單相光伏并網(wǎng)微型逆變器的研究

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1、單相光伏并網(wǎng)微型逆變器的研究　　摘要：太陽能光伏并網(wǎng)微型逆變器作為優(yōu)化光伏發(fā)電效率和更智能化的設備，現(xiàn)在已經(jīng)得到了光大光伏電站的青睞，傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)逆變器架構連接方式是通過組件串并聯(lián)組成光伏陣列后連接大功率并網(wǎng)逆變器，存在當有陰影時組件和逆變器功率不匹配、工作溫度高、壽命不長、監(jiān)控能力有限等問題。光伏并網(wǎng)微型逆變器是為解決上述問題而提出來的。其獨特的架構使太陽能光伏并網(wǎng)微型逆變器具有可以模塊化設計、即插即用、安裝方便、擴展方便的優(yōu)點?！　￡P鍵詞：并網(wǎng)；微型逆變器；光伏；最大功率點追蹤　　中圖分類號：G712文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2014）48-0

2、210-02　　一、整體設計4　　本文從硬件設計上提出更加貼合實際運用的硬件拓撲和參數(shù)設計，使整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，整個發(fā)電系統(tǒng)更加安全有效；從軟件設計角度分析整個光伏并網(wǎng)微型逆變器的可行性，使設計在一個嚴謹可靠的計劃中執(zhí)行；最終，設計一套基于飛思卡爾MC56F8013的太陽能光伏并網(wǎng)微型逆變器，采用兩級設計結構，前級采用上下交錯反激電路，利用一個獨立的SPWM波控制器實現(xiàn)升壓和MPPT控制；后級采用正弦翻轉電路，實現(xiàn)并網(wǎng)功能。并網(wǎng)微型逆變器的控制策略采用電流內環(huán)和電壓外環(huán)的控制方式，實現(xiàn)對電網(wǎng)電壓同頻同相的跟蹤。搭建了實驗環(huán)境進行實驗測試和實驗結果分析，實驗結果驗證

3、了設計的并網(wǎng)逆變器的可行性?！　?.硬件設計。為實現(xiàn)光伏并網(wǎng)單相微型逆變器的寬范圍電壓輸入，采用兩級拓撲結構，前級采用上下交錯反激拓撲結構，將太陽能光伏組件輸出的低電壓提升至逆變器逆變所需的直流高壓，產生與電網(wǎng)同頻同相的正弦半波，同時在前級中實現(xiàn)最大功率點跟蹤，實現(xiàn)太陽能光伏系統(tǒng)的最大能量輸出。后級采用全橋逆變電路，以兩倍工頻的開關頻率折疊正弦半波，實現(xiàn)正弦半波到正弦全波的電路翻轉，同時將逆變器輸出的電能并入到電網(wǎng)中。光伏并網(wǎng)單相微型逆變器的設計參數(shù)為：電網(wǎng)電壓范圍：210VAC～264VAC；標稱輸出電壓：230VAC；電網(wǎng)頻率范圍：47～53Hz；標稱輸出頻率：5

4、0HZ；輸入電壓范圍：210VAC～264VAC；最大輸出功率：185W；標稱輸出電流：0.8A；功率因數(shù)：>0.95；總諧波失真：<5%；最高效率：95%?！　?.軟件設計。整個光伏發(fā)電并網(wǎng)微型逆變器的系統(tǒng)算法框圖如圖1所示?！　」夥⒕W(wǎng)微型逆變器前級反激電路中，反激開關管使用PWM波正弦調制，將光伏組件能量傳送到并網(wǎng)逆變器的輸出電容上，光伏并網(wǎng)微型逆變器的最終輸出電流波形是通過電流控制環(huán)來控制的?！　?.測試初始條件設置。太陽能光伏并網(wǎng)微型逆變器并網(wǎng)實驗中，標準光伏組件，在標準測試條件（STC）：太陽能輻射通量1000W/m2，大氣參數(shù)1.5，組件溫度25℃下，J

5、TM190-72M光伏組件電性能參數(shù)：峰值功率（Pmax）：190W；峰值工作電壓（Vmpp）：36.5V；峰值工作電流（Impp）：5.2V；開路電壓（Voc）：43.8V；短路電流（Isc）：5.83；組4件效率：14.9%；功率偏差（正）：+5%。公共電網(wǎng)作為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的負載接入光伏并網(wǎng)微型逆變器的輸出端。示波器探頭的開關設定為1X?！　?.測試結果及其分析。太陽能光伏并網(wǎng)微型逆變器并入公共電網(wǎng)后，在輸出端可檢測到交流電流和交流電壓狀況，這兩個波形是經(jīng)過縮放電路后的輸出波形。檢測到的輸出交流電流如圖2所示，電網(wǎng)電壓檢測結果如圖3所示?！　∮刹ㄐ慰梢钥闯龉?/p>

6、伏并網(wǎng)微型逆變器已能夠實現(xiàn)逆變功能，但可以看到輸出波形諧波較大。在電網(wǎng)跟隨上輸出電基本跟隨電網(wǎng)。由電力質量分析儀得出逆變輸出的電壓THD值在3%左右，所以還是滿足THD小于5%的要求。全橋逆變電路中，需要對反激變換后的正弦輸出電流進行換相處理，使正弦半波轉換成與電網(wǎng)同頻同相的交流電，并入電網(wǎng)后，在處理波形是要注意零點出的畸形，較小畸形使得其并網(wǎng)動作對電網(wǎng)的影響降到最低。使用功率分析儀測得數(shù)據(jù)為：　　輸入功率W：101，123，146，158；　　輸出電壓V：220.69，220.09，220.45，220.15；　　輸出電流A：0.403，0.548，0.599，0.

7、653；　　效率：0.880，0.892，0.904，0.910；　　THD%：3.32，3.40，3.23，3.32。并網(wǎng)測試結果及存在的問題：①測試獲得此光伏并網(wǎng)微型逆變器的效率為84%～93%，在PV板功率高時效率也較高，反之則較差，預期設計目標最大效率是95%，和設計目標存在一定距離。②在控制上MPPT效果比較理想，在PV板被遮擋出現(xiàn)陰影時，系統(tǒng)能快速跟蹤，使得功率改變小。③4在輸出端的電流波形不夠理想，電能質量分析儀顯示THD在3%以上，在電流控制上還需要進一步研究以降低電流紋波，但是符合預期設計目標THD要控制在5%以內。④在負載平衡輸出