单级式并网光伏逆变器.pdf

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1、实用技术23435&6733432894:;<=00>?((@.++ABCD&**E单级式并网光伏逆变器焦在强，许洪华（中国科学院电工研究所，北京FGGGHG）摘要：按照功能对光伏并网发电系统进行了分类。叙述了单级式并网光伏逆变器的构成和实现；对单级式并网光伏逆变器进行了理论分析。试验表明：单级光伏并网逆变系统结构简单，实现容易，适于大规模推广。关键词：单级式；并网光伏；逆变器；最大功率点跟踪中图分类号：IJ>K>文献标识码：6文章编号：FK@FLM=N=（=GG1）GMLGG/1LG/#$%&’()*+,&(-./+/0/’+,$1&2$3)1/%%(1+(3$%0

2、(2+(2O.&PQRCLSCRDT，U,V:DTLWAR!引言"单级式并网光伏系统分析按照系统的功能，光伏并网发电系统可以分单级式并网光伏能量变换环节的结构如图(为!类：一类为系统中含有蓄电池组的可调度式所示。光伏并网发电系统；另一种为系统中不设置蓄电池组的不可调度式光伏并网发电系统。可调度式并网光伏系统设置了储能装置，兼有不间断电源和有源滤波的功能，而且有益于电网调峰。但是，其储能环节通常存在寿命短、造价高、体积笨重以及集成度低的缺点，因此，在光伏并网系统的发展初期还是以不可调度式的居多。在光伏并网系统中，并网逆变器是核心部分。目前并网型逆变器的研究主要集中于"#

3、$"%和"%$&%两级能量变换的结构。"%$"%变换环节调."."整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点；"%$&%逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，图!单级能量变换结构框图同时获得单位功率因数。由于"%$"%变换环节和假设滤波电感、滤波电容以及逆变电路的损"%$&%逆变环节具有独立的控制目标和手段，因耗忽略不计，忽略滤波电感的等效串联电阻，光伏此系统的控制环节比较容易设计和实现。阵列向本地负载和电网供电能力如下式：由于系统具有’个独立的能量变换环节，因,+-.+-)X)*Y)+X)*YZ:+!（F）此整个系统的效率低、体积大、笨重、造价高。本=文设计了并网光伏发

4、电系统用单级并网型逆变式中：)——光伏阵列的输出功率；器。该装置可通过一级能量变换实现最大功率跟)*——负载消耗的功率；踪和并网逆变!个功能，这样可提高系统的效)+——向电网输出的功率；率、减小系统的体积和重量、降低系统的造价，从,+-——电网电压的幅值；而可以减少并网光伏发电系统的造价。.+-——并网电流的幅值；收稿日期：=GG1LG=L=<作者简介：焦在强（FN@HL），男，黑龙江哈尔滨人，硕士研究生，主要从事可再生能源并网发电技术的研究。/01可再生能源%$$-21（总第!!3期）实用技术!——电网电压与并网电流之间的相位差。变化很不敏感。电流滞环控制通过反馈电

5、流与给设负载消耗的功率保持不变，由式（!）可知，定的参考电流相比较，当反馈电流低于参考电流并网电流可被调制成正弦波并且和电网电压同一定差值时，调节主电路功率开关的状态使系统相，因此系统的功率因数近似为"!#$；从公式（!）的输入侧电流增大；反之，当反馈电流高于参考电还可看出通过调制并网电流的幅值能够控制光流一定值时，调节主电路功率开关的状态使系统伏阵列的输出功率，因此单级能量变换能够实现输入侧电流减小。通过这样不断地进行滞环比较最大功率跟踪功能。调节，保证输入侧电流始终跟踪给定电流，且处于综上所述，单级能量变换结构的并网光伏逆滞环带中。变器的控制目标为：控制逆变电路输

6、出的交流电光伏并网要求并网逆变器的输出电流与电网流为稳定的、高品质的正弦波，且与电网电压同电压之间保持一定的相位关系，以此来保证并网频、同相，同时希望通过调节输出电流的幅值使系统不对电网产生污染，故并网系统中需存在锁光伏阵列工作在最大功率点附近。这里选择了并相环节，以保证系统给定电流基本与电网电压同网逆变器的输出电流作为被控制量。并网逆变工步。本设计中采用硬件查表法来保证二者的相位作方式下的等效电路和电网电压、并网电流矢量关系。首先通过电网电压检测电路获得电网电压关系图如图%所示。图中&’为电网电压；&(为并的信息，其中主要获得电网电压的过零点；由于过网逆变器交流侧电

7、压；)*为电感电流。由于并网逆零点附近存在大量的毛刺，因此需要对检测电路变器的输出滤波电感的存在，使逆变电路的交流获得的电网信息进行滤波，消除检测信号过零点侧电压与电网电压之间存在相位差。附近的毛刺；然后利用两个电压比较器分别获得与电网电压正、负半周相对应的方波，该方波将成为同步和电网频率检测的依据，利用所获得的%"个方波对%个单稳触发器进行触发，获得与电网电压过零点相对应的窄脉冲，两个窄脉冲通过逻辑或门相“加”，即得到了包含电网电压过零点信息的脉冲列，因此该脉冲列信号即包含电网电压的相位信息；以此窄脉冲列作为复位信号对应硬件查表法中的正弦波，查表电