单相桥式光伏逆变器拓扑结构的比较与仿真
光伏逆变器拓扑分析详解
变压器拓扑电网连接的单相光伏逆变器Iván Patrao∗, Emilio Figueres, Fran González-Espín, Gabriel GarceráGrupo de SistemasElectrónicosIndustriales del Departamento de Ingeniería Electrónica, Universidad Politécnica de Valencia, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain文章信息文章历史：收到于2011年1月12日接受于2011年3月21日关键词：多电平逆变、无变压器逆变器、光伏逆变器、可再生能源摘要为了提高效率，降低光伏系统的成本，使用的变压器光伏逆变器是一种越来越大的替代趋势。
然而，这种拓扑结构需要进一步研究，因为它提出了一些问题，有关电网和光伏发电机（如效率退化和安全问题）之间的电连接。
在本文中，着重介绍单相光伏风力发电并网逆变器，它基于已经推行的无变压拓扑结构。
一方面，它是替代经典拓扑结构的基础上提出的。
另一方面，研究显示，基于多层逆变器拓扑结构和经典的拓扑结构相比，没有漏电流产生。
2011爱思唯尔出版社有限公司版权所有目录1.前言 (3423)2.共模电压问题 (3424)3.桥拓扑功率变换器 (3425)3.1.全H桥 (3425)3.2.半H桥 (3425)3.3.高效可靠的逆变器的概念(HERIC) (3426)3.4.H5的拓扑 (3426)3.5.带发电控制电路的半H桥(GCC) (3426)4.基于多级拓扑的逆变器 (3427)4.1.级联H桥(CHB) (3427)4.2.中点钳位(NPC)半桥 (3427)4.3.飞电容(FC) (3428)4.4.电容分压器NPC半桥 (3428)4.5.ConergyNPC (3428)4.6.有源NPC(ANPC) (3429)5. 无变压光伏逆变器基本特性 (3429)6. 结论 (3429)鸣谢 (3430)参考文献 (3430)1.前言可再生能源，特别是那些光电源[1]，由于对全球变暖的日益关注和政府对这些技术的扶持资助，近年来已经初步取得了很大的发展[2,3]。
高效率光伏逆变器应用的创新拓扑介绍
高效率光伏逆变器应用的创新拓扑介绍
随着太阳能光伏发电技术的不断发展，光伏逆变器作为太阳能发电系统中的核心部件，也在不断地进行创新和改进。
高效率光伏逆变器应用的创新拓扑，是近年来光伏逆变器领域的一个重要发展方向。
传统的光伏逆变器采用的是单相桥式逆变器拓扑，其输出电压波形存在较大的谐波，效率较低。
而高效率光伏逆变器应用的创新拓扑则采用了多种新型的拓扑结构，以提高逆变器的效率和性能。
其中，全桥式拓扑是一种常见的高效率光伏逆变器拓扑。
该拓扑结构采用四个开关管，可以实现全波桥式逆变，输出电压波形更加平滑，谐波含量更低，效率更高。
此外，全桥式拓扑还可以实现电网并联，提高系统的可靠性和稳定性。
多电平逆变器也是一种常见的高效率光伏逆变器拓扑。
该拓扑结构采用多个开关管和电容器，可以实现多级逆变，输出电压波形更加平滑，谐波含量更低，效率更高。
此外，多电平逆变器还可以实现电网并联和电网互联，提高系统的可靠性和灵活性。
除了以上两种拓扑结构，还有其他一些创新的拓扑结构，如Z源逆变器、谐振逆变器等，都可以实现高效率的光伏逆变器应用。
高效率光伏逆变器应用的创新拓扑是光伏逆变器领域的一个重要发展方向。
通过采用新型的拓扑结构，可以提高逆变器的效率和性能，进一步推动太阳能光伏发电技术的发展。
光伏逆变器的拓扑结构与性能优化
光伏逆变器的拓扑结构与性能优化光伏逆变器是太阳能发电系统的重要组成部分，它可以将直流电转换为交流电，以满足电网接入或独立电力供应的需求。
在设计和优化光伏逆变器的拓扑结构和性能时，需要考虑多种因素，包括效率、功率因数、谐波失真、电磁干扰等。
本文将介绍光伏逆变器的常见拓扑结构，以及在实际应用中如何优化其性能。
光伏逆变器的拓扑结构主要有单相桥式逆变器、三相桥式逆变器和多电平逆变器等。
其中，单相桥式逆变器适用于单相光伏系统，拓扑简单、成本低廉。
三相桥式逆变器适用于三相光伏系统，能够提供更高的功率密度和更低的谐波失真。
而多电平逆变器则可以有效减小输出波形的谐波失真，提高系统的效率和可靠性。
在光伏逆变器的性能优化方面，首先要考虑的是其效率。
逆变器的效率直接影响到太阳能发电系统的整体效能。
为了提高逆变器的效率，可以采用高效的功率开关器件，如硅碳化物（SiC）器件，其开关速度快、导通压降低。
此外，还可以采用最大功率点追踪（MPPT）算法，在不同光照条件下，调整逆变器的工作点，以获得最大的输出功率。
其次，功率因数也是光伏逆变器性能优化的重要指标之一。
功率因数反映了电流和电压之间的相位差，功率因数越接近1，说明逆变器对电网的负载更加合适。
为了提高功率因数，可以采用电容滤波器或无源滤波器，将逆变器输出的谐波成分滤除，减小谐波失真，进而提高功率因数。
此外，光伏逆变器的谐波失真也需要得到重视和优化。
逆变器输出波形中存在的谐波成分会对电网和其他电气设备造成干扰，并增加能量损耗。
为了降低谐波失真，可以采用多电平逆变器拓扑结构，通过增加电平数来调整逆变器输出波形，减小谐波成分。
此外，还可以采用滤波器来滤除高次谐波，以获得更纯净的输出波形。
另外，光伏逆变器在工作过程中还会产生一定的电磁干扰。
为了减小电磁干扰，可以采用屏蔽器件、优化线路布局和地线设计，以提高光伏逆变器的抗干扰能力。
此外，还可以采用PWM调制技术，调整开关频率，减小高频谐波传输，从而降低电磁干扰的程度。
一种应用于单相光伏微型逆变器的电路拓扑分析
d. 桥式逆变负载电流波形图
e.原边电流i 1的波形图
f.副边电流i 2的波形图
图5 仿真各波形图
表1 不同占空比下的前级升压及逆变电路的整体效率
占空比D 桥式逆变输出电压 U O 有效值/V
0.8350.00.7222.70.6146.00.5120.00.495.0时间/ms
时间/ms
时间/ms
440
124801026-2
500
480460
231.90231.94231.92231.96231.91231.95231.93231.97
520
540
70.69
70.72
70.68
70.71
70.70和二极管反向恢复电流造成i 1的波形与理论存在误差，而图5f 中i 2的波形基本与理论分析一致。
另外，本次仿真实验改变占空比D ，得到不同的前级升压等级，由此得到后级逆变电路的不同输出电压、电流及该条件下升压电路和逆变电桥式逆变负载电流
位移/mm
图8 负风作用下位移分布
采用牛顿-拉普森计算方法和以离散化理论为基础的节点位移法[5]，进行几何非线性(大位移)分析，考察结构在变形后的再平衡，即确定荷载态构形和结构各单元的内力变化。
6 结语
1)位移较大的单层悬索体系不适合光伏阵列直接悬挂。
2)索桁架的预应力的建立是其获得必要的结构刚度和形状稳定性的必要措施。
3)预应力结构要考虑零荷载态(构的加工状态)、预应力态(仅预应力或预力与自重共同作用)及荷载态(全部荷载，考虑多荷载组合)，并进行张拉全过程模分析及评价。
4)张拉过程分析是优选预应力张拉方案的基 (接第41页)
参考文献。
光伏并网逆变器硬件设计以及拓扑结构
光伏并网逆变器硬件设计以及拓扑结构首先，光伏并网逆变器的拓扑结构有很多种，常用的有串联逆变器、并联逆变器以及单相桥式逆变器等。
1.串联逆变器串联逆变器是将多个逆变单元串联在一起，通过分时工作的方式实现高电压输出。
它能够实现更高的输出功率和电压，适用于大容量的光伏发电系统。
2.并联逆变器并联逆变器是将多个逆变单元并联在一起，实现总输出功率的叠加。
它具有输出功率分散、可靠性高的特点，适用于小功率的光伏发电系统。
3.单相桥式逆变器单相桥式逆变器是采用单相桥式整流电路和逆变电路，能够实现交流输出。
它结构简单，适用于小功率的光伏发电系统。
选取逆变器的拓扑结构时，需要考虑光伏电池板的输出电压和功率以及电网的要求。
不同的拓扑结构有不同的特点和适用场景，设计者需要根据具体需求选择最合适的拓扑结构。
在硬件设计中，光伏并网逆变器的主要电路包括：整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路等。
1.整流电路：用于将光伏板输出的直流电转换为交流电。
常见的整流电路包括单相全波桥式整流电路和三相全波桥式整流电路等。
2.滤波电路：用于去除转换过程中产生的谐波和噪声，保证逆变器输出的电流和电压的纯净度。
常见的滤波电路有LC滤波电路和LCL滤波电路等。
3.逆变电路：用于将直流电转换为交流电，并注入电网。
常见的逆变电路有全桥逆变电路和半桥逆变电路等。
4.控制电路：用于控制逆变器的输出电流和电压，以及保护逆变器的安全运行。
控制电路通常包括微控制器、驱动电路、保护电路等。
在硬件设计过程中，需要选取合适的元器件和电路参数。
如选择功率器件时需要考虑功率损耗、开关速度等因素；选择电容和电感时需要考虑峰值电流和谐振频率等因素。
同时，还需要设计合理的散热系统来保证逆变器的温度和性能稳定。
总而言之，光伏并网逆变器的硬件设计和拓扑结构是实现光伏发电系统有效注入电网的关键。
合理的硬件设计和拓扑结构能够提高逆变器的效率和可靠性，从而提高光伏发电系统的整体性能。
光伏并网单相逆变器拓扑结构分析与比较
Ｖｏ １ ． １ ２． Ｎｏ ． ３ Ｓ ｅ ｐ．， ２ ０１ ４
２ ０ １ ４年 ９月
文章编 号 ： １ ６ ７ ２— ２ ５ ５ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３—０ ０ ２ ９— ０ ８
投稿 网址 ： ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｘ ｂ ． ｎ ｊ ｉ ｔ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ
ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｔ ｒ ｅ ｒ ｗ ｉ ｔ ｈ ａ ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｎ Ｈ・ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ．Ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｉｎ ｒ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ｕ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．
光 伏 并 网 单 相 逆 变 器 拓 扑 结 构 分 析 与 比 较
李先允 ， 彭 浩 ， 刘 海彬
（ １ ．南京工程学院， 江苏 南京 ２ １ １ １ ６ ７ ； ２ ．常州博瑞电力 自动化设备有限公 司， 江苏 常州 ２ １ ３ ０ ０ ０ ）
摘 要： 按 照不 同分类方式 ， 对单相逆 变器拓扑结构进行分析 ， 比较指 出几种 常用拓扑形 式逆 变电路在 功能 、 效率 、
随着世 界 能源需 求 不断增 加 ， 作 为清 洁环 保 、 分 布 广泛 的新 能源 ， 光 伏 发 电技 术 正 受 到越 来越 多 的研
究． 在 光伏 发 电技术 中 ， 逆变 器作 为整 个 系统 的核 心器 件 ， 承担 着 将光 伏 阵 列发 出 的直 流 电转 变 为 交流 电 的任务 ， 影 响整 个光 了提 高 并 网逆 变 器 的效 率 、 可靠性 、 供 电质 量等 性 能 ， 各 类拓 扑结 构被 相 继提 出 ． 传 统 的光 伏并 网发 电 系统先 将太 阳能 电池板 分组 串联 ， 使 之达 到一 定 的电压 等级 ， 再并 联起 来组 成光
无变压器光伏并网逆变器的拓扑结构
22６／２０１０收稿日期：2010-10-20作者简介：沈友朋（1986-），男，硕士研究生，研究方向为电力电子技术与电力传动；宋平岗（1965-），男，博士，教授，研究方向为电力电子与再生能源系统。
无变压器光伏并网逆变器的拓扑结构沈友朋，宋平岗（华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌330013）摘 要：详细地分析了无变压器光伏并网系统的共模电流产生机理。
用不同的控制方法分析了单相无变压器全桥拓扑结构的共模电流，并对一种新的拓扑结构进行了分析和仿真研究；同时介绍了几种不同的三相无变压器拓扑结构，并作了简单的分析和仿真。
最后分别比较了单相和三相无变压器光伏并网逆变器拓扑结构的不同。
关键词：无变压器拓扑结构；光伏并网逆变器；共模电流中图分类号：TM464；TM615 文献标识码：A 文章编号：1671-8410(2010)06-0022-05Topology Structures of Transformerless Photovoltaic InvertersSHEN You-peng ，SONG Ping-gang(East China Jiaotong University, School of Electrical and Electronic Engineering, Nanchang, Jiangxi 330013, China)Abstract: It is analyzed detailedly the mechanism of common mode current for the transformerless photovoltaic inverter system.Different control methods are used to analyze the common mode current of single-phase transformerless full-bridge topology, and a new topology is also analyzed and simulated. It introduces several different three-phase transformerless topologies, and makes a simple analysis and simulation. Finally, the differences of single-phase and three-phase transformerless photovoltaic inverter topologies are compared.Key words:transformerless topology; PV inverter; common mode current０引言在光伏（PV ）并网系统中一般会采用带变压器的光伏并网逆变器。
光伏逆变器拓扑结构分析与优化
光伏逆变器拓扑结构分析与优化引言光伏逆变器是将光伏系统中直流电能转化为交流电能的重要装置。
其拓扑结构的合理设计和优化对于提高光伏电站的性能和效率至关重要。
本文将对光伏逆变器的拓扑结构进行分析与优化，以便在实际应用中更好地满足光伏系统的要求。
一、光伏逆变器的基本原理光伏逆变器是通过将光伏阵列产生的直流电能转化为交流电能，以满足实际用电需求。
光伏逆变器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 光伏电池阵列发出的直流电能通过光伏逆变器输入端口进入逆变器。
2. 光伏逆变器通过拓扑结构中的电路元件，如开关管和电容电感等，将输入的直流电能转化为高频交流电能。
3. 交流电能经过滤波电路进行滤波处理后，输出到光伏系统的负载中，供电使用。
二、常见的光伏逆变器拓扑结构光伏逆变器的拓扑结构多种多样，常见的几种拓扑结构有：单相桥式逆变器、三相桥式逆变器、多电平逆变器等。
这些不同的拓扑结构具有各自的优点和适用场景，下面将进行简要介绍。
1. 单相桥式逆变器单相桥式逆变器是一种常见的拓扑结构，它通过四个开关管和四个二极管组成的桥臂电路实现电能转换。
其结构简单、可靠性高，适用于小功率的光伏系统。
然而，单相桥式逆变器输出的交流电压存在脉动及谐波干扰问题。
2. 三相桥式逆变器三相桥式逆变器是一种应用广泛的拓扑结构，它通过六个开关管和六个二极管组成的桥臂电路将直流电能转化为三相交流电能。
与单相桥式逆变器相比，三相桥式逆变器在输出交流电压的稳定性和谐波抑制性能上有较大的改进，适用于中等功率和高功率光伏系统。
3. 多电平逆变器多电平逆变器是一种高性能逆变器，它通过增加电平数量来减小输出电压的脉动及谐波干扰，提高输出电压的波形质量。
多电平逆变器适用于大功率的光伏系统，但其结构复杂、成本高，需要更多的开关管和电路元件。
三、光伏逆变器拓扑结构优化在光伏逆变器的设计和应用过程中，拓扑结构的优化是提高系统性能和效率的关键。
下面将对光伏逆变器拓扑结构的优化进行探讨。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
……………………. ………………. …………………山东农业大学毕业论文单相桥式光伏逆变器拓扑结构的比较与仿真装订线……………….……. …………. …………. ………院部机械与电子工程学院专业班级电气工程及其自动化3班届次20**届学生姓名张前进学号指导教师二О一五年六月一日二О一一年六月十日摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.2 光伏发电简介 (2)1.3 本文研究的主要内容 (3)2 逆变器及其分类 (3)2.1 逆变器简介 (3)2.2 逆变器的分类 (3)2.2.1 依据直流侧直流电源的性质 (3)2.2.2 根据输出交流电压的性质 (4)2.2.3 根据逆变主电路的结构 (4)2.2.4 根据开关器件及其关断方式的不同 (4)2.3 独立光伏逆变器 (4)2.4 并网光伏系统逆变器 (5)3 光伏并网逆变器的设计要求 (5)3.1 逆变原理 (6)3.2 隔离型光伏并网逆变器 (6)3.2.1 隔离型光伏并网逆变器的特点 (6)3.2.2 隔离型光伏逆变器的拓扑结构 (7)3.3 非隔离型光伏并网逆变器 (8)3.3.1 非隔离型光伏并网逆变器的优缺点 (8)3.3.2 非隔离型光伏并网逆变器的典型拓扑结构 (8)4 仿真分析 (9)5 总结与展望 (16)参考文献 (17)致谢 (18)Abstract (I)1 Introduction (1)1.1 Setback and meaning of the subject (1)1.2 Introductoin to Photovoltaic power generation (2)1.3 Main contents of this paper (3)2 Inverters and its classification (3)2.1 Introduction to inverters (3)2.2 Classication of inverters (3)2.2.1 By DC side direct current source (3)2.2.2 By the characters of AC side ................................. 错误！未定义书签。
2.2.3 By the structure of inverter ................................... 错误！未定义书签。
2.2.4 By switch device and its method .......................... 错误！未定义书签。
2.3 Independent Photovoltaic inverters (4)2.4 Grid connected Photovoltaic inverters ............................ 错误！未定义书签。
3 The demands of the design of Photocoltaic inverters (5)3.1 The principle of inverters ................................................ 错误！未定义书签。
3.2 Isolated Photovoltaic inverters (6)3.2.1 Characters of isolated Photovoltaic inverters (6)3.2.2 Stucture of isolated Photovoltaic inverters ........... 错误！未定义书签。
3.3 Not isolated Photovoltaic inverters (8)3.3.1 Characters of not isolated Photovoltaic inverters (8)3.3.2 Stucture of not isolated Photovoltaic inverters (8)4 Simulation and analysis (9)5 Summary and expections (16)Reference (17)Thanks (18)单相桥式光伏逆变器拓扑结构的比较与仿真作者：，指导教师：（山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018）摘要:随着人类的发展，科技的进步，我们的无时无刻不在消耗着大量的能源，然而传统能源正面临着枯竭的危险，这将对我们经济的发展造成巨大的压力，而且化石燃料的燃烧释放的大量的有害气体也会造成环境的污染，导致温室效应等重大环境问题，从而危及人类的发展。
对新型能源的开发利用在日益枯竭的资源面前显得尤为重要。
当下，太阳能、风能等新型能源的研究和开发正激励着一代又一代的科研人员不懈努力着。
本文首先介绍了光伏发电的背景和光伏发电的基本原理及意义，并且简要介绍了国内和国外光伏发电产业及相应的政策，然后通过单相桥式非隔离光伏逆变器介绍了光伏并网逆变器的分类原理及光伏并网逆变器几种典型的拓扑结构，然后着重介绍了单相桥式隔离型光伏并网逆变器和非隔离型光伏并网逆变器的特点功能并根据其适用范围进行优缺点的对比及仿真。
本文简要介绍了课题背景及光伏发电的简介，使大家对光伏并网技术有一个大体的认识和了解。
对单项桥式非隔离光伏并网逆变器的仿真过程既是学习也是提升的过程，通过仿真得出并网电流的波形，电压波形，并进行分析对比，从而得出结论。
关键词：光伏并网逆变器拓扑结构仿真The Compare And Simulation of Single Phase Full-bridge Convert’sTopology(Mechanical & Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University, Tai’an, Shandong 271018)Abstract with the development of the economy and technologies in our world,we are always consuming the energy and with the more and more fast speed .In the result ,the exhausted energy is threatening the further development of our economy and the burning of so much fossil fuel is releasing more and more gases which are harmful for our healthy and our earth’s health. So , the development and utilization of all kinds of new energy seems to be more and more important in face of the exhausting resources .Today ,solar and wind power are attracting scientists to study hard for the development of new energy . First , this paper explained the setback and meaning of solar energy ,in the same time ,the current situation of solar energy of all kinds of companies and industries in our nation and foreign countries . Second ,I explain the theory of single phase full-bridge converter and some kinds of typical topology . Then ,single phase full-bridge converter of isolation type and not isolation type are introduced as the important part . And ,this paper compare that two convert types according certain conditions and give the conclusion and expectations finally .In the simulation , I try my hard to adjust the parameters to make the frequency and phase of the current to be consistent with the voltage in order to give the power in unit power factor to the grid .Keywords: Photovoltaic grid; Converter; Topology; Simulation1绪论1.1 课题背景与意义众所周知，能源是整个世界不断发展，人类一代代繁衍所必须的。
我们的衣食住行，国防现代化，经济的不断发展都离不开能源的支持。
不敢想象如果没有了能源，那我们的世界将会变成什么样子。
司随着经济的发展，人类对于能源的需求量越来越大，特别是化石燃料依然是我们的主要能源，但是我们都知道，化石燃料是不可再生能源，我们用一点就会少一点。
根据调查，目前随着经济的发展人们为了谋求一时的富裕正在无节制地开发煤炭，石油，天然气等不可再生能源，特别是近几年的开发，已经使化石燃料的持续大量供给成为困难，如果继续这样开采下去，有人预言全世界的煤炭储量将会在230年左右消耗完毕，石油和天然气的持续供给也就还能维持60年左右，甚至比这更短[12]。
人类的永续发展必然要求我们要找到一种可再生的清洁能源来代替传统的能源。
经过人们的不断探索，终于找到了像风能，太阳能之类的清洁能源，但是由于人类技术的限制，太阳能和风能利用效率，并网问题等还不是很成熟，因此现在还都未能代替传统的能源，人类也在不断地努力着，为新型能源的普及不断贡献着自己的力量。