控制理论中许多先进算法也被应用到光伏逆变系统的控制中,如人工神经网络、自适应、滑模变结构、模糊控制等,它们在各自领域解决了某些控制问题,但同样具有各种相应的局限性。