光伏并網(wǎng)微逆變器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、光伏發(fā)電具有可再生、清潔等特點，是應(yīng)對未來能源短缺，保障能源供給安全及應(yīng)對氣候變化的一個有效途徑，是極具發(fā)展前景的新一代能源。光伏并網(wǎng)微逆變器能夠解決現(xiàn)有集中式光伏發(fā)電架構(gòu)中陰影及熱斑問題，據(jù)報道可挽回超過50％的發(fā)電量損失，尤其適合于光伏建筑一體化，是下一代光伏發(fā)電系統(tǒng)研究重點之一。隨著技術(shù)進(jìn)步，光伏電池轉(zhuǎn)換效率有較大提高，相應(yīng)單光伏組件的功率調(diào)節(jié)器功率等級必須提升。同時，對微逆變器的性能需求日益提高，目前主流的單級式反激逆變器方案難

2、以滿足要求。
　　 為了在保持高效率、高功率密度的同時，有效提升功率容量和使用壽命，本文對微逆變器的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。通過對單光伏組件并網(wǎng)發(fā)電方式各種架構(gòu)的系統(tǒng)研究和比較，指出單級式電流源高頻鏈架構(gòu)和兩級式架構(gòu)仍是微逆變器的適宜方案。為此，本文主要提出、分析、比較了一些微逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括更大功率等級的新型單級微逆變器，兩級架構(gòu)下的前級高增益高效率無電解直直變換器和后級無漏電流高效率直交逆變器，并研究了它們對應(yīng)的控制方法、

3、關(guān)鍵技術(shù)、形成規(guī)律等內(nèi)容，以及相關(guān)輸入電流低頻紋波抑制理論。具體內(nèi)容如下:
　　 論文首先針對目前主流的單級電流源高頻鏈逆變架構(gòu)進(jìn)行研究和改進(jìn)。分析、論證了單級式反激逆變器及其有源箝位軟開關(guān)技術(shù)。歸納并提出一種基于晶閘管及全控器件的混合式工頻換向橋。重點從系統(tǒng)擴(kuò)容角度出發(fā)，提出基于變壓器串并聯(lián)技術(shù)的單級式正反激逆變器及其有源箝位軟開關(guān)方案;對其工作原理、特性、關(guān)鍵參數(shù)、控制方法、防孤島等方面進(jìn)行詳細(xì)分析研究。仿真和實驗結(jié)果表明，

4、針對單級架構(gòu)，有源箝位正反激逆變結(jié)構(gòu)可取得較高效率及功率密度，并提升功率容量，為工業(yè)應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
　　 論文同時分析指出，單級架構(gòu)的固有不足難以克服:為兼顧各方面性能，參數(shù)優(yōu)化受到一定限制;特別是能量退耦在低壓側(cè)進(jìn)行，必需大容量電解電容。因此，傳統(tǒng)的兩級式架構(gòu)仍有一定優(yōu)勢，論文后續(xù)重點對兩級式架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。
　　 系統(tǒng)研究了兩級式微逆架構(gòu)關(guān)鍵問題之一:前級高增益高效率直直變換器及相關(guān)技術(shù)?；谥C振整流技術(shù)

5、有效實現(xiàn)了整流二極管軟開關(guān)，解決了副邊二極管正向及反向恢復(fù)問題，所歸納及提出的倍壓諧振整流電路發(fā)展了電力電子整流理論，實現(xiàn)了Buck類變換器具有Boost變換器增益特性。采用有源箝位方式，實現(xiàn)了原邊軟開關(guān)。通過變壓器串并聯(lián)組合及進(jìn)一步磁集成的方式，以相對簡潔的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)功率擴(kuò)充。綜合上述有益思路，具體提出、分析并評估的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括:推挽正激倍壓整流變換器、正反激倍壓整流變換器、變壓器串并聯(lián)倍壓整流正反激變換器、三繞組倍壓整流正反激變換

6、器拓?fù)?。結(jié)合前級直直變換器的研究，對最大功率點跟蹤算法也進(jìn)行了探討。
　　 進(jìn)一步研究了兩級式微逆架構(gòu)關(guān)鍵問題之二:后級高可靠性高效率直交逆變器。研究了無漏電流逆變器電路拓?fù)浼捌湫纬梢?guī)律，發(fā)展了電力電子逆變器拓?fù)錁?biāo)準(zhǔn)化理論。基于其衍生發(fā)展的H6逆變器拓?fù)渥甯采w了現(xiàn)有H6拓?fù)?，并提出性能相近的若干種H6逆變器拓?fù)洌Y選其作為全橋逆變器標(biāo)準(zhǔn)化拓?fù)浜蜻x。對所提出的H6逆變器，同樣從原理、特性、關(guān)鍵參數(shù)、入網(wǎng)電流控制方法、損耗分析等多方

7、面進(jìn)行了詳細(xì)探討。新型H6逆變器有效消除了漏電流，并且避免了體二極管反向恢復(fù)，有助于提高變換效率與可靠性。另外，從電壓箝位角度出發(fā)，提出一種高效率高可靠性半橋三電平雙降壓式逆變器拓?fù)?，解決了橋式電路橋臂直通隱患，同樣消除漏電流問題，適合于母線電壓較高場合。
　　 最后研究了兩級式微逆架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)之三:輸入電流低頻紋波問題。為提高最大功率跟蹤效果，以前級Boost變換器輸入電流反向增益為研究手段，提出一種新的分析及設(shè)計方法，評估了