独立光伏发电系统中逆变器方案的选择与设计.pdf
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1、第 卷 年第 期 月.独立光伏发电系统中逆变器方案的选择与设计邱 燕(陕西国防工业职业技术学院 西安)摘 要:本文主要阐述了逆变器的方案选择及其控制实现 详细阐述了高频升压逆变器方案选择与构成的理论依据 在此基础上 对高频升压逆变器的电路与控制进行了设计 给出了逆变器控制流程关键词:光伏 发电系统 逆变器 设计中图分类号:文献标志码:文章编号:()():.:收稿日期:作者简介:邱 燕()女 副教授 硕士 研究方向为微电机控制 新能源技术 引 言太阳能电池板在阳光照射下 产生电压很低的直流电 即使是采用伏电池阵列 从工程易实现角度 一般也只能提供数十伏的电压 然而 我们日常接触的家用电器均为 交
2、流电 目前 太阳能光伏发电系统的新的发展趋势之一是将多余电能向交流电网输送 这就需要将低压直流电能变换为较高压的交流电能 逆变器则是实施这种变换的核心 独立光伏发电系统中逆变器的方案选择 独立太阳能光伏发电系统的逆变器 有多种实现方案 但是 在方案选择以及工程实现过程中 首先应明确额定输出容量、输出电压及输出频率的稳定度、整机效率、启动性能和保护功能这些基本要求就输出波形类型而言 工频逆变选择正弦波逆变器方案 因为正弦波逆变器通过(正弦脉冲宽度调制)或(电压空间矢量脉宽调制)方法产生的输出波形如图 所示 正弦波逆变器 输出的是标准的正弦波交流电 不会给电网带来谐波污染图 正弦波逆变器的输出波形
3、就逆变器的电源性质而言 选择电压型逆变器方案 因为电压型逆变器的直流侧为电压源性质一般直流侧并联容值较大的直流滤波电容 如图 所示 其逆变器的输出电压波形为矩形波(若是正弦波逆变器 输出波形则为宽度按照正弦规律变化的多个矩形脉冲)而输出电流波形则为正弦波 相对于电流型逆变器 电压型逆变器的输出电流为正弦波 并且逆变装置体积小、重量轻、易控制图 电压型逆变器 期邱 燕:独立光伏发电系统中逆变器方案的选择与设计就逆变系统的组成结构而言 选择高频升压式逆变器 从图 中可以看出 该系统相较于工频升压式逆变器系统组成相较复杂 多出了高频逆变和整流两部分电路 但是 其技术先进 隔离采用的是高频变压器 装置
4、的体积、重量和噪音会明显减小 转换效率也比较高 可达 以上 因此对于独立光伏发电系统 这种方式的逆变器系统无疑具有很大选择优势图 高频升压式逆变器就逆变器的电路拓扑而言 高频逆变部分选择推挽式、工频逆变部分则选择全桥式电路的实现方案 这样选择的原因在于:推挽式逆变器的电路拓扑如图 所示 从图中可以看出 推挽式逆变器的电路并不复杂 而且相较于半桥逆变器电路拓扑 其输出得到的是输入的全部电压 直流电源的电压利用率高、容易输出较大的功率 并且输出波形较好 同时 由于其电路拓扑中两个开关管的源极连接在一起 是同电位 两个开关管又是交替互补方式工作的 开关管的驱动电路实现就变得相对很简单 与全桥逆变器相
5、比 在输出得到同是输入的全部电压时 推挽式逆变器对于直流电源的电压利用率高、容易输出较大的功率 并且输出波形较好图 推挽电路拓扑对于工频逆变部分 由于面对的是高频变压器升压后的高压 故选择全桥式电路方案 其开关管在工作中只承受直流电源电压 例如 与 导通时 由电路不难看出 处于关断状态的 与 分别只承受直流电源电压 同样 与 导通时 处于关断状态的 与 分别也只承受直流电源电压图 全桥电路拓扑结构综上所述 逆变器实现方案选择确定为:高频逆变部分选择推挽式、工频逆变部分选择全桥式的电压型高频升压式正弦逆变器 高频升压式逆变器设计 逆变器的性能指标要求本文实验系统中 高频升压式逆变器的具体性能指标
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