浅谈光伏发电并网逆变器的设计

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1、浅谈光伏发电并网逆变器的设计毕向阳（国网浙江余姚市供电公司）摘要：木文主要是针对对我国光伏发电的现状，从光伏发电系统的最大功率点（MPPT）跟踪技术、对双闭环的控制策略以及调制方式等方面来分析和研究光伏发电并网逆变器的设计。关键词：光伏发电、并网逆变器设计、研究0引言在太阳能的利用过程中，光伏组件的成木不断地降低，而且光伏发电的技术也在H益进步和完善，太阳能的利用，即光伏发电模式己经成为了主流，然而并网发电系统乂是光伏发电系统的主要发电形式。现如今，我国光伏发电系统在发展过程中仍然存在着一些不足之处，严重地制约了我国光伏发电事业的进步和发展。对于光

2、伏电池而言，其能量的转换效率比较低，特别是太阳能电池板的光电转换效率，不能很好地利用太阳能；与传统的能源相比，光伏发电由于受到其电池的限制，生产成木相比较高；光伏发电系统还特別容易受到外界环境等因素的影响；在使用光伏并网发电系统的时候，我们要严格地控制并网的电压，尽可能地避免或者减少输出电压并网时对电网所造成的污染和孤岛效应等负面影响。1逆变器的工作原理（如图所示：）图中是一个推挽式拓扑逆变电路，当E1驱动脉冲驱动时，Q1导通，使VT3、VT6导通，VT7、VT8截止，此时电路进行正半周波形放大，变压器升压到次级，通过高频整流管整流，当E2脉冲驱动

3、时，Q2导通，驱动VT7、VT8导通。VT3、VT6截止，进得负半周波形放大。经升压变压器升压后，高频整流。（此VT3678以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一对导通，所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流.)2光伏发电系统的最大功率点跟踪技术光伏电池的电气特性告诉我们，光伏电池最大功率点的位置会随着外界环境条件的改变而发生改变。所以，我们采取光伏发电系统的最大功率点跟踪技术，使光伏电池的输出功率尽量工作在最大的功率点，最人化地利用光伏电池阵列所产生的电能，进一步提高光伏发

4、电系统的利用效率。光伏发电系统的最大功率点跟踪技术的实现方法主要有电导增量法、恒压跟踪法和扰动观察法等。2.1电导增量法电导增量法能够正确地判断光伏阵列输出功率的位置是否在最大的功率点处，而且还能够通过对输出端静态值和动态电导值大小的比较来决定光伏阵列输出电压的扰动方向，进而达到光伏发电系统的最大功率点跟踪的目的。2.2恒压跟踪法当外界的环境条件发生改变吋，光伏电池最大功率点处的输出电压基本上都会在某一个恒定的电压附近徘徊。人们将这个恒定的电压当做最人功率点的电压，来对最大功率点进行追踪，达到简化控制设计的B的。在实际的应用过程中，我们可以通过选用

5、的光伏电池的参数和光伏电池阵列输出的电压值来达到最大功率点的跟踪效果。这一控制方法十分简单，非常容易实现，而且其系统也具冇较好的稳定性和可靠性。2.3扰动观察法给光伏电池的输出电压增加扰动电压信号，进而比较扰动前后的功率人小是扰动观察法的工作原理。功率值的增加代表扰动方向正确，可以继续朝着冋一方向进行扰动；功率值的减小代表扰动方向不正确，这吋应该往反方向进行扰动，通过对光伏电池输出电压进行不断地扰动来达到光伏电池阵列的输出功率不断接近最大功率的目的。这种方法在光伏发电系统最大功率点跟踪控制中的应用比较普遍。3对双闭环的控制策略当人们将对电压型逆变器

6、的控制作为电压源的吋候，一般会采用双闭环的控制策略。光伏发电系统双闭环的控制策略包括内环瞬吋值的控制策略和外环平均值的控制策略。3.1内环瞬吋值的控制策略在对光伏发电系统进行电路控制吋，增加瞬时值的控制器，不仅可以减小负载变化过人而造成的系统波动，还可以增加系统的稳定性。在对内环瞬吋值的控制环节中，动态响应的吋间过长会导致整个系统的动态响应性能变差，对于这种情况，我们需要提高瞬吋值控制器的积分系数来缩短苏动态的响应时间。3.2外环平均值的控制策略通过使用外环平均值控制器，可以使它的输出精度比较高，在输出波动过大的时候，还可以使光伏发电系统的动态响应

7、性能变快，同吋也能减小输出的畸变率。然而，在对外环平均值的控制环节中，动态响应的吋间过长也会导致整个系统的动态响应性能变差，对于这种情况，我们冋样也需要增加瞬吋值控制器的积分系数来缩短其动态的响应时间。4调制方式4.1光伏发电系统的调制技术采样控制的理论告诉我们，在给惯性环节输入冲量相同而形状不相同的窄脉冲吋，它们输出的响应状态是一样的，而脉冲越窄时，JC•输出的响应差别就会越小。然而，当我们将其输出的响应波形进行傅立叶变换吋，我们可以看出它们低频段的特性特别类似，而i仅在高频段存在明显的差异，这就是光伏发电系统的调制技术的基本理论基础。按输出电压

8、的极性，对空间矢量脉宽的控制方法可分成两种，即双极性和单极性调制。其中，在每半个周期内，双极性调制的输出波形都是在正负极性