光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第3O卷第2O期电力系统自动化VoI．3ONo．202006年1O月25日Autom~ionofEleefiePowerSystemsOct．25，200697光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法董密，罗安。(1‘中南大学信息科学与工程学院，湖南省长沙市410083；2．湖南大学电气与信息工程学院，湖南省长沙市410082)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

2、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；孤岛效应中图分类号：TM615；TM464O引言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。影响波形失由于传统能源的枯竭和人们对环境的重视，电真度的主要因素之一是逆变器的开关频率。在数控力系统正面临着巨大变革，分布式发电将成为未来逆变系统中采用高速DSP等新型处理器，可明显提电力系统的发展方向[1

3、-33。其中，光伏发电以其独特高并网逆变器的开关频率性能，它已成为实际系统的优点，被公认为技术含量高、最有发展前途的技术广泛采用的技术之一；同时，逆变器主功率元件的选之一_4]。但是光伏发电系统存在着初期投资大、成择也至关重要。小容量低压系统较多地使用功率场本较高等缺点，因而探索高性能、低造价的新型光电效应管(MOSFET)，它具有较低的通态压降和较高转换材料与器件是其主要研究方向之一。另一方的开关频率；但MOsFET随着电压升高其通态电面，进一步减少光伏发电系统自身损耗、提高运行效阻增大，因而在高压大容量系统中一般采用绝缘栅率，也是降低其发

4、电成本的一个重要途径。逆变器双极晶体管(IGBT)；而在特大容量系统中，一般采效率的高低不仅影响其自身损耗，还影响到光电转用可关断晶闸管(GTO)作为功率元件_6]。换器件以及系统其他设备的容量选择与合理配置。依据IEEE2000-929口和UL1741l_8]标准，所因此，逆变器已成为影响光伏并网发电系统经济可有并网逆变器必须具有防孤岛效应的功能。孤岛效靠运行的关键因素，研究其结构与控制方法对于提应是指当电网因电气故障、误操作或自然因素等原高系统发电效率、降低成本具有极其重要的意义[5]。因中断供电时，光伏并网发电系统未能及时检测出本文从电

5、网、光伏阵列以及用户对于并网逆变停电状态并切离电网，使光伏并网发电系统与周围器的要求出发，分析了不同的逆变器拓扑结构与控的负载形成一个电力公司无法掌握的自给供电孤制方法，比较了其运行效率和控制效果。对于目前岛_g]。防孤岛效应的关键是对电网断电的检测。国内外光伏发电系统中并网逆变器的研究现状、亟为了保证电网和逆变器安全可靠运行，逆变器待解决的技术问题进行了综合，进一步指出了光伏与电网的有效隔离及逆变器接地技术也十分重要。发电系统中并网逆变器高效可靠运行的发展方向。电气隔离一般采用变压器。在三相输出光伏发电系1光伏发电系统对逆变器的要求统中，其

6、接地方式可参照国际电工委员会规定的非接地(I—T)方式、单个保护接地(T—T)方式和变压器光伏并网发电系统一般由光伏阵列、逆变器和中性线直接接地。而用电设备的外壳通过保护线控制器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(PE)与接地点金属性连接(T_N)[1o11]。和向电网注入正弦电流两大主要任务。1．2光伏阵列对逆变器的要求1．1电网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逆变器要与电网相连，必须满足电网电能质量、功率输出，因此必须通过逆变器的调节使光伏阵列防止孤岛效应和安全隔离接地

7、3个要求。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。常用的最收稿日期：2006—02—13；修回日期：2006—05—12。大功率点跟踪(MPPT)方法有：定电压跟踪法、“上国家自然科学基金资助项目(60474041)。山”法、干扰观察法及增量电导法口。维普资讯http://www.cqvip.com98电力秦统自劝代1．3用户对逆变器的要求够灵活，无法扩展，不能满足光伏阵列直流输入的多从光伏发电系统的用户来说，成本低、效率与可变性。因此，在直流输入较低时，考虑采用交流变压靠性高、使用寿命长是其对逆变器的

8、要求。因此，对器升压，以得到标准交流电压与频率，同时可使得输逆变器的要求通常是[1H]：①具有合理的电路结构，入输出之间电气隔离。严格筛选的元器件；具备输入直流极性