太阳能光伏并网逆变器的原理.ppt

太阳能光伏并网逆变器的原理逆变器一：逆变器的概述：通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。在光伏并网系统中，并网逆变器是核心部分。目前并网型系统的研究主要集中于DC-DC和DC-AC两级能量变换的结构。DC-DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点;DC-AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。其中DC-AC是系统的关键设计。太阳能光伏并网系统结构图如图1所示。本系统采用两级式设计，前级为升压斩波器，后级为全桥式逆变器。前级用于最大功率追踪，后级实现对并网电流的控制。控制都是由DSP芯片TMS320F2812协调完成。图1光伏并网系统结构图逆变器的设计太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分，其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变成单相交流电，并送入电网。同时实现对中间电压的稳定，便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪。并且具有完善的并网保护功能，保证系统能够安全可靠地运行。图2是并网逆变器的原理图。图2逆变器原理框图1.按逆变器输出交流电能的频率分：（1）工频逆变器：工频逆变器的频率为５０～６０Ｈｚ的逆变器（2）中频逆器：中频逆变器的频率一般为４００Ｈｚ到十几ｋＨｚ（3）高频逆变器：高频逆变器的频率一般为十几KＨｚ到ＭＨｚ。2.按逆变器输出的相数分可分为：（1）单相逆变器（2）三相逆变器（3）多相逆变器• 按照逆变器输出电能的去向分可分为：（1）有源逆变器（2）无源逆变器• 按逆变器主电路的形式分可分为：（1）单端式逆变器（2）推挽式逆变器（3）半桥式逆变器（4）全桥式逆变器• 按逆变器主开关器件的类型分可分为：（1）晶闸管逆变器（2）晶体管逆变器（3）场效应逆变器（4）绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变器• 按直流电源分可分为:（1）电压源型逆变器（VSI）（2）电流源型逆变器（CSI）• 按逆变器控制方式分可分为：（1）调频式（PFM）逆变器（2）调脉宽式（PWM）逆变器• 按逆变器控制方式分可分为：（1）调频式（PFM）逆变器（2）调脉宽式（PWM）逆变器• 按逆变器开关电路工作方式分可分为：（1）谐振式逆变器（2）定频硬开关式逆变器（3）定频软开关式逆变器（2）并网光伏系统逆变器• 并网发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。通过光伏组件将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后转换后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。光伏逆变器的工作原理：逆变装置的核心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。该电路通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。二.几种逆变技术分析1.低频环节逆变技术此技术可以分为：方波逆变、阶梯合成逆变、脉宽调制逆变三种，但这三种逆变器的共同点都是用来实现电器隔离和调整变压比的变压器工作频率等于输出电压频率，所以称为低频环节逆变器，该电路结构由工频或高频逆变器、工频变压器以及输入、输出滤波器构成，如图1所示，具有电路结构简洁、单级功率变换、变换效率高等优点，但同时也有变压器体积和重量大、音频噪音大等缺点。2.高频环节逆变技术高频环节逆变电路如图2所示，就是利用高频变压器替代低频变压器进行能量传输、并实现变流装置的一、二次侧电源之间的电器隔离，从而减小了变压器的体积和重量，降低了音频噪音，此外逆变器还具有变换效率高、输出电压纹波小等优点。此类技术中也有不用变压器隔离的，在逆变器前面直接用一级高频升压环节，这级高频环节可以提高逆变侧的直流电压，使得逆变器输出与电网电压相当，但是这样方式没有实现输入输出的隔离，比较危险，相比这两种技术来讲，高频环节的逆变器比低频逆变器技术难度高、造价高、拓扑结构复杂。3.单相逆变电路拓扑的介绍：实现逆变有很多种典型的电路拓扑，主要有推挽逆变拓扑、半桥逆变拓扑、全桥逆变拓扑三种，下文将对这三种拓扑进行介绍。推挽逆变拓扑：图3所示的推挽电路只用两个开关元器件，比全桥电路少用了一半的开关器件，可以提高能量利用率，另外驱动电路具有公共地，驱动简单，适用原边电压比较低的场合，但由于本身电路的结构特点，推挽电路拓扑无法输出正弦电压波形，只能输出方波电压波形，适用于1KW以下的方波电压方案。三．保护措施。一款性能优良的逆变器，还应具备完备的保护功能或措施，以应对在实际使用过程中出现的各种异常情况，使逆变器本身及系统其他部件免受损伤。(1)输入欠压保户：当输入端电压低于额定电压的85％时，逆变器应有保护和显示。(2)输入过压保户：当输入端电压高于额定电压的130％时，逆变器应有保护和显示。(3