太阳能逆变器开发思路和方案
太阳能光伏逆变器控制策略
太阳能光伏逆变器控制策略太阳能光伏逆变器是太阳能发电系统中的重要组成部分，它可以将太阳能电池板通过光伏逆变器转换为交流电能，然后供给给电网或者自用。
光伏逆变器的控制策略是影响系统性能和运行稳定性的重要因素。
本文将介绍光伏逆变器的控制策略和常见的调节方法。
一、常见的光伏逆变器控制策略1. MPPT控制策略MPPT（Maximum Power Point Tracking）是最大功率点跟踪技术，通过跟踪太阳能光伏电池板的最大功率点，从而最大化光伏发电系统的输出功率。
MPPT技术可以根据太阳能电池板的电压和电流实时调整直流母线电压，使得光伏电池板在不同光照条件下都能保持在最大功率点上工作，从而提高发电效率。
2. 电压控制策略电压控制策略是通过对光伏逆变器输出交流电电压进行调节，实现对系统电压的稳定控制。
在接入电网的情况下，逆变器需要保持输出电压与电网同步，并满足电网的电压、频率和无功功率需求。
在无电网情况下，逆变器需要保持输出电压和频率稳定，以满足负载的需求。
3. 频率控制策略频率控制策略是针对接入电网运行的光伏逆变器而设计的，其目的是使逆变器输出的交流电频率与电网的频率保持同步。
通过对逆变器的PWM控制方式进行调节，可以有效实现对输出频率的控制。
二、光伏逆变器控制策略的调节方法1. PID控制PID控制是最常见的控制策略之一，通过对光伏逆变器的输出电压、频率、电流进行PID控制，可以实现对系统的稳定和准确控制。
PID控制根据系统的反馈信号和设定值进行比较，并根据误差信号调节控制参数，实现对输出量的精确调节。
2. DSP控制DSP（Digital Signal Processor）控制是一种基于数字信号处理器的高性能控制方法，通过对逆变器的数字控制信号进行处理，可以实现对系统的快速响应和精确控制。
DSP控制由于其高性能、可编程性和灵活性，已经成为光伏逆变器控制的重要技术手段。
3. 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它不需要建立精确的数学模型，可以应对各种复杂的控制系统。
太阳能光伏并网逆变器的原理PPT
• 操作步骤 •步骤 1 在主界面，点击“设置〞，进入用 户及密码设置界面
•步骤 2 设置正确的“用户名〞和“密码
步骤 3 点击“保护参数〞，进入“保护参数〞界面 • 步骤 4 设置“绝缘阻抗保护点〞、“开机软启动时间〞
“电网短时中断判断时间〞及“快速启动梯度〞。 • “绝缘阻抗保护点〞参数，设置范围为“0.033Ω ～
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11、防止不必要的电路板接触。 12、遵守静电防护标准，佩戴防静电手环。 13、注意并遵守产品上的警告标识。 14、操作前初步目视检查设备有无损坏或其它危 险状态。 15、注意逆变器热外表。例如功率半导体的散热 器等，在逆变器断电后一段时间内，仍保持较高 温度。
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五．逆变器安装位置的要求： 1、勿将逆变器安装在阳光直射处。否那么可能会导致 额外的逆变器内部温度，逆变器为保护内部元件将降 额运行。甚至温度过高引发逆变器温度故障。 2、选择安装场地应足够巩固能长时间支撑逆变器的重 量。 3、所选择安装场地环境温度为-25°C ~ 50°C，安装 环境清洁。 4、所选择安装场地环境湿度不超过 95%，且无凝露 5、逆变器前方应留有足够间隙使得易于观察数据以及 维修。
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2.高频环节逆变技术 高频环节逆变电路如图2 所示，就是利用高频变
压器替代低频变压器进展能量传输、并实现变流装置 的一、二次侧电源之间的电器隔离，从而减小了变压 器的体积和重量，降低了音频噪音，此外逆变器还具 有变换效率高、输出电压纹波小等优点。此类技术中 也有不用变压器隔离的，在逆变器前面直接用一级高 频升压环节，这级高频环节可以提高逆变侧的直流电 压，使得逆变器输出与电网电压相当，但是这样方式 没有实现输入输出的隔离，比较危险，相比这两种技 术来讲，高频环节的逆变器比低频逆变器技术难度高 、造价高、拓扑构造复杂。
探究太阳能逆变器控制系统的RTOS软件开发
探究太阳能逆变器控制系统的RTOS软件开发摘要：RTOS即实时操作系统，以嵌入式系统软件特点为切入点，进行的对太阳能逆变器控制系统的软件开发。
该种软件开发需要遵循相关标准的流程规定，并且对系统的需求进行全面的分析，使其能够建立在TI-BIOS实时操作系统的基础上。
经过实验证明，该种软件具有周期短、可靠性高、移植性强的特点，是太阳能逆变器控制系统的突破创新。
本文以其需求作为出发点，将TI-BIOS系统平台作为基础，进行的对太阳能逆变器控制系统软件开发的分析。
关键字：太阳能逆变器控制系统RTOS软件随着时代的发展和科技的创新，软件系统的设计成为电力电子领域实现数字化的制约因素，对太阳能控制系统的开发造成了很大的影响。
在太阳能逆变器领域中，数字化控制成为该行业的新标准，但是这其中大多数系统都属于后台控制系统，因此在设计上需要花费过长的时间，而且移植性效果较差。
除此之外，由于维护工作很难全面落实，因此目前不适合大规模进行开发。
为了解决以上的问题，嵌入式系统和实时操作系统逐渐融入到该领域之中。
1 太阳能逆变器的整体控制系统太阳能并网逆变器是光伏发电的核心部分，太阳能组件输出直流，通过智能汇流箱，直流汇集到逆变器是的直流输入端，逆变器的目的就是通过不同的激励方式实现不同的振荡逆变，把直流变成交流，再通过升压隔离变压器，交流控制柜，送电到电网。
为了提高太阳能的系统工作时间和能量产出，需要通过快速并准确的MPPT控制功能，通过扩展多个阵列来提升光伏电站千瓦产量，使这些阵列在最佳电压和电流级别下运行时间更长，这就需要对太阳能逆变器整体控制，通过对系统软件的开发，实现高效率的发电效率，并且还能降低成本。
太阳能逆变器的整体控制系统由DSP以及外围电路构成，主要形成控制系统、接触器、液晶显示电路、直流交流变换器。
该系统能够在电网正常的情况下，将太阳能电池的直流电压进行转换，并且输送至电网中。
该控制器能够对电网和电池板的电压和电流信号进行采集，并且转变成DSP的标准电压，一般在0-3V范围内。
光伏逆变器PID解决方案
太阳能电池板PID现象催化要素
4、更薄的硅片-----------会更快的被腐蚀掉 5、组件更轻薄的封装材料及玻璃--------会造成绝缘电阻的降低和漏电流的增大
基于4、5项，可知薄膜组件PID现象会非常严重，此外近两年晶硅组件 厂商受价格压力，也普遍采用了更薄的切片工艺，更廉价的封装材料和 玻璃，所以今年来新生产的组件的PID效应反而更严重，这也意味着， 几年前建的电站没有发现明显的PID效应，不代表新建的电站就不会有 。
功率变换
变压器
逆变器
直流熔断器 PID组件
漏电流传感器
SINENG 立足清洁能源 专注科技创新
无锡上能新能源有限公司PID解决方案简介
为防止PV负极在逆变器外部出现二次接地，造成漏电流不流经逆变器内部的传感器，因此 ，可以在每天逆变器启机前，先断开PID组件中的直流接触器，令逆变器进行PV对地阻抗 检测，如有异常可及时发现并告警。
漏电流传感器
变压器
无锡上能新能源有限公司PID解决方案简介
本质上，直流接触器闭合条件下，就是等效于下图：实现PV负极接大地 ，消除PV负极对大地的负压，从而改善PID效应。
功率变换
变压器
逆变器
SINENG 立足清洁能源 专注科技创新
无锡上能新能源有限公司PID解决方案简介
但是PV负极接大地后，一旦PV正极对大地搭接就会通过大地产生短路电流，这时候就需 要：PID组件中的直流熔断器快速熔断，逆变器发出指令脱扣直流输入断路器：
功率变换
启动绝缘检测， 发现异常并告警
逆变器
直流接触器
PID组件
SINENG 立足清洁能源 专注科技创新
变压器
技术难点：
方案看似简单，众多厂家的产品在实际运行中却存在以下问题：
智能光伏逆变器的设计与控制
智能光伏逆变器的设计与控制章节一：介绍智能光伏逆变器智能光伏逆变器是一种用于将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电的设备。
与传统光伏逆变器相比，智能光伏逆变器具有更高的效率、更低的损耗和更强的稳定性。
本文将对智能光伏逆变器的设计和控制进行详细介绍。
章节二：智能光伏逆变器的设计原理智能光伏逆变器的设计原理主要包括功率电子器件的选取、拓扑结构的优化和控制策略的制定。
在功率电子器件的选取方面，通常选择高效、低损耗和可靠性较高的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）或SiC（碳化硅）器件。
在拓扑结构的优化方面，采用多级逆变器结构可以有效地减小谐波畸变和提高输出电压质量。
在控制策略的制定方面，通过精确的电流和电压控制，实现对光伏逆变器的高效稳定运行。
章节三：智能光伏逆变器控制系统的设计智能光伏逆变器的控制系统包括控制算法和控制器硬件。
控制算法主要分为开环控制和闭环控制两种方式。
开环控制主要根据输入电压和电流信号来确定输出电压和电流，适用于稳定运行的情况。
闭环控制通过对输出电压和电流的反馈进行调整，实现更准确的输出。
控制器硬件由控制芯片和相关电路组成，负责执行控制算法并对逆变器进行控制。
章节四：智能光伏逆变器的保护机制智能光伏逆变器的保护机制主要包括过电压保护、过电流保护、过温保护和短路保护。
过电压保护通过监测输入电压，一旦超过设定值，自动切断电路以防止电压过高损坏设备。
过电流保护通过监测电流，一旦超过额定值，及时采取措施以保护逆变器和其他设备。
过温保护通过传感器监测温度，当温度过高时，自动降低输出功率或切断电路，以保护设备和人员安全。
短路保护通过检测电路中的短路情况，及时切断电路以防止过大电流损坏逆变器。
章节五：智能光伏逆变器的优势和应用前景智能光伏逆变器相比传统光伏逆变器具有以下优势：首先，智能光伏逆变器的效率更高，可以最大限度地利用太阳能电池板的输出能量。
其次，智能光伏逆变器的损耗更低，可以节约能源并减少对环境的负面影响。
1000w 光伏微型逆变方案
1000w 光伏微型逆变方案
一种1000W光伏微型逆变方案可以是采用 MPPT(最大功率点
跟踪)技术的充电控制器和单相逆变器组合。
具体实施方案如下：
1. 光伏面板：选择适当功率的光伏面板组合，总功率为
1000W。
2. 充电控制器：选择功率适配的充电控制器，能够对光伏电池组进行充电、监控和管理。
采用MPPT技术，通过监测光伏
电池的电压和电流，实时跟踪光伏电池的最大功率点，确保最大化光伏电池的输出功率。
3. 逆变器：选择单相逆变器，将光伏电池组的直流电转换为交流电。
逆变器需要具备以下功能：稳定输出电压和频率、提供过压、过载和短路保护、具备网络监测和远程控制功能等。
4. 电池储能系统（可选）：如果需要在光伏电池组无法输出或光伏电量不足时继续供电，可以添加电池储能系统。
充电控制器可以控制将多余的光伏电能存储到电池中，在需要时再将电池的电能转换为交流电供给负载。
5. 监控系统：为了方便监测和管理光伏系统的工作状态和性能，可以添加监控系统。
监控系统可以实时显示光伏电池组的输出功率、电压和电流等信息，以及逆变器的运行状态和故障信息。
总结：该方案通过光伏面板将阳光能转换为电能，并通过充电控制器和逆变器将直流电转换为交流电，从而为负载提供1000W的电力供应。
可根据实际需求选配电池储能系统和监控系统，以提高系统的稳定性和可管理性。
太阳能光伏逆变器的研究与应用
太阳能光伏逆变器的研究与应用在当今社会，太阳能光伏发电已成为新能源的代表之一。
但是，太阳能板产生的电能是交流电，而我们日常生活常用的电器却是直流电，这就需要通过逆变器将交流电转换成直流电。
逆变器是太阳能光伏发电系统中不可或缺的一个环节。
现在我们就来深入了解太阳能光伏逆变器的研究与应用。
一、太阳能光伏逆变器的定义和作用太阳能光伏逆变器，是一种将太阳能板输出的直流电转换成交流电的设备。
其作用是将直流电转化为适合用家电、工业，甚至向电网输出的交流电。
不同规模的太阳能光伏发电系统根据需要，可能有不同功率、输出电压、以及接入电网的特性要求，因此需要适配的不同型号的太阳能光伏逆变器。
太阳能光伏逆变器的主要功能如下：1.将太阳能板产生的直流电转化为交流电；2.最大化提高太阳能板发电效率；3.将能源输给电子设备、电力系统或电网；4.提供其他的系统支持和优化功能。
二、太阳能光伏逆变器的分类目前市场上常见的太阳能光伏逆变器可以分为以下几类：1.集中式逆变器：这种逆变器一般是商业或大型太阳能光伏发电系统的标准。
它能够处理大量的电力，通常设计功率为10 kW到1 MW左右，功能强大，价格也相对较高。
企业或组织一般需要购买数百或数千个太阳能板，才能安装一台集中式逆变器。
2.强制通风逆变器：这种逆变器通过强制风扇进行冷却，消除了高温环境影响和潮湿等恶劣环境下腐蚀性气体对元器件造成的损害。
这种逆变器在某些情况下比通常的集中式逆变器更适合。
3.微逆变器：这种逆变器现在越来越流行，越来越多的消费者选择为他们的家庭使用种植太阳能板。
相较于集中式逆变器，微逆变器能够很好地跟踪单个太阳能板的性能，起到更佳的调控效果。
三、太阳能光伏逆变器的研究和应用已经有很长时间了。
从60年代的模拟控制，到80年代的小型数字控制，再到90年代大型集成电路，太阳能光伏逆变器也经历了很长时间的发展过程。
在目前的市场上，各大厂商纷纷推出了自己的太阳能光伏逆变器产品，这些产品存在着不同的特点，包括功率范围、转换效率、价格等。
德州仪器(TI)太阳能微型逆变器解决方案
德州仪器(TI)太阳能微型逆变器解决方案德州仪器（TI）的太阳能微型逆变器解决方案设计注意事项太阳能微型逆变器| 太阳能电池板系统设计太阳能微型逆变器原理方框图与网格相连的光伏（PV）安装通常使用与组串式逆变器串联的模块阵列。
微型逆变器这一快速成长的架构可将PV 模块的功率转换至交流电网，通常用于180-300W 范围内的最大输出功率。
微型逆变器的优势在于易于安装、局部最大功率点跟踪（MPPT）以及为故障提供稳健性的冗余。
逆变器的核心为可通过微控制器或MPPT 控制器执行的MPPT 算法。
该控制器执行所需的高精度算法，以便在调整DC-DC 和DC-AC 转换以生成电网输出交流电压的同时将面板保持在最大功率提取点。
此外，该控制器负责电网的频率锁定。
该控制器还被编程为执行所有电源管理功能必须的控制循环。
PV 最大输出功率取决于工作条件且每时每刻都由于温度、阴影、污浊程度、云量和时间等原因在不断变化，因此，跟踪和调整此最大功率点是一个持续的过程。
该控制器包含高级外设，如用于执行控制循环的高精度PWM 输出和ADC。
该ADC 测量PV 输出电压和电流等变量，然后根据负载更改PWM 占空比，从而调节DC/DC 转换器和DC/AC 转换器。
复杂计划用于跟踪部分阴影PV 模块中的实际最大偶数。
专为在单个时钟周期内读取ADC 和调整PWM 而设计的实时处理器非常具有吸引力。
简单系统的通讯可由单个处理器进行处理，对于具有复杂的监控报告功能的复杂系统可能需要使用辅助处理器。
电流感应通过磁通门传感器或分流电阻器执行。
为安全起见，可能需要将处理器与电流和电压及连接外界的通信总线隔离开来。
包含集成隔离的- 调制器非常具有吸引力。
可处理较高电压并包含集成感应的MOSFET/IGBT 驱动器也非常具有吸引力。
偏置电源使用DC-DC 转换器为逆变器上的电子元件提供电源。
有时也包含通讯。
太阳能光伏逆变器控制策略
太阳能光伏逆变器控制策略太阳能光伏逆变器是将太阳能电池板所产生的直流电转换成交流电供应给电网或者电器设备使用的关键设备，其控制策略直接影响到逆变器的性能和效率。
以下是常见的太阳能光伏逆变器控制策略。
1. PWM（脉宽调制）控制策略PWM控制策略是目前应用最广泛的逆变器控制策略之一。
该控制策略通过调节逆变器的开关管的导通和断开时间来控制输出电压。
具体来说，当直流电压低于设定值时，逆变器开启开关管，允许直流电流流入电路，直到直流电压达到设定值；当直流电压超过设定值时，逆变器关闭开关管，截断直流电流，直到直流电压降至设定值以下。
通过不断调整开关管的导通断开时间，可以实现稳定的交流输出。
2. MPPT（最大功点追踪）控制策略MPPT控制策略是为了提高太阳能光伏系统的效率而设计的。
该控制策略采用电流-电压特性曲线上的最大功率点进行调节，以确保太阳能电池板能够以最大功率输出电能。
具体来说，MPPT控制策略会不断调整逆变器输入端的电压和电流，使得太阳能电池板输出功率达到最大。
3. 直接功率控制策略直接功率控制策略是一种利用太阳能电池板输出功率直接控制逆变器输出电压和电流的方法。
该控制策略通过监测太阳能电池板输出功率的变化，调整逆变器的输出电压和电流，以实现太阳能电池板的最大输出功率。
4. 进阶控制策略除了上述常见的控制策略外，还有一些进阶的控制策略，如预测控制和模型预测控制等。
这些控制策略通过建立太阳能电池板和逆变器之间的数学模型，预测未来的电力输出和负荷需求，并根据预测结果进行逆变器的控制，以实现更高的能源利用率和响应能力。
太阳能光伏逆变器的控制策略有PWM控制策略、MPPT控制策略、直接功率控制策略和进阶控制策略等。
不同的控制策略适用于不同的应用场景，可以根据具体需求选择合适的控制策略来提高逆变器的性能和效率。
太阳能微型逆变器&组串式逆变器-英飞凌解决方案
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电流源型逆变器(Ⅲ)
Devices Q1,Q2,Q3,Q4 D1,D2,D3,D4 Q5,Q6 Q7,Q8 Q9 D5
Function Primary side MOS Rectifier Diode Unfolding switch Unfolding switch Buck MOS Buck Diode
低导通损耗+低开关损耗+ 快恢 CoolMOS P6/C6 (CFD 考虑无功功率要求) 复反并二极管(考虑无功功率要求) 低导通损耗 IGBT 600V Trenchstop
D1,D2
Vf,Qrr小
SiC SBD 600V or Gen5 650V SiC Diode
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英飞凌功率器件在微型逆变器中的应用
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组串型逆变器---MPPT
微型逆变器: 150W..900W
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第 1 页 共 11 页 太阳能逆变器开发思路和方案 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，进一步减第 2 页 共 11 页
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，逆变器应输出失真度小的正弦波。影响波形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。小第 3 页 共 11 页
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 IEEE2000-929 [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。 第 4 页 共 11 页
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。 ③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 引。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； 第 5 页 共 11 页
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，在直流输入较低时，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 入输出之间电气隔离。 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，因此逆变桥可以采用高频低压器件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20 kHz 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；但是单第 6 页 共 11 页
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第 7 页 共 11 页
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。C VT 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 。M PPT 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 引。