第五章 光伏并网逆变器的电路拓扑

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1、第五章光伏并网逆变器的电路拓扑5.1光伏并网逆变器的分类5.2隔离型光伏并网逆变器5.3非隔离型光伏并网逆变器5.4多支路光伏并网逆变器5.5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。5-25.1光伏并网逆变器的分类根据光伏并网逆变器与电网的连接有无隔离变压器，可将光伏并网逆变器分为隔离型和非隔离型两

2、大类，详细分类如图5-1所示。图5-1光伏并网逆变器分类5-35.1光伏并网逆变器的分类5.1.1隔离型光伏并网逆变器结构工频隔离型特点：主电路和控制电路相对简单，光伏阵列直流输入电压的匹配范围较大，可有效防止电网电流通过桥臂与人体在直流侧形成回路造成的人体伤害事故，保证系统不会向电网注入直流分量，有效的防止了配电变压器的饱和。但体积大、质量重，增加了系统损耗及成本。图5-2工频隔离型光伏并网逆变器结构5-45.1光伏并网逆变器的分类5.1.1隔离型光伏并网逆变器结构高频隔离型特点：相比工频隔离型，具有较小的体积和质量，克服了工频隔离型的主要缺点。图5-3高频隔离型光伏并网逆

3、变器结构a)DC/DC变换型b)周波变换型5-55.1光伏并网逆变器的分类5.1.2非隔离型光伏并网逆变器结构与隔离型相比，省去了笨重的隔离变压器，体统结构简单、质量变轻、成本降低并提高了效率，将成为今后主要的光伏并网逆变器结构。包括单级非隔离型和多级非隔离型。图5-4非隔离型光伏并网逆变器结构a)单级非隔离型b)多级非隔离型5-65.1光伏并网逆变器的分类5.1.2非隔离型光伏并网逆变器结构非隔离型的光伏并网系统中，光伏阵列与电网电压直接连接。大面积的光伏阵列与大地之间存在较大的分布电容，因此会产生光伏阵列对地的共模漏电流。由于没有工频隔离电压器，该系统容易向电网注入直流分

4、量，必须采取适当措施，保证主电路和控制电路的运行安全。5-75.2隔离光伏并网逆变器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5-85.2隔离光伏并网逆变器5.2.1工频隔离型光伏并网逆变器单相工频隔离型系统，常用于几个千瓦以下功率等级的光伏并网系统中，其直流工作电压一般小于600V，整机工作效率小于96%。图5-6单相工频隔离型结构a)全桥式b)半桥式5-95.2隔离光伏并网逆变器5.2.1工频隔离型光伏并网逆变器三相工频隔离型系统，一般采用

5、两电平或三电平三相半桥结构。常用于数十甚至数百千瓦以上功率等级的光伏并网系统中，其直流工作电压一般在450~1000V，整机工作效率大于97%。图5-7三相工频隔离型结构a)三相两电平b)三相三电平5-105.2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5-8DC/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5-115.2隔离光伏并网逆变器5.2.2高频隔离型光伏并网逆变器图5-9DC/DC变换型高频链光伏并网系统二a)电路组成b)波形变换模式5-125.

6、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图5-10全桥式DC/DC变换型高频链光伏并网逆变器拓扑5-135.2隔离光伏并网逆变器5.2.2高频隔离型光伏并网逆变器周波变换型高频链光伏并网逆变器，利用高频变压器同时完成变压、隔离、SPWM逆变。功率变换环节只有两级，提高了系统效率。图5-11周波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5-145.2隔离光伏并网逆变器5.2.2高频隔离型光伏并网逆变器周波变换型高频链光伏并网逆变器，没有中间整流环节，可实现功率的双向传输，达到简化结构、减小体积和质量、提高效率的目的。图5-12周波变换型高频链光伏并网系

7、统二a)电路组成b)波形变换模式5-155.2隔离光伏并网逆变器5.2.2高频隔离型光伏并网逆变器图5-13全桥式周波变换型高频链光伏并网逆变器拓扑5-165.3非隔离光伏并网逆变器5.3.1单级非隔离型光伏并网逆变器非隔离型光伏并网逆变器，只用一级能量变换就可完成DC/AC并网逆变功能，具有电路简单、元器件少、可靠性高、功耗低、效率高等诸多优点。当光伏阵列的输出电压满足并网逆变要求且不需要隔离时，可以将工频隔离型光伏并网逆变器各种拓扑中的隔离变压器省略，得到单级式非隔离型光伏并网逆变器的各种拓扑，如：