门户-光伏|太阳能|PV|技术|质量|认证|标准 - 光伏测试网
用户名: 密 码:    找回密码 立即注册 | 找回密码
QQ登录
2023年度N型电池技术发展与设备创新论坛     第四届全球钙钛矿与叠层电池(苏州)产业化论坛暨钙钛矿光伏学术+产业+资本融合创新年会
光伏测试网 测试技术 光伏技术 查看正文

光伏微型逆变器研究综述

2014-7-1 19:06| 发布者: echo| 查看: 16261| 评论: 0|来自: 中国光伏测试网

摘要: 摘要:主要对采用改进型功率解耦方案的微型逆变器拓扑进行了综述。阐述了微型逆变器光伏并网方案的优势,说明了微型逆变器的设计要求。通过对微型逆变器的拓扑结构和功率解耦环节进行分析,指出功率解耦环节是影响逆 ...
       文献[24]研究了一种具备功率解耦电路的推挽式微型逆变器,该类型逆变器通过引入Boost电路与相应的控制开关作为为解耦环节,与前文所提到的反激式微型逆变器相比,该类型变换器变压器通过的电流峰值较小,功率回馈阶段Boost电路不工作,损耗小,效率相对较高。文中指出该逆变器效率为95%。  
       文献[25]提出了一种电容闲置型反激逆变器结构,它由电容闲置型直流变换电路和传统反激逆变器组合而成。通过引入闲置电容运行状态,使电路具有输入输出独立控制和软开关运行的优点。二倍频的功率波动转移到闲置电容的电压波动上,使解耦电容容量大为减小,从而改善了功率解耦特性,效率为85%。  
       文献[26]研究了一种两级式三桥臂微型逆变器,前级为高频升压环节,后级为三相桥式逆变器。其工作原理与前文单级式拓扑类似,通过第三桥臂控制解耦电容电压,消除二倍频扰动。   
       文献[27]研究了一种两级式反激式三相微型逆变器,前级为高频升压环节,后级为三相桥式逆变器。前级工作在断续状态,次级逆变器开关工作在软开关状态,文中实验结果表明该电路最大效率为87%。
       3  微型逆变器拓扑对比分析
       基于改进型功率解耦方案的微型逆变器具有更高的可靠性,也是目前微型逆变器研究的 重点。然而该类型微型逆变器仍然存在电路结构较为复杂,效率普遍不高的缺点。表1为部分微型逆变器拓扑对比,可知:   
       1) 在单级式微型逆变器中,引入附加的功率解耦电路后,虽然能够有效抑制二次功率扰动,使得微型逆变器具有较长的工作寿命成为可能,但同时不可避免地增加了设备的体积和成本,降低设备的整体效率,控制和电路拓扑都变得复杂,寻求一种更为高效简洁的解耦方案是单级式微型逆变器要解决的问题之一。
       2) 多级式微型逆变器电路结构复杂,能量转换次数多,整体效率下降。该类型电路大多通过升压环节提高解耦电容端电压的方法来减小电容容值。基于高增益升压直流升压电路的微型逆变器由于失去了变压器的隔离,还需考虑共模漏电流问题,而非隔离型并网装置的控制和拓扑均较为复杂。多级式微型逆变器所需器件较多,一定程度上增加了设备的成本。
       3) 三相型微型逆变器通常也为两级式,仍需升压环节,整体电路所需器件较多,成本较单相式逆变电路高。无升压环节的三相拓扑虽然效率较高,但目前应用对象仅限为特定的大功率输出光伏面板,并不具备普遍性。如若引入升压环节,该类型拓扑和多级式拓扑类似,电路所需器件亦较多。
       由于微型逆变器多采用小容量的逆变器设计,其效率相对较低,而且成本较高。通过分析目前提出的微型逆变器结构可知,单级式微型逆变器由于结构简单,所需开关数目较少,成本相对于多级式逆变器较低,且效率相对较高,若能进一步改进功率解耦电路,同时引入软开关技术,使功率解耦电路和逆变器电路均工作在软开关状态,不仅能降低主电路的损耗,提高整体效率,还能减少器件的发热,进一步提升系统的可靠性,高效率低成本的单级式微型逆变器将更具吸引力。另外,影响微型逆变器可靠性的因素还有很多,当前对于提高微型逆变器工作寿命问题的研究主要集中在如何取代电路中电解电容这一方面,实际中微型逆变器的极端工作环境、封装、制作工艺等均会影响设备的可靠性。在微型逆变器设计中应综合考虑多方面的因素,以使变换器具有更好的性能。
       4  结论
       光伏微型逆变器作为一种新型的光伏并网装置,有着广阔的发展前景。在追求长时间、高效率、稳定运行的设计目标的同时,应兼顾设备的体积和成本。本文根据微型逆变器的设计要求,对目前热点研究的光伏微型逆变器典型主电路拓扑进行分析对比,指出软开关技术在微型逆变器中的重要性,对光伏微型逆变器的研究具有一定的参考价值。
参考文献   
[1] 翟载腾,程晓舫,丁金磊,等.被部分遮挡的串联光伏组件输出特性[J]。中国科学技术                  大学学报,2009,39(4):388-402.    
[2] 刘邦银,段善旭,康勇.高能效直流模块式光伏发电系统性能评估[J].太阳能学报,2008,   29(9):1107-1111.  
[3] LI Quan, Wolfs P. A review of the single phase photovoltaic module integrated converter topologies with three different DC-link configurations[J]. IEEE  Transactions on Power Electronics, 2008, 23(3): 1320- 1333.   
[4] Kyritsis A C, Tatakis E C, Papanikolaou N P. Optimum design of the current-source flyback inverter for decentralized grid-connected photovoltaic systems[J]. IEEE Transactions on EnergyConversion,2008,23(1):281-293.   
[5] 李东辉,王鹤雄,朱晓丹,等.光伏并网发电系统几个关键问题的研究[J].电力系统保护与控制,2010,38(21):208-214.    
[6] 戴训江,晁勤.单级光伏并网逆变器固定滞环的电流控制[J].电力系统保护与控制,2009,37(20):12-17.  
[7] 杨德州,王利平,张军,等.大型分布式电源模型化研究及其并网特性分析[J].电力系统保护与控制,2010,38(18):104-110.   
[8] Prudente M, Pfitscher L L, Emmendoerfer G, et al. Voltage multiplier cells applied to non-isolated DC-DC converters[J].IEEE Trans on Power Electronics,2008,23(2):871-887.  
[9] Mamarelis ,Petrone G.,Sahan B,et al.What is the best  DC/DC converter for an AC module?  Experimental analysis of two interesting solutions[C] // Industrial Electroincs(ISIE) IEEE International Symposium on,2011:1759-1764.
[10] 张兴,孙龙林,许颇, 等.单相非隔离型光伏并网系统中共模电流抑制的研究[J].太阳能学报,2009,30(9):1202-1207.    
[11] 刘邦银,段善旭,康勇.单相单级并网光伏发电系统中二次功率扰动的分析与抑制[J].太阳能学报,2009,30(4):407-411.  
[12] Kjær S B, Pedersen J K, Blaabjerg F.A review of the single-phase grid-connected inverter for photovoltaic modules[J].IEEE Transactions on Industry Applications,2005,41(5):1292-1306.   
[13] Toshihisa Shimizu, Keiji Wada, Naoki Nakamura. Flyback-type single-phase utility interactive inverter with power pulsation decoupling on the DC input for an AC photovoltaic module system[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2006,21(5):1264-1272.
[14] Takashi Hirao, Toshihisa Shimizu. A modified modulation control of a single-phase inverter with enhanced power decoupling for a photovoltaic AC module[C] // 2005 European Conference on Power Electronics and Applications,2005.   
[15] Kjær S Blaabjerg F.Design optimization of a single phase inverter for photovoltaic applications[C] // Proc IEEE PESC,2003:1183-1190.   
[16] Kyritsis A C, Papanikolaou N P,Tatakis E C.A novel   parallel active filter for current pulsation smoothing on single stage grid-connected ac-pv modules[C] // 11th European conference on power Electronics and Applications , EPE2007 ,Aalborg (Demark),2007:544.  
[17] 邱培春,葛宝明,毕大强.基于蓄电池储能的光伏并网发电功率平抑控制研究[J].电力系统保护与控制,2011,39(3):29-33.    
[18] Bush B Wang.A single-phase current source solar inverter with reduced-size dc link[C] // IEEE Energy Conversion Congress and Exposition,San Jose,CA 2009:54-59.   
[19] Benjamin Sahan, Antonio Notholt Vergara, Norbert Henze, et al. A single-stage PV module integrated converter based on a low-power current-source inverter[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2008,55(7):2602-2608.   
[20] Rodriguez Cuauhtemoc, Amaratunga G A J. Long- lifetime power inverter for photovoltaic AC modules[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2008,55(7):2593-2601.
[21]王斯成.国内外光伏发电现状及趋势.中国电力发展与改革研究,2009,第12 期:22-25. 
[22]吴达成,刘馨,我国光伏产业发展现状及分析[J].新材料产业,2011,第 3期:3-10.  
[23]舒杰,傅诚,陈德明,沈玉糅.高频并网光伏逆变器的主电路拓扑技术[J]电力电子技术,2008,第42卷7期:79-82.  
[24]明渝,王立健,刘洋.光伏微逆变器研究综述.[J]电力系统保护与控制,2012,第40卷第21期:147-155.  
[25]黄建刚. 230W 两级式光伏并网逆变器的研究[D]. 南京航空航天大学硕士论文.2010. 
[26]张兴,曹仁贤,太阳能并网发电及其逆变控制技术[M].北京:机械工业出版社,2011. 
[27]王红梅,唐春霞,龚春英.改进型交错并联有源箝位反激变换器的研究[J].电力电子技术,第 41 卷,第 5 期,2007:47-48.  
[28]黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].机械工业出版社,2007.
[29]赖良发.光伏并网微型逆变器拓扑及控制策略的研究[D].合肥工业大学硕士论文.2012 
[30]王飞,余世杰,苏建徽.采用最大功率点跟踪的光伏并网逆变器研究[J].电力电子技术,第38卷,第5期,2004:4-5.  [31]Microchip Corporation. Grid-Connected Solar Microinverter Reference Design Using   a dsPIC Digital Signal Controller[R].2011.
123
免责申明:感谢您对TestPV的关注。本网站所发布的信息来源于网友投稿、转载或本站原创,不能保证其准确性和可靠性,仅供参考。如需转载请注明出处及原作者,并请自行承担全部责任。如有版权冲突和其它问题,请及时联系本站进行处理。欢迎广大光伏企业和热爱光伏的人士进行投稿,投稿邮箱:info@testpv.com。

相关阅读

最新评论

 

领跑者创新论坛公众号二维码
回顶部