光伏并网逆变器硬件设计以及拓扑结构

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探讨光伏逆变器的设计

探讨光伏逆变器的设计

探讨光伏逆变器的设计随着可再生能源的不断发展,光伏逆变器作为将太阳能直流电转换为交流电的核心设备,越来越受到人们的关注。

设计一个高效稳定的光伏逆变器,需要考虑以下几个方面:1. 逆变器的拓扑结构逆变器有多种拓扑结构,常见的有单相桥式逆变器、三相桥式逆变器、多级逆变器等。

不同的拓扑结构有不同的特点和适用范围,需要根据具体应用场景选择最合适的拓扑结构。

2. 损耗降低与效率提升逆变器的损耗主要来自于开关管和电感等元件的导通和关断过程以及电容充放电过程。

有效的控制这些损耗并提高转换效率是光伏逆变器设计的重要目标之一。

采用低阻值的开关管、合适的电感和电容等元件,并配合恰当的控制策略,可以有效地降低损耗和提高效率。

3. 控制策略逆变器的控制策略主要包括电流控制、电压控制和PWM控制等。

合理选择控制策略,对于提高系统的动态性能和控制精度有着至关重要的作用。

此外,控制策略还应该考虑逆变器的负载特性和保护机制等,以保证系统的可靠性和安全性。

4. 电路保护光伏逆变器的电路保护是设计中至关重要的一环。

在日常使用中,逆变器可能会遭受过流、过压、欠压、过热等故障,对于这些故障的快速识别和处理,能够有效地减少系统损坏和安全事故的发生。

因此,设计防护电路和保护策略,以确保在异常情况下系统能够及时停机、报警或限制输出电流电压等,是设计光伏逆变器的重点。

总之,设计一个高效稳定的光伏逆变器需要考虑诸多因素,包括拓扑结构的选择、损耗降低与效率提升、控制策略的优化以及电路保护机制的设计等。

这些方面的综合考虑和优化,能够为光伏逆变器的性能提升和应用推广带来巨大的优势。

微型光伏逆变器设计要素及拓扑结构

微型光伏逆变器设计要素及拓扑结构

微型光伏逆变器设计要素及拓扑结构1.微型逆变器设计要素与整个系统使用一个逆变器相比,为系统内每个太阳能电池组件都配备一个微型逆变器会再次提升整个系统的转换效率。

微型逆变器拓扑的主要好处是,即便其中一个逆变器消失故障,能量转换仍能进行。

设计微型逆变器需要考虑的要素如下:1)变换效率高。

并网逆变器的变换效率直接影响整个发电系统的效率,为了保证整个系统较高的发电效率,要求并网微型逆变器具有较高的变换效率。

2)牢靠性高。

由于微型逆变器直接与太阳能电池组件集成,一般与太阳能电池组件一起放于室外,其工作环境恶劣,要求微型逆变器具有较高的牢靠性3)寿命长。

太阳能电池组件的寿命一般为二十年,微型逆变器的使用寿命应当与太阳能电池组件的寿命相当。

4)体积小。

微型逆变器直接与太阳能电池组件集成在一起,其体积越小越简单与太阳能电池组件集成。

5)成本低。

低成本是产品进展的必定趋势,也是微型逆变器市场化的需求。

认真权衡这些高层次要求是确定MCU需要哪些功能的最好方法,例如,当并联太阳能电池组件时需要负载平衡掌握。

所选MCU 必需能检测负载电流以及能通过开/关掌握MOSFET上升或降低输出电压,这需要一个高速片上ADC来采样电压和电流。

对于针对光伏逆变器应用所设计的MCU,一个极具价值的特性是双片上振荡器,可用于时钟故障检测以提高牢靠性。

能够同时运行两个系统时钟的力量也有助于削减太阳能电池组件安装时消失的问题。

由于在微型逆变器设计中分散了如此多的创新,对MCU来说,其最重要的特性或许就是软件编程力量,该特性使得在电源电路设计和掌握中拥有最高的敏捷性。

片上集成恰当的掌握外设以及高模拟集成度是保证系统低成本的两个基本要素,为执行针对优化转换、系统监控和能量存储各环节中的效率所开发出的算法,高性能也是必需的。

2.微型逆变器拓扑结构微型逆变器的特别应用需求,打算了其不能采纳传统的降压型逆变器拓扑结构,如全桥、半桥等拓扑,而应当选择能够同时实现升降压变换功能的变换器拓扑,除能够实现升降压变换功能外,还应实现电气隔离;另一方面,高效率、小体积的要求打算了其不能采纳工频变压器实现电气隔离,需要采纳高频变压器。

光伏并网逆变器拓扑结构的研究

光伏并网逆变器拓扑结构的研究

光伏并网逆变器拓扑结构的研究刘 凯* 丁竹青 黄 勇 山东化工职业学院 潍坊 261108摘要 本文主要对光伏发电的核心部分——逆变器的拓扑结构进行介绍,在传统拓扑构造的基础上,分析几种新型的拓扑结构,对其工作原理进行理论分析,并通过仿真验证理论分析的合理性。

关键词 光伏并网 逆变器 拓扑结构 理论分析*刘 凯:讲师。

2013年毕业于中国石油大学(华东)动力工程及工程热物理专业获硕士学位。

现从事职业教育工作。

联系电话:133****7766, E-mail :****************。

太阳能作为一种新能源,已经广泛应用于人类社会生活中,其中太阳能发电技术比较成熟,运营成本较低,更是解决能源短缺和环境污染的有效途径之一。

光伏并网发电系统中,光伏并网逆变器作为发电系统的核心部分,将太阳能组件与电网进行了有效的连接,对电力系统的安全稳定运行起着非常重要的作用。

1 传统电压逆变器光伏并网发电,是将光伏阵列产生的直流电转变为符合市电电网要求的工频交流电,并将其接入电网的过程。

逆变器则是可将直流电转换为交流电的电力变换设备,由于太阳能组件发出的是直流电,一般的负载多数为交流负载,因此,逆变器是太阳能发电技术中必不可少的一部分。

逆变器作为发电系统的重要组成,其太阳能发电的效率与逆变器的性能息息相关。

传统的光伏并网发电系统见图1,该系统是由太阳能组件、去耦大电容、传统逆变器、滤波电感部分和电网构成,其核心为传统电压源逆变器,通过驱动信号控制六个开关管的导通和关断而得到正弦规律变化的平均电压。

传统电压源逆变器结构简单,元器件少,但存在一些固有缺点:①由于直流侧并联大电容,相当于电压源,回路不允许短路,交流侧要求接感性负载或串接电感,以保证电压源逆变器可靠工作;②传统电压源型逆变器只可实现降压,其输出的交流电压低于直流母线上的电压,若希望得到较高的输出电压,需通过升压变换器将直流侧电压升高,从而满足电网电压的要求,增加升压变换器的发电系统可称为两级式并网发电系统,控制电路为级间控制,控制复杂,而且效率降低,成本较高;③逆变桥同一桥臂的上下两只开关管不允许同时导通,否则会工作在直通短路状态,为防止直通,需要加入死区时间,造成能量转换效率低,投入成本较高等。

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

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。

光伏并网逆变器设计方案讲解

光伏并网逆变器设计方案讲解

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。

三相光伏并网逆变器的研究

三相光伏并网逆变器的研究

三相光伏并网逆变器的研究一、本文概述随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的推进,光伏发电作为清洁、可再生的能源形式,其重要性日益凸显。

三相光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备,其性能直接影响到光伏电能的转换效率和并网运行的稳定性。

因此,对三相光伏并网逆变器的研究具有重要的理论价值和现实意义。

本文旨在全面深入地研究三相光伏并网逆变器的关键技术、工作原理、控制策略以及并网性能优化等方面。

文章将介绍三相光伏并网逆变器的基本结构和功能,包括其主要组成部件和工作原理。

接着,将重点探讨三相光伏并网逆变器的控制策略,包括最大功率点跟踪(MPPT)技术、并网电流控制技术以及孤岛检测技术等。

文章还将分析三相光伏并网逆变器的并网性能优化方法,包括提高电能转换效率、降低谐波污染、增强并网稳定性等方面的研究。

通过本文的研究,旨在为三相光伏并网逆变器的设计、制造和应用提供理论支持和实践指导,推动光伏发电技术的进步和发展,为实现全球能源可持续发展做出贡献。

二、三相光伏并网逆变器的基本原理三相光伏并网逆变器是将光伏电池板产生的直流电能转换为符合电网要求的三相交流电能并直接馈送到电网的电力电子设备。

其基本原理涉及电能转换、功率控制、并网同步以及电能质量控制等多个方面。

光伏电池板在光照条件下产生直流电能,这个直流电压和电流随光照强度和环境温度的变化而变化。

三相光伏并网逆变器的主要任务是将这种不稳定的直流电能转换为稳定的三相交流电能。

在转换过程中,逆变器首先通过功率变换电路将直流电能转换为高频交流电能。

功率变换电路通常由多个开关管组成,通过控制开关管的通断,实现对直流电能的斩波和控制。

高频交流电能经过滤波电路滤波后,变为平滑的交流电能。

接着,逆变器通过并网控制电路实现与电网的同步,并将转换后的交流电能馈送到电网。

并网控制电路通过检测电网的电压和频率,控制逆变器的输出电压和频率与电网保持一致,从而实现并网。

三相光伏并网逆变器还具备电能质量控制功能。

业界技术发展趋势——逆变器拓扑结构发展趋势

业界技术发展趋势——逆变器拓扑结构发展趋势

业界技术发展趋势——逆变器拓扑结构发展趋势Simon.H1 光伏并网逆变器拓扑结构发展趋势在光伏并网发电系统中,逆变器作为光伏阵列与电网的接口设备,其拓扑结构决定着整个系统的效率和成本,是影响系统经济可靠运行的关键因素.由于光伏并网逆变器的结构拓扑种类众多、性能特点各异,其原理分析和性能比较,对于拓扑结构的合理选择、提高系统效率和降低生产成本有着极其重要的意义.1.1 五种常见拓扑结构类型目前,市场上常见的逆变器拓扑结构按照频率及有无变压器分,可简单分为以下五种类型:(1)直接逆变型优点:没有工频变压器,重量轻,效率高(>97%),结构简单,成本低。

缺点:交、直流之间无电气隔离,太阳能电池板两极有电网电压,对人体安全不利;MPPT直流输入电压,即太阳能电池板输出电压要大于350V,提高了系统的绝缘要求,容易出现漏电现象。

(2)工频隔离型优点:工频变压器隔离,安全性能良好;结构简单,可靠性高,抗冲击性能好;直流侧MPPT输入电压一般在200V~800V。

缺点:系统效率低,笨重。

(3)高频隔离型优点:高频电气隔离,重量轻,效率在93%左右。

缺点:由于高频隔离环节(DC-AC-DC)功率等级较小,此结构适合于5kW以下机型;EMC设计难度高;系统抗冲击性差。

(4)高频升压不隔离型优点:效率高,重量轻,太阳能电池直流输入范围宽(150V~500V)。

缺点:无电气隔离,太阳能电池板两极有电网电压,对人体安全不利;EMC设计难度高。

(5)多MPPT单逆变型优点:效率高,重量轻,太阳能电池直流输入范围宽(150V~500V);多路MPPT输入,适用于更多场合。

缺点:无电气隔离,太阳能电池板两极有电网电压,对人体安全不利;EMC设计难度高。

1.2 逆变器厂家采用的拓扑结构从以上表格数据看,厂家为了提高效率和降低成本都普遍采用高频无隔离型拓扑结构,市场需求两比较大;受少数国家地区政策限制,还有少量的工频隔离型逆变器存在,市场需求量小;但是,兼顾了提高效率、降低成本和电气隔离的,部分厂家采用拓扑结构,只是产品还不够丰富,说明市场需求不大。

第五章 光伏并网逆变器的电路拓扑总结

第五章 光伏并网逆变器的电路拓扑总结

5-25Βιβλιοθήκη 5.4 多支路光伏并网逆变器
5.4.1 隔离型多支路光伏并网逆变器
图5-20 多支路高频链光伏并网逆变器结构
5-26
5.4 多支路光伏并网逆变器
5.4.1 隔离型多支路光伏并网逆变器
图5-21 多支路高频链光伏并网逆变器系统整体控制框图
5-27
5.4 多支路光伏并网逆变器
5.4.2 非隔离型多支路光伏并网逆变器
图5-7 三相工频隔离型结构 a) 三相两电平 b) 三相三电平
5-10
5.2 隔离光伏并网逆变器
5.2.2 高频隔离型光伏并网逆变器
DC/DC变换型高频链光伏并网逆变器,单级容量一般在 几个千瓦以内,整机工作效率大约在93%以上。
图5-8 DC/DC变换型高频链光伏并网系统一 a) 电路组成 b) 波形变换模式
第五章
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
光伏并网逆变器的电路拓扑
光伏并网逆变器的分类 隔离型光伏并网逆变器 非隔离型光伏并网逆变器 多支路光伏并网逆变器 微型光伏并网逆变器
5-1
第五章 光伏并网逆变器的电路拓扑
光伏并网逆变器将太阳能电池输出的直流电转换成 符合电网要求的交流电再输入电网,是光伏并网系 统能量转换与控制的核心。 光伏并网逆变器的性能影响和决定整个光伏系统是 否能够稳定、安全、可靠、高效地运行,同时也是 影响整个系统使用寿命的主要因素。 本章将对光伏并网逆变器进行分类讨论。
5.2.1 工频隔离型光伏并网逆变器
优点:结构简单、可靠性高、抗冲击性能好、安全性高、无直流电 流问题。 缺点:体积大、质量重、噪声高、效率低。
图5-5 工频隔离变压器对系统效率的影响
5-8
5.2 隔离光伏并网逆变器
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光伏并网逆变器及其拓扑结构的设计
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。

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。

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(图1)。

图 1: 欧洲效率计算比重
1、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。

因为IGBT导通压降的非线性特性使得IGBT的导通压降并不会随着电流的增加而显著增加。

从而保证了逆变器在最大负载情况下,仍然可以保持较低的损耗和较高的效率。

但是对于光伏逆变器而言,IGBT的这个特性反而成为了缺点。

因为欧洲效率主要和逆变器不同轻载情况下效率的有关。

在轻载时,IGBT的导通压降并不会显著下降,这反而降低了逆变器的欧洲效率。

相反,MOSFET的导通压降是线性的,在轻载情况下具有更低的导通压降,而且考虑到它非常卓越的动态特性和高频工作能力,MOSFET成为了光伏逆变器的首选。

另外考虑到提
高欧效后的巨大经济回报,最新的比较昂贵的器件,如SiC二极管,也正在越来越多的被应用在光伏逆变器的设计中,SiC肖特基二极管可以显著降低开关管的导通损耗,降低电磁干扰。

为了得到最大输入功率,电路必须具备根据不同太阳光条件自动调节输入电压的功能,最大功率点一般在开环电压的70%左右,当然这和具体使用的光伏电池的特性也有关。

典型的电路是通过一个boost电路来实现。

然后再通过逆变器把直流电逆变为可并网的正弦交流电。

2、单相无变压器式光伏逆变器拓扑结构的设计:
拓扑结构的选择和光伏逆变器额定输出功率有关。

对于4kw以下的光伏逆变器,通常选用直流母线不超过500V,单相输出的拓扑结构,如图2所示:
图 2: 单相无变压器式光伏逆变器功能图
这个功能可以通过以下的原理图实现(图3)
图3: 单相无变压器式光伏逆变器原理图
Boost电路通过对输入电压的调整实现最大功率点跟踪。

H桥逆变器把直流电逆变为正弦交流电注入电网。

上半桥的IGBT作为极性控制器,工作在50HZ,从而降低总损耗和逆变器的输出电磁干扰。

下半桥的IGBT或者MOSFET进行PWM高频切换,为了尽量减小Boost电感和输出滤波器的大小,切换频率要求尽量高一些,如16KHz。

本研究使用功率模块来设计光伏逆变器,因为把图3拓扑结构上的所有器件集成到一个模块里面,可以使安装简单、可靠,同时研发设计周期短,可以更快地把产品推向市场,并使设备具有更好的电气性能。

对于功率模块的设计,我们需要注意以下几点:
(1)直流母线环路低电感设计
为了实现这个目标,我们必须同时降低模块内部和外部的寄生电感。

为了降低模块内部的寄生电感,必须优化模块内部的绑定线,管脚布置以及内部走线。

为了降低模块外部寄生电感,我们必须保证在满足安全间距的前提下,Boost电路和逆变桥电路的直流母线正负两端尽量靠近。

(2)给快速开关管配置专有的驱动管脚
开关管在开关过程中,绑定线的寄生电感会造成驱动电压的降低。

从而导致开关损耗的增加,甚至开关波形的震荡。

在模块内部,通过给每个开关管配置专有的驱动管脚(直接从芯片上引出),这样就可以保证在驱动环路中不会有大电流流过,从而保证驱动回路的稳定可靠。

这种解决方案目前只有功率模块可以实现,单管IGBT还做不到。

图4显示了Vincotech公司最新推出的光伏逆变器专用模块flowSOL-BI
(P896-E01),它集成了上面所说的优点:
图4: flowSOL-BI–boost 电路和全桥逆变电路
技术参数:
Boost电路由MOSFET(600V/45mΩ)和SiC二极管组成,旁路二极管主要是当输入超过额定负载时,旁路Boost电路,从而改善逆变器整体效率。

H桥电路上半桥由75A/600V IGBT和SiC二极管组成,下半桥由MOSFET(600V/45mΩ)组成,此模块集成了温度检测电阻。

单相无变压器光伏逆变器专用模块flowSOL0-BI的效率计算:
这里我们主要考虑功率半导体的损耗,其他的无源器件,如Boost电感,输出滤波电感的损耗不计算在内。

基于这个电路的相关参数,仿真结果如下:
仿真条件:
图 5: boost 电路效率仿真结果 EE=99.6%
图6 flowSOL-BI 逆变电路效率仿真结果 EE=99.2%
标准IGBT全桥 EE=97.2% (虚线)
根据仿真结果我们可以看到,模块的效率几乎不随负载的降低而下降。

模块总的欧洲效率(Boost+Inverter)可以达到98.8%。

即使加上无源器件的损耗,总的光伏逆变器的效率仍然可以达到98%。

图6虚线显示了使用常规功率器件,逆变器的效率变化。

可以明显看到,在低负载时,逆变器效率下降很快。

3、三相无变压器光伏逆变器拓扑结构的设计
大功率光伏逆变器需要使用更多的光伏电池组和三相逆变输出(图7),最大直流母线电压会达到1000V。

图 7 三相无变压器式光伏逆变器功能图
这里标准的应用是使用三相全桥电路。

考虑到直流母线电压会达到1000V,那开关器件就必须使用1200V的。

而我们知道,1200V功率器件的开关速度会比600V器件慢很多,这就会增加损耗,影响效率。

对于这种应用,一个比较好的替代方案是使用中心点钳位(NPC=neutral point clamped)的拓扑结构(图8)。

这样就可以使用600V的器件取代1200V的器件。

图 8: 三相无变压器 NPC 光伏逆变器原理图
为了尽量降低回路中的寄生电感,最好是把对称的双Boost电路和NPC逆变桥各自集成在一个模块里。

(1)双Boost模块技术参数(图9):
双Boost电路都是由MOSFET(600V/45mΩ)和SiC二极管组成,旁路二极管主要是当输入超过额定负载时,旁路Boost电路,从而改善逆变器整体效率模块内部集成温度检测电阻。

图9:flowSOL-NPB对称双boost电路
(2)NPC逆变桥模块的技术参数(图10):
中间换向环节由75A/600V的IGBT和快恢复二极管组成,上下高频切换环节由MOSF ET(600V/45mΩ)组成,中心点钳位二极管由SiC肖特基二极管组成,模块内部集成温度检测电阻。

图10: flowSOL-NPI – NPC 逆变桥
对于这种拓扑结构,关于模块的设计要求基本类似于前文提到的单相逆变模块,唯一需要额外注意的是,无论是双Boost电路还是NPC逆变桥,都必须保证DC+,DC-和中心点之间的低电感设计。

有了这两个模块,就很容易设计更高功率输出光伏逆变器。

例如使用两个双Boost电路并联和三相NPC逆变桥就可以得到一个高效率的10kW的光伏逆变器。

而且这两个模块的管脚设计充分考虑了并联的需求,并联使用非常方便。

图11:双boost模块并联和三相NPC逆变输出模块布局图
针对1000V直流母线电压的光伏逆变器,NPC拓扑结构逆变器是目前市场上效率最高的。

图12比较了NPC模块(MOSFET+IGBT)和使用1200V的IGBT半桥模块的效率。

图12:NPC逆变桥输出效率(实线)和半桥逆变效率(虚线)比较
根据仿真结果,NPC逆变器的欧效可以达到99.2%,而后者的效率只有
96.4%.。

NPC拓扑结构的优势是显而易见的。

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