一种低漏电流七开关无变压器型光伏并网逆变器拓扑
第41卷第2期2018年4月电子器件
Chinese Journal of Electron Devices Vol．41一No．2Apr.2018
项目来源:中国博士后基金项目(2012M521009);江苏高校优势学科建设工程项目(PAPD)
收稿日期:2016-12-30一一修改日期:2017-03-13
A Low Leakage Current Seven-Switch Transformerless
Photovoltaic Grid-Connected Inverter Topology ?
LIAO Zhiling ?,DING Manjing ,LIU Kang ,WU Chao ,JIANG Yujun ,ZHANG Kai (School of Electrical and Information Engineering ,Jiangsu University ,Zhenjiang Jiangsu 212013,China )
Abstract :The transformerless photovoltaic inverter systems should be disconnected from the grid within 0.3s,in case,the leakage current is higher than 300mA.In order to solve the leakage current caused by the common-mode voltage variation,a new seven-switches inverter topology(H7)is proposed.It uses two switches in the input DC side to ensure DC-AC decoupling during free wheeling period to keep the common-mode voltage in a constant status.Judging from the modulation mode,the inverter topology can also achieve double-frequency SPWM strategy to reduce current ripple wave.The heat balance is benefited with the switches working criss-crossed.Finally,a 2kW prototype is built to verify peak value of leakage current suppressed is only https://www.360docs.net/doc/b8419261.html,paring with the traditional topology,capability of H7is better.It provides an effective improvement in safe margin of systems.
Key words :transformerless inverter;leakage current suppressed;DC-AC decoupling;the common-mode voltage;
double-frequency SPWM EEACC :8420一一一一doi :10.3969/j.issn.1005-9490.2018.02.006一种低漏电流七开关无变压器型
光伏并网逆变器拓扑?
廖志凌?,丁蔓菁,刘一康,吴一超,姜宇珺,张一凯(江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013)
摘一要:无变压器型光伏逆变系统中的漏电流高于300mA 时规定必须在0.3s 内从电网中切除三为解决系统中脉动共模电压引起的漏电流问题,提出新型七开关逆变拓扑(H7),该拓扑在直流输入端引入两个高频开关管,续流阶段确保直交两侧完全解耦,维持共模电压的恒定三在调制方法上,还可以实现倍频SPWM 策略,降低电流纹波三在任意模态中开关管始终交错工作,有助于热应力均衡三最后,通过2kW 的样机平台验证了抑制后漏电流峰值仅为60mA,相对于传统拓扑性能更优越,提高了系统的安全裕度三
关键词:无变压器型逆变器;漏电流抑制;交直流解耦;共模电压;倍频SPWM
中图分类号:TM615一一一一文献标识码:A一一一一文章编号:1005-9490(2018)02-0307-06
一一传统能源日益枯竭,可再生能源逐渐兴起,其中太阳能取之不尽用之不竭,因此光伏并网发电技术
得到了迅速发展三传统带隔离变压器的光伏并网系
统,可实现光伏电池组件和电网的隔离,无漏电流产
生问题,但变压器体积大二质量重二成本高二效率低,
因此无变压器隔离的并网逆变器有明显优势三但取
消电气隔离后,并网逆变器与光伏电池板的寄生电
容以及电网构成共模回路,若系统的共模电压存在高频脉动,则会在回路中产生很大的漏电流三漏电流的产生会带来传导和辐射干扰,增加了进网电流谐波以及损耗,甚至危害人身安全[1-5]三各国学者在抑制漏电流方面探索研究了很多新型拓扑,主流思想是续流阶段使光伏直流侧与电网交流侧解耦,以切断漏电流的流通路径三最具代表性的分别是SMA 公司的H5拓扑和Sunways 公司的HERIC 拓扑三文献[6]在Heric 拓扑上进行了改进,万方数据
光伏逆变器的隔离需求及实现
光伏逆变器的隔离需求及实现 过去几年，光伏（PV）产业飞速发展，其动力主要来自居高不下的油 价和环境忧虑。不过，成本仍然是妨碍其进一步扩张的最大障碍，要与传统的 煤电相竞争，必须进一步降低成本。在太阳能电池板以外，电子元件（如PV 逆变器）是导致高成本的主要元件。出于安全和可行性考虑，并网PV转换器 把获得的直流与交流网相隔离。隔离的作用通常是满足安全法规的要求，防止 直流注入交流网，因为结果可能会影响配电变压器和传统的瓦特小时电表。诸 如光耦合器一类的传统隔离解决方案无法满足PV电池板25年的典型寿命要求。同时，微逆变器逐渐占据主流，因为这种器件不但可以提高系统可用性，而且 能够大幅提升遮光条件下的性能。在这些情况下，PV逆变器安装在PV电池板的后部，那里的高温可能加速光耦合器的性能下降。本文旨在讨论PV逆变器 中的信号和电源隔离需求，探讨如何利用微变压器集成隔离功能以提高系统性 能和可靠性、降低系统尺寸和成本。 市场上主要有两类PV逆变器，即无变压器逆变器和变压器隔离逆变器。无变压器逆变器可能会受到大的接地漏电流和注入的直流的影响，因为大的电 池板电容以及PV电池板与交流网之间缺少隔离，如 除直流注入以外，并网逆变器还需满足电网的其他要求，比如总谐波失 真和单谐波电流水平、功率因数以及孤网运行情况的检测等。电网电压和注入 电网的电流必须精确监控。如果用于执行MPPT和栅极驱动功能的控制器位于 电池板一端，则必须将这些测量隔离开来。为使PV电池板发挥最大效率，需 要采用最大功率点跟踪（MPPT）算法。为了实现MPTT，还需监控电池板电 压和电流。当人们尝试串联多个PV逆变器以减少所需逆变器的数量时，电池 板电压可能变得非常高。从PV电池板高压侧进行的电流测量也需要隔离。
3000W光伏并网逆变器软件总体技术方案V2.0
3000W光伏并网逆变器软件总体技术方案
一、DSP控制方案 1、采用双DSP控制方案： 控制板的核心控制芯片采用美国TI公司的280X系列DSP 芯片TMS320F2808PZS(温度范围为-40°C~+125°C)。 2、主DSP控制板实现的主要功能如下： 主控DSP实现功能：前级BOOST、后级逆变控制、MPPT算法、锁相、模拟量采样、定时器管理、散热管理、输入输出逻辑管理、交直流量的计算、故障管理、IO口管理、I2C管理、开关机管理、485通讯管理、232通讯管理、LCD显示管理、绝缘阻抗检测及相关保护等功能。 (1)模拟量检测： 完成输出滤波电感电流IL、电网电压V_grid、Boost母线电压Vbus、电池电压Vpv、电池电流Ipv、散热器温度V_temp、绝缘阻抗检测V_R、漏电流检测I_leak、逆变器输出电压Vout_inv、1.5V参考电压、2.048V参考电压等11路模拟量的检测。 (2)数字控制： 完成MPPT、BOOST、全桥逆变电路的PWM控制、锁相功能。 (3)IO控制与检测： 完成输出继电器等的控制、绝缘阻抗继电器控制、正常灯与故障灯的控制、LCD显示功能控制、RS485的接收/发送控制功能。 (4)保护功能（待定）： 完成母线过欠压、散热器过热，输出过流，电网过欠压、电网过欠频、LN短路、漏电流过大、绝缘阻抗过小、PV过压、PV过流、输入过功率、E2PROM读写错误、绝缘阻抗检测继电器故障、输出继电器故障、直流分量过大、一致性故障、SCI232通讯故障、DC传感器故障、CFCI故障、未连接电网故障、孤岛检测。； (5)LCD显示及驱动控制： IO口驱动 (6)EEPROM读写（存储数据待定）： 完成ADC通道校正系数读写、系统配置信息读写、事件记录信息读写功能，I2C通讯。 (7)RS485通讯： 模块与后台通讯。 (8)RS232通讯： DSP之间通讯 3、从DSP控制板实现的主要功能如下： 两路RS232通讯管理、相关保护功能 二、控制板硬件方案 a)电源方案 由辅助电源板（输入为PV电压）给控制板提供正负12V电压。在控制板上将+12V再转换为以下各种电源： 3.3V（开关稳压，L5973）； 2.048V（专用芯片稳压，REF3020AIDBZ）； 1.8V（LM1117线性稳压）。 注：通讯电路的5V电源经12V由7805芯片完成。
光伏逆变器拓扑分析详解
变压器拓扑电网连接的单相光伏逆变器 Iván Patrao?, Emilio Figueres, Fran González-Espín, Gabriel Garcerá Grupo de SistemasElectrónicosIndustriales del Departamento de Ingeniería Electrónica, Universidad Politécnica de Valencia, Camino de Vera s/n, 46022 Valencia, Spain 文章信息 文章历史：收到于2011年1月12日 接受于2011年3月21日 关键词：多电平逆变、无变压器逆变器、光伏逆变器、可再生能源 摘要 为了提高效率，降低光伏系统的成本，使用的变压器光伏逆变器是一种越来越大的替代趋势。然而，这种拓扑结构需要进一步研究，因为它提出了一些问题，有关电网和光伏发电机（如效率退化和安全问题）之间的电连接。 在本文中，着重介绍单相光伏风力发电并网逆变器，它基于已经推行的无变压拓扑结构。一方面，它是替代经典拓扑结构的基础上提出的。另一方面，研究显示，基于多层逆变器拓扑结构和经典的拓扑结构相比，没有漏电流产生。 2011爱思唯尔出版社有限公司版权所有 目录 1.前言 (3423) 2.共模电压问题 (3424) 3.桥拓扑功率变换器 (3425) 3.1.全H桥 (3425) 3.2.半H桥 (3425) 3.3.高效可靠的逆变器的概念(HERIC) (3426) 3.4.H5的拓扑 (3426) 3.5.带发电控制电路的半H桥(GCC) (3426) 4.基于多级拓扑的逆变器 (3427) 4.1.级联H桥(CHB) (3427) 4.2.中点钳位(NPC)半桥 (3427) 4.3.飞电容(FC) (3428) 4.4.电容分压器NPC半桥 (3428) 4.5.ConergyNPC (3428) 4.6.有源NPC(ANPC) (3429) 5. 无变压光伏逆变器基本特性 (3429) 6. 结论 (3429) 鸣谢 (3430) 参考文献 (3430)
双E类逆变器拓扑电路仿真研究
摘要 本科毕业设计（论文） （双E类逆变器拓扑电路仿真研究） *** 燕山大学 2012年6月
摘要 感应加热电源是利用电涡流对工件加热的一种装置，由于具有诸多优点而在工业中得到了广泛的应用。目前，国内中频电源已经非常成熟，高频电源在频率、容量等方面还有待提高。因此本文针对高频电源进行了理论分析和研究。 文中首先介绍了感应加热电源的工作原理并讲述了国内外的研究现状。接下来分析了E类逆变器的工作原理和双E类逆变器的工作原理，以及工作在最佳状态下MOSFET的电流电压波形，为接下来设计双E类逆变器做了准备。然后分析了谐振电路、E类逆变器的谐振频率等，设计计算了双E 逆变器电路的参数。根据双E类逆变器的原理，为使其工作在最佳状态，设计了闭环控制电路。最后用pspice仿真，验证设计方案的可行性。 关键词感应加热；MOSFET；E类逆变器；pspice
Abstract Abstract Power supply for induction heating is an equipment to heat the work piece by whirling current and it is applied widely in industry because of its many virtues. Now, intermediate frequency power supply is perfect, but high frequency power supply has defects in the aspects of frequency and capacity and so on. So high frequency power supply is developed in this thesis. Firstly, operation principle of induction heating is introduced and the actuality of the power supply for induction heating is summarized. Then analysis the operation principle of class-E inverter, double class-E inverter. and the MOSFET current and voltage waveforms in the best condition, which is preparation for design double class-e inverter next. Moreover series resonant inverter is selected as inverter circuit and explain the resonant frequency of class-E and double class-E via analysis. In order to simulation the circuit, the inverter circuit parameters are designed and calculated. According to the principle of double class-E inverter, in order to make it work in the best condition ,design closed-loop control circuit. Finally using pspice simulation to verify the feasibility of the design. Keywords induction heating; MOSFET; class-E inverter; pspice
光伏并网逆变器控制与仿真设计
光伏并网逆变器控制与仿真设计 为了达到提高光伏逆变器的容量和性能目的，采用并联型注入变换技术。根据逆变器结构以及光伏发电阵电流源输出的特点，选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，并在仿真软件PSCAD中搭建光伏电池和逆变器模型，最后通过仿真与实验验证了理论的正确性和控制策略的可行性。 ?近年来，应用于可再生能源的并网变换技术在电力电子技术领域形成研究热点。并网变换器在太阳能光伏、风力发电等可再生能源分布式能源系统中具有广阔发展前景。太阳能、风能发电的重要应用模式是并网发电，并网逆变技术是太阳能光伏并网发电的关键技术。在光伏并网发电系统中所用到的逆变器主要基于以下技术特点：具有宽的直流输入范围；具有最大功率跟踪（MPPT）功能；并网逆变器输出电流的相位、频率与电网电压同步，波形畸变小，满足电网质量要求；具有孤岛检测保护功能；逆变效率高达92％以上，可并机运行。逆变器的主电路拓扑直接决定其整体性能。因此，开发出简洁、高效、高性价比的电路拓扑至关重要。 ?1 逆变器原理 ?该设计为大型光伏并网发电系统，据文献所述，一般选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，如图1所示。光伏阵列输出的直流电由逆变器逆变为交流电，经过变压器升压和隔离后并入电网。光伏并网发电系统的核心是逆变器，而电力电子器件是逆变器的基础，虽然电力电子器件的工艺水平已经得到很大的发展，但是要生产能够满足尽量高频、高压和低EMI的大功率逆变器时仍有很大困难。所以对大容量逆变器拓扑进行研究是一种具有代表性的解决方案。作为太阳能光伏阵列和交流电网系统之间的能量变换器，其安全性，可靠性，逆变效率，制造成本等因素对于光伏逆变器的发展有着举足轻
太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图
随着生态环境的日益恶化，人们逐渐认识到必须走可持续发展的道路，必须完成从补充能源向替代能源的过渡。光伏并网是太阳能利用的发展趋势，光伏发电系统将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。 在光伏并网系统中，并网是核心部分。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 控制系统以TI公司的TMS320F2812为核心，可以实现反馈信号的处理和A/D转换、DC/DC变换器和PWM逆变器控制脉冲的产生、系统运行状态的监视和控制、故障保护和存储、485通讯等功能。实际电路中的中间电压VDC、网压、并网电流和太阳能电池的电压电流信号采样后送至F2812控制板。控制板主要包括：CPU及其外围电路，信号检测及调理电路，驱动电路及保护电路。其中信号检测及调理单元主要完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功能，以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。驱动电路起到提高脉冲的驱动能力和隔离的作用。保护逻辑电路则保证发生故障时，系统能从硬件上直接封锁输出脉冲信号。 在实现同频的条件下可用矢量进行计算，从图3可以看出逆变器输出端存在如图3a所示的矢量关系，对于光伏并网逆变器的输入端有下列基本矢量关系式： Vac=Vs+jωL·IN+RS·IN (1) 式中Vac—电网基波电压幅值，Vs—逆变器输出端基波幅值。 图1 光伏并网系统结构图 图3 控制矢量图 在网压Vac(t)为一定的情况下，IN(t)幅值和相位仅由光伏并网逆变器输出端的脉冲电压中的基波分量Vs(t)的幅值，及其与网压Vac(t)的相位差来决定。改变Vs(t)的幅值和相位就可以控制输入电流IN(t)和Vac(t)同相位。PWM整流器输入侧存在一个矢量三角形关系，在实际系统中RS 值的影响一般比较小，通常可以忽略不计得到如图3b所示的简化矢量三角形关系，即下式： (2) 在一个开关周期内对上式进行周期平均并假设输入电流能在一个开关周期内跟踪电流指令即可推导出下式： (3)式中K= L/TC，TC为载波周期。 从该模型即可以得到本系统所采用的图4所示的控制框图。此方法称为基于改进周期平均模型的固定频率电流追踪法。
光伏并网逆变器分类
光伏并网逆变器分类 并网逆变器是太阳能光伏系统中的关键部件，它将太阳能电池产生的直流电通过电力电子变换技术转换为能够直接并入电网、负载的交流能量。其性能，效率直接影响整个太阳能光伏系统的效率和性能。下面将从并网逆变器的分类来进行了解。 1、按照隔离方式分类 包括隔离式和非隔离式两类，其中隔离式并网逆变器又分为工频变压器隔离方式和高频变压器隔离方式。光伏并网逆变器发展之初多采用工频变压器隔离的方式，但由于其体积、重量、成本方面的明显缺陷。近年来高频变压器隔离方式的并网逆变器发展较快，非隔离式并网逆变器以其高效率、控制简单等优势也逐渐获得认可，目前已经在欧洲开始推广应用，但需要解决可靠性、共模电流等关键问题。 2、按照输出相数分类 可以分为单相和三相并网逆变器两类，中小功率场合一般多采用单相方式，大功率场合多采用三相并网逆变器。按照功率等级进行分类，可分为功率小于1kVA的小功率并网逆变器，功率等级1kVA~50kVA的中等功率并网逆变器和50kVA以上的大功率并网逆变器。 3、按照功率流向进行分类 分为单方向功率流和双方向功率流并网逆变器两类，单向功率流并网逆变器仅用作并网发电，双向功率流并网逆变器除可用作并网发电外，还能用作整流器，改善电网电压质量和负载功率因素。近几年双向功率流并网逆变器开始获得关注，是未来的发展方向之一。 4、按照拓扑结构分类 目前采用的拓扑结构包括：全桥逆变拓扑、半桥逆变拓扑、多电平逆变拓扑、推挽逆变拓扑、正激逆变拓扑、反激逆变拓扑等，其中高压大功率光伏并网逆变器可采用多电平逆变拓扑，中等功率光伏并网逆变器多采用全桥、半桥逆变拓扑，小功率光伏并网逆变器采用正激、反激逆变拓扑。 从技术层面讲，大功率并网逆变器和小功率并网逆变器是未来的两个主要发展方向，其中小功率光伏并网逆变器——微逆变器是最具发展潜力和市场应用前景的发展方向，高频化、高效率、高功率密度、高可靠性和高度智能化是未来的发展方向。
单相桥式光伏逆变器拓扑结构的比较与仿真
……………………. ………………. …………………山东农业大学毕业论文 单相桥式光伏逆变器拓扑结构的比较与仿真装 订 线
……………….……. …………. …………. ………院部机械与电子工程学院专业班级电气工程及其自动化3班 届次20**届 学生姓名张前进 学号 指导教师 二О一五年六月一日 二О一一年六月十日
摘要................................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................... II 1绪论.. (1) 1.1 课题背景与意义 (1) 1.2 光伏发电简介 (2) 1.3 本文研究的主要内容 (3) 2 逆变器及其分类 (3) 2.1 逆变器简介 (3) 2.2 逆变器的分类 (3) 2.2.1 依据直流侧直流电源的性质 (3) 2.2.2 根据输出交流电压的性质 (4) 2.2.3 根据逆变主电路的结构 (4) 2.2.4 根据开关器件及其关断方式的不同 (4) 2.3 独立光伏逆变器 (4) 2.4 并网光伏系统逆变器 (5) 3 光伏并网逆变器的设计要求 (5) 3.1 逆变原理 (6) 3.2 隔离型光伏并网逆变器 (6) 3.2.1 隔离型光伏并网逆变器的特点 (6) 3.2.2 隔离型光伏逆变器的拓扑结构 (7) 3.3 非隔离型光伏并网逆变器 (8) 3.3.1 非隔离型光伏并网逆变器的优缺点 (8) 3.3.2 非隔离型光伏并网逆变器的典型拓扑结构 (8) 4 仿真分析 (9) 5 总结与展望 (16) 参考文献 (17) 致谢 (18)
毕业设计-单相光伏并网逆变器的控制原理及电路实现
第一章绪论 1.1 光伏发电背景与意义 作为一种重要的可再生能源发电技术，近年来，太阳能光伏(Photovoltaie，PV)发电取得了巨大的发展，光伏并网发电已经成为人类利用太阳能的主要方式之一。目前，我国已成为世界最大的太阳能电池和光伏组件生产国，年产量已达到100万千瓦。但我国光伏市场发展依然缓慢，截至2007年底，光伏系统累计安装100MWp，约占世界累计安装量的1％，产业和市场之间发展极不平衡。为了推动我国光伏市场的发展，国家出台了一系列的政策法规，如《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源十一五发展规划》等。这些政策和法规明确了太阳能发电发展的重点目标领域。《可再生能源中长期发展规划》还明确规定了大型电力公司和电网公司必须投资可再生能源，到2020年，大电网覆盖地区非水电可再生能源发电在电网总发电量中的比例要达到3％以上。对于这一目标的实现，光伏发电无疑会起到非常关键的作用。 当下，我国地方和企业正积极共建兆瓦级以上光伏并网电站，全国已建和在建的兆瓦级并网光伏电站共11个（2008年5月前估计），典型的如甘肃敦煌10MW 并网光伏特许权示范项目，青海柴达木盆地的1000MW大型荒漠太阳能并网电站示范工程，云南石林166MW并网光伏实验示范电站。可以预见，在接下来的几年里，光伏并网发电市场将会为我国摆脱目前的金融危机提供强大的动力，光伏产业依然会持续以往的高增长率，光伏市场的前景仍然令人期待。光伏并网发电系统是利用电力电子设备和装置，将太阳电池发出的直流电转变为与电网电压同频、同相的交流电，从而既向负载供电，又向电网馈电的有源逆变系统。按照系统功能的不同，光伏并网发电系统可分为两类：一种是带有蓄电池的可调度式光伏并网发电系统；一种是不带蓄电池的不可调度式光伏并网发电系统。典型的不可调度式光伏并网发电系统如图1-1所示。
光伏并网逆变器选型细则
并网逆变器选型细则 并网逆变器是将太阳能直流电转换为可接入交流市电的设备，是太阳能光伏发电站不可缺少的重要组成部分。以下对光伏电站设计过程中并网逆变器及其选型做比较详细的介绍和分析。 1．并网逆变器在光伏电站中的作用 光伏发电系统根据其应用模式一般可分为独立发电系统、并网发电系统以及混合系统，而并网发电系统的基本特点就是太阳电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。 1.1 并网光伏电站的基本结构 1.2 并网逆变器功作用和功能 并网逆变器是电力、电子、自动控制、计算机及半导体等多种技术相互渗透与有机结合的综合体现，它是光伏并网发电系统中不可缺少的关键部分。并网逆变器的主要功能是： ◆最大功率跟踪 ◆DC-AC转换 ◆频率、相位追踪 ◆相关保护 2．并网逆变器分类 并网逆变器按其电路拓扑结构可以分为变压器型和无变压器型逆变器，其中变压器型又分为高频变压器型和低频变压器型。变压器型和无变压器型逆变器的
主要区别在于安全性和效率两个方面。以下对三种类型逆变器做简单介绍： ◆高频变压器型 采用DC-AC-DC-AC的电路结构，设计较为复杂，采用较多的功率开关器件，因此损耗较大。 ◆低频变压器型 采用DC-AC-AC的电路结构，电路简单，采用普通工频变压器，具有较好的电气安全性，但效率较低。 ◆无变压器型 采用DC-AC的电路结构，无电气隔离，电压范围较窄，但是损耗小、效率高。 3．并网逆变器主要技术指标 a. 使用环境条件 逆变器正常使用条件：包括工作温度、工作湿度以及逆变器的冷却方式等相关指标。 b. 直流输入最大电流 c. 直流输入最大电压 d. 直流输入MPP电压范围 逆变器对太阳能电池部分进行最大功率追踪（MPPT）的电压范围，一般小于逆变器允许的最大直流输入电压，设计电池组件的输出电压应当在MPP电压范围之内。 e. 直流输入最大功率
光伏并网逆变器测试规范
深圳市晶福源电子技术有限公司 并网逆变器电性能测试规范 （此文档只适用于金太阳标准） 拟制：彭庆飞/丁川日期：2012.11.19 审核：石绍辉日期：2012.12.01 复审：石绍辉日期：2012.12.07 批准：石绍辉日期：2012.12.07 文件编号：20111219 生效日期：2013.1.1版本号：VA.1
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目录 1目的 (6) 2适用范围 (6) 3定义 (6) 4引用/参考标准 (6) 5测试基本原则及判定准则 (6) 5.1测试基本原则 (6) 5.2 测试问题分类的基本原则和标准 (6) 5.4 质量判定准则 (6) 6测试仪器、测试工具、测试环境 (7) 6.1 测试仪器 (7) 6.2 测试工具 (7) 6.3 测试环境 (7) 7测试项目、测试说明、测试方法、判定标准 (7) 7.1基本性能测试 (7) 7.1.1 直流输入电压范围和过欠压测试 (7) 7.1.2 电网电压响应测试 (8) 7.1.3 电网频率响应测试 (9) 7.1.4 并网电流直流分量 (10) 7.1.5 并网电压的不平衡度测试 (10) 7.1.6 功率因数测试 (10) 7.1.7 效率测试 (11) 7.1.8 最大功率点跟踪（MPPT）测试 (11) 7.1.9 并网电流谐波测试 (13) 7.1.10 噪声测试 (13) 7.1.11 检测和显示精度测试 (14) 7.1.12 母线软启动及浪涌电流测试 (15) 7.1.13 自动开关机测试 (15) 7.1.14 逆变软启动测试 (16) 7.1.16 PV输入限流测试 (16) 7.1.18 输出隔离变压测试 (16) 7.1.19 恢复并网保护测试 (17) 7.1.20 输出过流保护测试 (17) 7.1.21 防反放电保护测试 (18) 7.1.22 极性反接保护测试 (18) 7.1.23 输入过载保护测试 (19) 7.1.24 孤岛保护测试 (19) 7.1.25 逆向功率保护测试 (21) 7.1.26 EPO紧急关机测试 (22) 7.1.29 EPO关机驱动电压测试 (22) 7.1.30 电容放电时间测试 (23) 7.1.31 死区时间测试 (23) 7.1.33 母线电容纹波电流测试 (23) 7.1.34 逆变滤波电容纹波电流测试 (24) 7.1.35 逆变电感纹波电流测试 (24) 7.2 故障模拟测试 (24) 7.2.1 母线软启动失败测试 (24) 7.2.3 输出变压器和电抗器过温模拟测试 (25) 7.2.5 逆变晶闸管/接触器开路故障模拟测试 (25) 7.2.7 风扇故障模拟测试 (26) 7.2.8 输出相序接反保护测试 (26)
大功率光伏逆变器介绍
大功率光伏逆变器 （100kwp～500kwp） 一、光伏逆变器简介 逆变器又称电源调整器，根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为独立型电源用和并网用二种。根据波形调制方式又可分为方波逆变器、阶梯波逆变器、正 弦波逆变器和组合式三相逆变器。对于用于并网系统的逆变器，根据有无变压器 又可分为变压器型逆变器和无变压器型逆变器。 （1）并网光伏发电系统并网式光伏发电系统由光伏组件、并网逆变器、计量装置及配电系统组成。光伏组件将太阳光能转换为直流电能，再由逆变器将直流电能转换为高品质的正弦波电流，直接馈入电网或者做为本地用电设备的电力来源。(2)离网光伏发电系统离网式光伏发电系统由光伏组件、控制器、蓄电池、离网逆变器及配电系统组成，与并网式光伏发电系统的工作原理十分相似，唯一不同的是离网系统输出的电力被直接消耗使用而不输送到电网中。离网式系统中配备有蓄电池，用于储存电能，可以满足阳光不足状态下的发电需求。通过控制器可以实现对蓄电池的控制。对于无法接入公共电网的偏远地区，离网式光伏发电系统是解决用电需求最完。 二、产品型号 ESI——————————光伏逆变器 5———————————额定输入电压 1.24vdc 2.48vdc 3.450vdc 3———————————输出电压 2.220vac 3.380vac B———————————变压器功能B可并联N不可并联 100——————————额定输出功率100kw、250kw、500kw X———————————厂商代码X希望电子有限公司T—— —————————T有隔离变压器N无隔离变压器 三、执行标准 .GB/T19939 光伏系统并网技术要求 .GB/T20046 光伏（PV）系统电网接口特性 .GB/T20513 光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则 .GB/Z19964 光伏发电站接入电力系统的技术规定 .GB/T3859.1 半导体变流器基本要求的规定 .GB/T3859.2 半导体变流器应用导则
一文看懂光伏逆变器工作原理!
一文看懂光伏逆变器工作原理！ 工作原理及特点 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。 特点： (1)要求具有较高的效率。 由于目前太阳能电池的价格偏高，为了最大限度的利用太阳能电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。 (2)要求具有较高的可靠性。 目前光伏电站系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如：输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。 (3)要求输入电压有较宽的适应范围。 由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V的蓄电池，其端电压可能在 10V~16V之间变化，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。 光伏逆变器分类 有关逆变器分类的方法很多，例如：根据逆变器输出交流电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器;根据逆变器使用的半导体器件类型不同，又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。根据逆变器线路原
理的不同，还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。根据应用在并网系统还是离网系统中又可以分为并网逆变器和离网逆变器。为了便于光电用户选用逆变器，这里仅以逆变器适用场合的不同进行分类。 1、集中型逆变器 集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般功率大的使用三相的IGBT功率模块，功率较小的使用场效应晶体管，同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量，使它非常接近于正弦波电流，一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中。最大特点是系统的功率高，成本低，但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时)，采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接，以获得部分负载情况下的高效率。 2、组串型逆变器 组串逆变器是基于模块化概念基础上的，每个光伏组串(1-5kw)通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网，已成为现在国际市场上最流行的逆变器。 许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。同时，在组串间引人"主-从"的概念，使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串联系在一起，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。 最新的概念为几个逆变器相互组成一个"团队"来代替"主-从"的概念，使得系统的可靠性又进了一步。目前，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。
非隔离式光伏并网逆变器漏电流抑制策略的仿真研究
非隔离式光伏并网逆变器漏电流抑制策略 的仿真研究 高文祥1 王明渝1 王立健1 邓湘鄂1 李翀 2 （1.重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室 重庆 400030 2.河北省电力研究院电力计量所 石家庄 050021） 摘要光伏并网系统通常包含隔离变压器，以保障人身安全和抑制光伏系统和地之间的漏电流。但隔离变压器的引入，也增加了系统的损耗、体积以及成本。如果去掉隔离变压器，系统的效率会得到提高，但同时由于光伏阵列和地之间的电容，也会产生很大的漏电流。为了抑制漏电流，本文分析了漏电流产生的共模模型，并研究了基于三相四臂制的抑制策略。其中，前三桥臂采取传统的控制方法，第四桥臂独立控制。仿真结果表明该控制策略可以很好的抑制漏电流。 关键词：隔离变压器 漏电流 共模模型 三相四桥臂 中图分类号： Simulative Research on the Strategy of Restraining the Leakage Current of Non-isolated Photovoltaic Inverter Gao Wenxiang1Wang Ming-yu1 Wang li-jian1 Deng Xiang-e1 Li Chong2 (1. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology Chongqing 400030 China 2. Power Measurement of the Hebei Electric Power Research Institute Shi Jiazhuang 050021 China) Abstract Grid connected PV systems usually include an isolated transformer. The transformer provides personal protection and avoids leakage currents between PV systems and the ground. However, it increases the loss, size and cost. If no transformer is used, there will be an increase of efficiency, and also great leakage current due to capacitance between the PV array and earth. To suppress the leakage current, a common-mode model is introduced, and a strategy based on three-phase four-leg are studyed in this paper. The first three legs is controlled with the traditional methods and the fourth leg is controlled independently. The simulation results show that the strategy can restrain the leakage current well. Key words: isolated transformer, leakage current, common-mode model, three-phase four-leg 随着不可再生资源的枯竭，光伏产业的发展受到世界各国的大力支持。中国的光伏产业发展十分迅速，并计划在2020年实现装机容量达到20GW。为了节省发电成本，光伏系统效率的提高显得越来越为重要。基于太阳能阵列的能量转换效率相对低（约在15%左右）的事实，所以，就以最小的太阳能面板获得最多的输出功率来说，高效逆变器结构具有非常重要的意义。在功
光伏逆变器概述(完整版)
光伏逆变器概述 工作原理及特点 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。 特点： （1）要求具有较高的效率。 由于目前太阳能电池的价格偏高，为了最大限度的利用太阳能电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。 （2）要求具有较高的可靠性。 目前光伏电站系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如：输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。 （3）要求输入电压有较宽的适应范围。 由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V的蓄电池，其端电压可能在10V~16V之间变化，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。 光伏逆变器分类 有关逆变器分类的方法很多，例如：根据逆变器输出交流电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器；根据逆变器使用的半导体器件类型不同，又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。根据逆变器线路原理的不同，还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。根据应用在并网系统还是离网系统中又可以分为并网逆变器和离网逆变器。为了便于光电用户选用逆变器，这里仅以逆变器适用场合的不同进行分类。
1、集中型逆变器 集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般功率大的使用三相的IGB T功率模块，功率较小的使用场效应晶体管，同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量，使它非常接近于正弦波电流，一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中。最大特点是系统的功率高，成本低，但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时)，采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接，以获得部分负载情况下的高效率。 2、组串型逆变器 组串逆变器是基于模块化概念基础上的，每个光伏组串(1-5kw)通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网，已成为现在国际市场上最流行的逆变器。 许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。同时，在组串间引人"主-从"的概念，使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串联系在一起，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。 最新的概念为几个逆变器相互组成一个"团队"来代替"主-从"的概念，使得系统的可靠性又进了一步。目前，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。 3、微型逆变器 在传统的PV系统中，每一路组串型逆变器的直流输入端，会由10块左右光伏电池板串联接入。当10块串联的电池板中，若有一块不能良好工作，则这一串都会受到影响。若逆变器多路输入使用同一个MPPT，那么各路输入也都会受到影响，大幅降低发电效率。在实际应用中，云彩，树木，烟囱，动物，灰尘，冰雪等各种遮挡因素都会引起上述因素，情况非常普遍。而在微型逆变器的PV系统中，每一块电池板分别接入一台微型逆变器，当电池板中有一块不能良好工作，则只有这一块都会受到影响。其他光伏板都将在最佳工作状态运行，使得系统总体效率更高，发电量更大。在实际应用中，若组串型逆变器出现故障，则会引起几千瓦的电池板不能发挥作用，而微型逆变器故障造成的影响相当之小。 4、功率优化器 太阳能发电系统加装功率优化器(Optimizer)可大幅提升转换效率，并将逆变器(Inverter)功能化繁为简降低成本。为实现智慧型太阳能发电系统，装置功率优化器可确实让每一个太阳能电池发挥最佳效能，并随时监控电池耗损状态。功率优化器是介于发电系统与逆变器之间的装置，主要任务是替代逆变器原本的最佳功率点追踪功能。功率优化器藉由将线路简化以及单一太阳能电池即对应一个功率优化器等方式，以类比式进行极为快速的最佳功率
光伏并网逆变器设计方案讲解
100kW光伏并网逆变器 设计方案 目录 1. 百千瓦级光伏并网特点 (2) 2 光伏并网逆变器原理 (3) 3 光伏并网逆变器硬件设计 (3) 3.1主电路 (6) 3.2 主电路参数 (7) 3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2.3 电抗器设计 (7) 3.3 硬件框图 (10) 3.3.1 DSP控制单元 (11) 3.3.2 光纤驱动单元 (11) 3.3.2键盘及液晶显示单元 (13) 3 光伏并网逆变器软件 (13)
1. 百千瓦级光伏并网特点 2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。 百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。 在技术指标上，主要会影响： 1.并网电流畸变率 在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。 2.电磁噪声 由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。由于系统的dv/dt、di/dt和电流幅值较大，其EMI和EMC的指标实现可能存在技术难度，由于系统的噪声可能影响其电流、功率的检测和计算精度，在最大功率跟踪和孤岛效应识别等方面的影响还难以预计。 在技术指标上，主要考虑： 1)主电路工艺结构设计 2)散热工艺结构设计 3)驱动方式设计
光伏并网逆变器硬件设计以及拓扑结构
光伏并网逆变器及其拓扑结构的设计 对于传统电力电子装置的设计，我们通常是通过每千瓦多少钱来衡量其性价比的。但是对于光伏逆变器的设计而言，对最大功率的追求仅仅是处于第二位的，欧洲效率的最大化才是最重要的。因为对于光伏逆变器而言，不仅最大输出功率的增加可以转化为经济效益，欧洲效率的提高同样可以，而且更加明显。欧洲效率的定义不同于我们通常所说的平均效率或者最高效率。它充分考虑了太阳光强度的变化，更加准确地描述了光伏逆变器的性能。欧洲效率是由不同负载情况下的效率按照不同比重累加得到的，其中半载的效率占其最大组成部分。因此为了提高光伏逆变器的欧洲效率，仅仅降低额定负载时的损耗是不够的，必须同时提高不同负载情况下的效率(图1)。 图1: 欧洲效率计算比重 1、功率器件的选型 在通用逆变器的设计中，综合考虑性价比因素，IGBT是最多被使用的器件。因为IGBT 导通压降的非线性特性使得IGBT的导通压降并不会随着电流的增加而显著增加。从而保证了逆变器在最大负载情况下，仍然可以保持较低的损耗和较高的效率。但是对于光伏逆变器而言，IGBT的这个特性反而成为了缺点。因为欧洲效率主要和逆变器不同轻载情况下效率的有关。在轻载时，IGBT的导通压降并不会显著下降，这反而降低了逆变器的欧洲效率。相反，MOSFET的导通压降是线性的，在轻载情况下具有更低的导通压降，而且考虑到它非常卓越的动态特性和高频工作能力，MOSFET成为了光伏逆变器的首选。另外考虑到提高欧效后的巨大经济回报，最新的比较昂贵的器件，如SiC二极管，也正在越来越多的被应用在光伏逆变器的设计中，SiC肖特基二极管可以显著降低开关管的导通损耗，降低电磁干扰。 为了得到最大输入功率，电路必须具备根据不同太阳光条件自动调节输入电压的功能，最大功率点一般在开环电压的70%左右，当然这和具体使用的光伏电池的特性也有关。典型的电路是通过一个boost电路来实现。然后再通过逆变器把直流电逆变为可并网的正弦交流电。 2、单相无变压器式光伏逆变器拓扑结构的设计： 拓扑结构的选择和光伏逆变器额定输出功率有关。对于4kw以下的光伏逆变器，通常选用直流母线不超过500V，单相输出的拓扑结构，如图2所示：