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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. 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