第5章光伏并网逆变器的电路拓扑(3)

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光伏逆变器的拓扑结构与性能优化

光伏逆变器的拓扑结构与性能优化光伏逆变器是太阳能发电系统的重要组成部分，它可以将直流电转换为交流电，以满足电网接入或独立电力供应的需求。

在设计和优化光伏逆变器的拓扑结构和性能时，需要考虑多种因素，包括效率、功率因数、谐波失真、电磁干扰等。

本文将介绍光伏逆变器的常见拓扑结构，以及在实际应用中如何优化其性能。

光伏逆变器的拓扑结构主要有单相桥式逆变器、三相桥式逆变器和多电平逆变器等。

其中，单相桥式逆变器适用于单相光伏系统，拓扑简单、成本低廉。

三相桥式逆变器适用于三相光伏系统，能够提供更高的功率密度和更低的谐波失真。

而多电平逆变器则可以有效减小输出波形的谐波失真，提高系统的效率和可靠性。

在光伏逆变器的性能优化方面，首先要考虑的是其效率。

逆变器的效率直接影响到太阳能发电系统的整体效能。

为了提高逆变器的效率，可以采用高效的功率开关器件，如硅碳化物（SiC）器件，其开关速度快、导通压降低。

此外，还可以采用最大功率点追踪（MPPT）算法，在不同光照条件下，调整逆变器的工作点，以获得最大的输出功率。

其次，功率因数也是光伏逆变器性能优化的重要指标之一。

功率因数反映了电流和电压之间的相位差，功率因数越接近1，说明逆变器对电网的负载更加合适。

为了提高功率因数，可以采用电容滤波器或无源滤波器，将逆变器输出的谐波成分滤除，减小谐波失真，进而提高功率因数。

此外，光伏逆变器的谐波失真也需要得到重视和优化。

逆变器输出波形中存在的谐波成分会对电网和其他电气设备造成干扰，并增加能量损耗。

为了降低谐波失真，可以采用多电平逆变器拓扑结构，通过增加电平数来调整逆变器输出波形，减小谐波成分。

此外，还可以采用滤波器来滤除高次谐波，以获得更纯净的输出波形。

另外，光伏逆变器在工作过程中还会产生一定的电磁干扰。

为了减小电磁干扰，可以采用屏蔽器件、优化线路布局和地线设计，以提高光伏逆变器的抗干扰能力。

此外，还可以采用PWM调制技术，调整开关频率，减小高频谐波传输，从而降低电磁干扰的程度。

非隔离型光伏并网逆变器主电路拓补结构分析

BOOST双模式升压逆变
优点： • 光伏阵列电压较低时，Boost电路升压加逆变运行，系统为两级能量变换；光伏阵列电压高于设定值时，系统变为单级逆变系统，有助于系统效率的提高。这种拓扑加大了光伏阵列设计安装的自由度。缺点： • 同第二种拓朴结构类似
多支路BOOST升压逆变
优点： • 同第二种拓朴结构类似 • 由于具有多个DC-DC电路，适合多个不同倾斜面阵列接入，即阵列1～n可以具有不同的MPPT电压，十分适合应用于光伏建筑。N一般为2或3。缺点： • 同第二种拓朴结构类似
耦合电感式双BOOST逆变
• 本发明涉及光伏发电系统中耦合电感式双Ｂｏｏｓｔ逆变器电路。本发明是由两个耦合电感式Ｂｏｏｓｔ电路共用直流电源构成，交流输出取自两个耦合电感式Ｂｏｏｓｔ的输出电容之间。本发明解决了单级逆变电路通过工频变压器升压方式并网和前级ＤＣ－ＤＣ升压电路、后级是逆变器方法存在的功率开关管功率损耗较大、变压器功率损耗大、转换效率低及光伏发电利用率低下等缺陷。本发明是两个耦合电感式Ｂｏｏｓｔ电路，并采用全控型器件开关管，使逆变电路能实现能量的四像限运行，耦合的电感在较低输入电压时和较小占空比情况下Ｂｏｏｓｔ电路也能输出较高的电压，因此发明的并网逆变器无需升压变压器，可以实现一级并网发电。 • 光伏发电系统中耦合电感式双Ｂｏｏｓｔ逆变器电路，其特征在于：由两个耦合电感式Ｂｏｏｓｔ电路构成，交流输出取自两个耦合电感式Ｂｏｏｓｔ的输出电容之间。 • 发明人：方宇申请人：扬州大学申请人地址：江苏省扬州市大学南路88号
H5桥逆变
SMA 的研发团队开发出了H 5 技术—— 一种全新的逆变桥接线方式—— 优化了光伏系统的并网连接，并大大降低系统成本。于是，全球光伏逆变器中，转换效率高达98%的首款逆变器在SMA诞生了。逆变器的基本功能 H桥承担了逆变器的基本功能。一台逆变器通常有四个电气开关，用以调节输入和输出之间的电流。起初，在逆变器的输入端，光伏组件产生的直流电都暂时储存在电容器中。这样，电流就可以不受电气开关的影响，一直以峰值运行。由于电气开关长期打开或关闭，电容器不断地放电，甚至可以说直流电达到了“抽空”状态。于是，逆变器就只在并网和非并网两种状态下变换。在逆变器的输出端口有电感器，将脉冲式直流电转化成正弦波式交流电，就可以持续不断地向地方电网进行并网供电。 H5技术创立了新标准目前市场上大部分逆变器都在按照上述方式运行。H5技术的出现打破了这种模式。因为即便H桥不运行的时候，仍然有电流存在，但却是向相反的方向流动：从逆变器输出端流向电容器。为了防止并网时的电流波动，减少电流转换过程中的电量损耗， SMA的研发团队开发了一种全新的转换理念——H5技术：电气开关采用一种全新的脉冲率，在原来四个电气开关的基础上加入了第五个开关，能够在电流自由流动时防止电流向电容器的流回。这样，也大大减少了原先电流波动造成的电量损耗。总之，第五个开关的增加，将转换过程的效率损耗降低了一半，达到2%。这样，采用H5技术的逆变器转换效率就高达98%，这是光伏领域的一个里程碑。

光伏并网逆变器拓扑结构的研究

光伏并网逆变器拓扑结构的研究刘　凯*　丁竹青　黄　勇　山东化工职业学院　潍坊　261108摘要　本文主要对光伏发电的核心部分——逆变器的拓扑结构进行介绍，在传统拓扑构造的基础上，分析几种新型的拓扑结构，对其工作原理进行理论分析，并通过仿真验证理论分析的合理性。

关键词　光伏并网　逆变器　拓扑结构　理论分析*刘　凯：讲师。

2013年毕业于中国石油大学（华东）动力工程及工程热物理专业获硕士学位。

现从事职业教育工作。

联系电话：133****7766， E-mail ：****************。

太阳能作为一种新能源，已经广泛应用于人类社会生活中，其中太阳能发电技术比较成熟，运营成本较低，更是解决能源短缺和环境污染的有效途径之一。

光伏并网发电系统中，光伏并网逆变器作为发电系统的核心部分，将太阳能组件与电网进行了有效的连接，对电力系统的安全稳定运行起着非常重要的作用。

1　传统电压逆变器光伏并网发电，是将光伏阵列产生的直流电转变为符合市电电网要求的工频交流电，并将其接入电网的过程。

逆变器则是可将直流电转换为交流电的电力变换设备，由于太阳能组件发出的是直流电，一般的负载多数为交流负载，因此，逆变器是太阳能发电技术中必不可少的一部分。

逆变器作为发电系统的重要组成，其太阳能发电的效率与逆变器的性能息息相关。

传统的光伏并网发电系统见图1，该系统是由太阳能组件、去耦大电容、传统逆变器、滤波电感部分和电网构成，其核心为传统电压源逆变器，通过驱动信号控制六个开关管的导通和关断而得到正弦规律变化的平均电压。

传统电压源逆变器结构简单，元器件少，但存在一些固有缺点：①由于直流侧并联大电容，相当于电压源，回路不允许短路，交流侧要求接感性负载或串接电感，以保证电压源逆变器可靠工作；②传统电压源型逆变器只可实现降压，其输出的交流电压低于直流母线上的电压，若希望得到较高的输出电压，需通过升压变换器将直流侧电压升高，从而满足电网电压的要求，增加升压变换器的发电系统可称为两级式并网发电系统，控制电路为级间控制，控制复杂，而且效率降低，成本较高；③逆变桥同一桥臂的上下两只开关管不允许同时导通，否则会工作在直通短路状态，为防止直通，需要加入死区时间，造成能量转换效率低，投入成本较高等。

光伏逆变器的dcdc拓扑

光伏逆变器的dcdc拓扑1.引言1.1 概述光伏逆变器是将光伏电池发出的直流电能转换为交流电能的装置。

其核心部分是DC-DC拓扑，它能够实现对直流电压进行有效的调整和转换，以满足逆变器和光伏电池的工作要求。

DC-DC拓扑是指将一个直流电源的电压转换到另一个电压水平的电路结构。

它是光伏逆变器中的关键组成部分，用于将光伏电池发出的直流电能转换为适合于输送到电网的交流电能。

因此，DC-DC拓扑在光伏逆变器中发挥着至关重要的作用。

光伏逆变器的DC-DC拓扑应用有许多种。

其中比较常见的有升压拓扑、降压拓扑和升降压拓扑。

升压拓扑适用于光伏电池电压较低的情况，能够将低电压的直流电能转换为高电压的直流电能。

降压拓扑适用于光伏电池电压较高的情况，能够将高电压的直流电能转换为低电压的直流电能。

而升降压拓扑则是一种能够实现对直流电压进行升压或降压的多功能拓扑。

总之，光伏逆变器的DC-DC拓扑是光伏电池转换为交流电的核心环节。

它通过有效的电压调整和转换，实现了光伏逆变器和光伏电池之间的协同工作。

掌握不同拓扑的应用特点和优势，对于光伏逆变器的设计和性能提升具有重要意义。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍本文的结构框架，帮助读者了解全文的组织结构和内容安排。

本文分为引言、正文和结论三个部分。

其中引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节；正文部分包括DC-DC拓扑概述和光伏逆变器的DC-DC拓扑应用两个小节；结论部分包括总结和展望两个小节。

引言部分首先对光伏逆变器的DC-DC拓扑进行简要概述，介绍其基本概念和作用。

接着，介绍了本文的结构框架，即引言、正文和结论三个部分的内容。

最后，明确了本文的目的，即通过对光伏逆变器的DC-DC 拓扑进行深入研究，揭示其应用领域和重要性。

正文部分首先对DC-DC拓扑进行了全面的概述，包括定义、分类和基本特点等方面的内容。

进一步，详细讨论了光伏逆变器的DC-DC拓扑应用，重点介绍了其在光伏发电系统中的作用和优势。

光伏并网系统拓扑示意图

光伏并网系统拓扑示意图光伏并网发电系统是指将光伏阵列输出的直流电转化为与电网电压同幅值、同频、同相的交流电，并实现与电网连接的系统。

1.1 可调度式与不可调度式系统目前常见的光伏并网发电系统，根据其系统功能可以分为两类：一种为不含蓄电池的“不可调度式光伏并网发电系统”；另一种为系统包括蓄电池组作为储能环节的“可调度式光伏并网发电系统”。

两者的系统配置示意图如图1和图2所示。

可调度式并网光伏系统设置有储能装置，兼有不间断电源和有源滤波的功能，而且有益于电网调峰。

但是，其储能环节通常存在寿命短、造价高、体积笨重以及集成度低的缺点，因此，目前这种形式的应用较少。

可调度式光伏并网发电系统与不可调度式相比，较大的不同是系统中配有储能环节，通常采用铅酸蓄电池组，其容量可根据实际需要进行配置。

在功能上，可调度式系统有一定扩展和提高，主要包括：(1). 系统控制器中除了并网逆变器部分外，还包括蓄电池充放电控制器，根据系统功能要求进行蓄电池组能量管理；(2). 在交流电网断电时，可调度式系统可以实现不间断电源（UPS）的功能，为本地重要交流负载供电；(3). 较大容量的可调度式光伏并网发电系统还可以根据运行需要控制并网输出功率，实现一定的电网调峰功能。

虽然在功能上优于不可调度式光伏并网系统，但由于增加了储能环节，可调度式光伏并网系统存在着明显的缺点。

这些缺点是目前限制可调度式光伏并网系统广泛应用的主要原因，包括：(1). 增加蓄电池组导致系统成本增加；(2). 蓄电池的寿命较短，远低于系统其他部件寿命：目前免维护铅酸蓄电池在合理使用下寿命通常为3到5年，而光伏阵列一般可以稳定工作20年以上；(3). 废弃的铅酸蓄电池必须进行回收处理，否则将造成严重的环境污染。

图1 不可调度式图2 可调度式1.2 光伏并网发电系统的结构大多数用电设备以交流供电方式为主，光伏阵列发出的直流电需用逆变器将其转化为交流电供负载使用。

所以在光伏并网发电系统中，逆变器起到了关键的作用。

第章光伏并网逆变器的电路拓扑

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输出负向电流
S-以电网频率开关。
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这种变换器的主要特征：
1）当不需要升压（即VPE>|Vg|）时，S1(S2) 以高频方式开关。
2）当升压电路工作（即VPE<|Vg|）时， S3(S4)以高频方式开关。
3）S+（S-）以电网频率开关工作，其通断取决于电压的极性。
S1和S4以高频方式开关，S5的开关状态与 S1、S4的正好相反。
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这种变换器的主要特征：
全桥电路的开关管采用类似于双极性调制的方式开关，即对角线上的开关管同时动作。在每一次将桥臂上的所有开关管都关断并将S5闭合时，就可以获得零电压状态。
优点：
1）滤波器上的电压是单极性的，从而降低了铁芯损耗。
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输出负向电流
S5和S6以高频方式开关， S2和S3以电网频率开关。
S5和S6以高频方式开关， S2和S3以电网频率开关。
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这种变换器的主要特征：
1）S5和S6以高频方式开关， S1（S2）和S3 （S4）以电网频率开关。
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图5-22 电压型高频链MI典型拓扑 c) 半桥式 d) 全桥式
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电流型高频链微型光伏并网逆变器
图5-23 电流型高频链MI典型拓扑 a) 反激式 b) 推挽式
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第五章光伏并网逆变器的电路拓扑总结

5-25Βιβλιοθήκη 5.4 多支路光伏并网逆变器
5.4.1 隔离型多支路光伏并网逆变器
图5-20 多支路高频链光伏并网逆变器结构
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5.4 多支路光伏并网逆变器
5.4.1 隔离型多支路光伏并网逆变器
图5-21 多支路高频链光伏并网逆变器系统整体控制框图
5-27
5.4 多支路光伏并网逆变器
5.4.2 非隔离型多支路光伏并网逆变器
图5-7 三相工频隔离型结构 a) 三相两电平 b) 三相三电平
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5.2 隔离光伏并网逆变器
5.2.2 高频隔离型光伏并网逆变器
DC/DC变换型高频链光伏并网逆变器，单级容量一般在几个千瓦以内，整机工作效率大约在93%以上。
图5-8 DC/DC变换型高频链光伏并网系统一 a) 电路组成 b) 波形变换模式
第五章
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
光伏并网逆变器的电路拓扑
光伏并网逆变器的分类隔离型光伏并网逆变器非隔离型光伏并网逆变器多支路光伏并网逆变器微型光伏并网逆变器
5-1
第五章光伏并网逆变器的电路拓扑
光伏并网逆变器将太阳能电池输出的直流电转换成符合电网要求的交流电再输入电网，是光伏并网系统能量转换与控制的核心。光伏并网逆变器的性能影响和决定整个光伏系统是否能够稳定、安全、可靠、高效地运行，同时也是影响整个系统使用寿命的主要因素。本章将对光伏并网逆变器进行分类讨论。
5.2.1 工频隔离型光伏并网逆变器
优点：结构简单、可靠性高、抗冲击性能好、安全性高、无直流电流问题。缺点：体积大、质量重、噪声高、效率低。
图5-5 工频隔离变压器对系统效率的影响
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5.2 隔离光伏并网逆变器

太阳能光伏并网发电及其逆变控制

第3章光伏并网系统的体系结构3.1 集中式结构3.2 交流模块式结构3.3 串型结构3.4 多支路结构3.5 主从结构3.6 直流模块式结构3.7 小结参考文献第4章光伏并网逆变器的电路拓扑4.1 光伏并网逆变器的分类4.1.1 隔离型光伏并网逆变器结构4.1.2 非隔离型并网逆变器结构4.2 隔离型光伏并网逆变器4.2.1 工频隔离型光伏并网逆变器4.2.2 高频隔离型光伏并网逆变器4.3 非隔离型光伏并网逆变器4.3.1 单级非隔离型光伏并网逆变器4.3.2 多级非隔离型光伏并网逆变器4.3.3 非隔离型光伏并网逆变器问题研究4.4.多支路光伏并网逆变器4.4.1 隔离型多支路光伏并网逆变器4.4.2 非隔离型多支路光伏并网逆变器4.4.3 非隔离级联型光伏并网逆变器参考文献第5章光伏并网逆变器控制策略5.1 光伏并网逆变器控制策略概述5.2 基于电流闭环的矢量控制策略5.2.1 同步坐标系下并网逆变器的数学模型5.2.2 基于电网电压定向的矢量控制(VOC)5.2.3 基于虚拟磁链定向的矢量控制(VFOC)5.3 直接功率控制(DPC)5.3.1 瞬时功率的计算5.3.2 基于电压定向的直接功率控制(V-DPC)5.3.3 基于虚拟磁链定向的直接功率控制(VF-DPC) 5.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器控制5.4.1 概述5.4.2 无源阻尼法5.4.3 有源阻尼法5.4.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器滤波器设计5.5 单相并网逆变器的控制5.5.1 静止坐标系中单相并网逆变器的控制5.5.2 同步旋转坐标系中单相并网逆变器的控制参考文献第6章光伏发电的最大功率点跟踪(MPPT)技术6.1 概述6.2 基于输出特性曲线的开环MPPT方法6.2.1 定电压跟踪法6.2.2 短路电流比例系数法6.2.3 插值计算法6.3 扰动观测法6.3.1 扰动观测法的基本原理6.3.2 扰动观测法的振荡与误判问题6.3.3 扰动观测法的改进6.4 电导增量法(INC)6.4.1 电导增量法的基本原理6.4.2 电导增量法的振荡与误判问题6.4.3 电导增量法的改进6.5 智能MPPT方法6.5.1 基于模糊理论的MPPT控制6.5.2 基于人工神经网络的MPPT控制6.5.3 基于智能方法的MPPT复合控制6.6 两类基本拓扑结构的MPPT控制6.6.1 两级式并网光伏逆变器的MPPT控制6.6.2 单级式并网光伏逆变器的MPPT控制6.7 MPPT的其他问题6.7.1 局部最大功率点问题6.7.2 MPPT的能量损耗6.7.3 最大功率点跟踪的效率与测试参考文献第7章并网光伏发电系统的孤岛效应及反孤岛策略7.1 孤岛效应的基本问题7.1.1 孤岛效应的发生与检测7.1.2 孤岛效应发生的可能性与危险性7.1.3 并网逆变器发生孤岛效应时的理论分析7.1.4 孤岛效应的检测标准与研究状况7.1.5 并网光伏系统的反孤岛测试7.2 基于并网逆变器的被动式反孤岛策略7.2.1 过／欠电压、过／欠频率反孤岛策略7.2.2 基于相位跳变的反孤岛策略7.2.3 基于电压谐波检测的反孤岛策略7.3 基于并网逆变器的主动式反孤岛策略7.3.1 频移法7.3.2 基于功率扰动的反孤岛策略7.3.3 阻抗测量方案7.4 不可检测区域(NDZ)与反孤岛策略的有效性评估7.4.1 基于△P*△Q坐标系孤岛检测的有效性评估7.4.2 基于L×C坐标系孤岛检测的有效性评估7.4.3 基于负载特征参数Q×fn坐标系的有效性评估7.4.4 基于负载特征参数QxCmon坐标系的有效性评估7.4.5 多逆变器并联运行时的孤岛检测分析参考文献。

(整理)光伏逆变器回路图

表5 合肥阳光电源公司两种典型逆变器的性能指标光伏并网接口逆变器控制方法1 引言世界文明史上, 人类不断地从自然界索取、探求适合生存和发展所需要的各种能源, 人们利用能源经历了材薪、煤炭、石油三个历史时期，这类常规能源不仅枯竭有期，而且它将引起一系列局部的或全球的环保问题。

因而目前世界上许多国家都在采取措施，积极提高能源效率，改善能源结构，去探索新能源和可再生能源的利用，并逐步使其取代常规能源，以减少环境污染并合理利用资源。

太阳能发电由于具有很多的优点，无污染，可再生，资源具有普遍性，机动灵活，可存储等，因此，光伏发电具有广阔的发展前景。

对于普通的光伏并网发电装置，已经有了比较成熟的产品，然而随着对太阳能利用的进一步开发，和用户对电能质量的要求的进一步提高，光伏系统与电力系统的接口有以下发展趋势:(1) 既可以并网又可以独立发电, 光伏发电系统和电网共同向用户供电，提高供电可靠性;(2) 具备供电质量控制功能, 如谐波补偿、无功补偿、电压调节等。

本文正是在此要求基础之上提出的一种新型的并网接口逆变器控制方法，该方法既能使得并网发电装置向电网以单位功率因数提供电能，同时也能按要求补偿无功和谐波，兼具有静止无功发生器(SVG)和有源滤波器(APF)的功能。

2 并网接口装置的基本结构和等效电压源模型整个并网装置一般由三个部分组成:补偿分量检测回路, 控制回路, IGBT主回路，其结构如图1所示。

图1 并网装置框图工作原理为由补偿分量检测回路检测出需要补偿的信号，形成参考电流值，控制回路通过参考电流值来控制逆变器工作，使逆变器向电网输送单位功率因数的电流和补偿分量，从而使系统电流中不含有谐波分量和无功功率。

控制回路根据检测到的谐波电流以及直流电压，按照一定的控制规律计算出控制量，这个控制规律便是本文所要讨论的重要问题。

并网接口装置系统基本结构如图2所示:其主电路由电压型三相桥式、电力电子器件IGBT构成的逆变器组成。

浅谈如何改进光伏并网逆变器的拓扑结构

浅谈如何改进光伏并网逆变器的拓扑结构摘要：随着国家对可再生能源利用不断重视，光伏并网逆变技术受到了研究领域的高度关注，成为业内的重点研究方向。

究其原因，主要是在太阳光伏、风力发电等可再生能源分布式能源系统中，高频并网逆变器所起到的作用不容忽视，属于太阳能光伏并网发电的重要技术，其技术特点包括直流输入范围宽、大功率跟踪功能、具有同步的输出电流相位和频率、支持孤岛检测保护等。

因此，对此项课题进行研究，具有十分重要的意义。

关键词：光伏并网逆变器；拓扑结构；发展1光伏逆变器的原理结构光伏并网逆变器，其核心构成为前级DC/DC变换器、后级DC/AC逆变器两大部分。

原理：利用高频变换技术，将低压直流电转换为高压直流电，经工频逆变电路获得220V交流电。

该结构的优势：电路简单、空载损耗低、输出功率高、失真度小。

DC/DC模块，是以SG3525芯片进行控制。

SG3525作为双端输出式SPWM脉宽调制芯片，利用驱动晶闸管门极可以控制晶闸管通断和输出波形。

作为并网逆变器中的核心模块，DC/AC模块对于控制要求十分严格。

本设计选取TI公司推出的TMS320F240主控芯片，能够对电网同步信号、调节IGBT门极驱动电路脉冲频率进行采集，利用软件锁相环控制技术来控制整个并网电流中的频率、相位。

滤波均为二阶带通滤波器，能够对有用频段信号进行传输，同时抑制或是衰减无用频段信号。

另外，滤除逆变后引起的高频干扰波形，确保电压波形在逆变后符合并网要求。

2光伏并网逆变器拓扑方案作为并网发电系统电能变换的关键部位，并网逆变器的电路拓扑比较多。

结合直流侧电源不同的性质，我们将其分类：①电压型逆变器、②电流型逆变器。

后者，其直流侧输入为电流源，需提供相对平稳的直流电流。

不过，大电感可能会降低系统响应。

所以，大多数并网逆变器都是选择电压源输入的电压型逆变器。

结合输入端、输出端是否隔离，我们将逆变器划分成隔离型和非隔离型。

前者，多数是利用变压器进行隔离，分成高频、工频变压器型两类。

无变压器型光伏并网逆变器拓扑结构

无变压器型光伏并网逆变器拓扑结构的研究摘要：本文首先通过单相无变压器型拓扑结构的研究，对无变压器型光伏并网系统的共模电流的产生机理进行了详细的分析。

然后用不同的控制方法分析了单相无变压器型全桥拓扑结构的共模电流，并对一种新的拓扑结构进行了分析和仿真研究；接着介绍了几种不同的三相无变压器型拓扑结构，并做了简单的分析和仿真；最后对单相和三相拓扑结构的不同进行了分析比较。

关键词：单相和三相无变压器型拓扑结构；光伏并网逆变器；共模电流No transformer-type photovoltaic inverter topologyAbstract: Firstly, no single-phase transformer type of topology, on the non-transformer type photovoltaic systemcommon-mode currents generated a detailed analysis of the mechanism. Then use different methods of single-phase full-bridge non-transformer type topology of the common mode current, and a new topology is analyzed and simulation studies; then introduced a number of different three phase transformer topology structure, and do a simple analysis and simulation.Finally, single-phase and three phase topologies are analyzed and compared the difference.Key words: Single-phase and three phase transformer topology; PV Inverter; Common mode current1．引言在光伏并网系统中一般会采用带变压器型的光伏并网逆变器。

可再生能源之光伏发电逆变器拓扑及关键技术设计详解

可再生能源之光伏发电逆变器拓扑及关键技术设计详解光伏发电逆变器是可再生能源系统中的核心设备，负责将太阳能电池板所产生的直流电转换为交流电以供家庭和工业用电。

在逆变器的设计中，拓扑结构和关键技术起着重要的作用。

本文将详细解释光伏发电逆变器的拓扑和关键技术设计。

首先，我们需要了解光伏发电逆变器的拓扑结构。

常见的光伏发电逆变器拓扑结构有单相桥式、全桥式和半桥式。

单相桥式逆变器适用于小功率应用，具有简单的拓扑结构，但输出功率质量较低。

全桥式逆变器适用于高功率应用，但其电路复杂度和成本较高。

半桥式逆变器综合了单相桥式逆变器和全桥式逆变器的优势，成为常用的选择。

其次，关键技术设计在光伏发电逆变器的性能和效率方面起着决定性的作用。

其中，PWM调制技术是常用的一种方法，通过调整逆变器开关管的开关频率和占空比，控制输出电压和电流的波形，从而实现直流到交流的转换。

另外，电流注入控制技术也是重要的技术之一，它通过注入一定电流信号到逆变器输出电流中，控制输出波形的谐波失真和功率因数。

此外，采用高效的电力电子器件和智能控制算法也是关键技术设计的重要内容。

在关键技术设计过程中，还需要考虑电池组的容量和并网电路的稳定性。

逆变器的电流和功率输出要与电池组的容量匹配，以保证能量的高效利用。

并网电路的稳定性包括对电网电压和频率的响应能力，以及对电力质量的保护和改善。

因此，在设计过程中，需要根据实际需求和环境条件合理选择逆变器的容量和参数，以达到最佳的发电效果和电力质量。

综上所述，光伏发电逆变器的拓扑结构和关键技术设计是确保光伏发电系统正常运行和高效发电的关键因素。

通过合理选择拓扑结构，采用高效的调制技术和控制策略，以及合适的电力电子器件和智能控制算法，可以提高逆变器的转换效率和电力质量，进而推动可再生能源的发展。

光伏逆变器的电路

光伏逆变器的电路简介光伏逆变器是将太阳能光伏电池板产生的直流电转换为交流电的装置。

其核心部分是逆变器电路，通过逆变器电路可以实现直流电到交流电的转换，以满足家庭和工业用电需求。

光伏逆变器的工作原理光伏逆变器的工作原理可以简单分为以下几个步骤：1.直流输入：太阳能光伏电池板产生的直流电通过输入端子进入光伏逆变器。

2.MPPT控制：光伏逆变器中配备了最大功率点跟踪（MPPT）控制器，通过不断调整输入电压和电流，使得太阳能光伏板输出的功率达到最大。

3.无线干扰滤波：由于光伏逆变器本身会产生一定的高频干扰信号，需要通过滤波电路进行抑制，以避免对其他设备造成干扰。

4.直流-交流转换：经过MPPT控制和滤波处理后的直流信号进入逆变器部分，经过一系列的开关管和滤波电路，将直流信号转换为交流信号。

逆变器中采用了高频开关电路，使得输出交流信号的波形更加接近正弦波。

5.输出控制：逆变器通过输出控制电路对输出的交流电进行调节，包括输出电压、频率等参数的控制。

逆变器还具备过载保护、短路保护等功能，以确保系统的安全运行。

光伏逆变器的主要电路组成光伏逆变器的主要电路组成包括：输入滤波电路输入滤波电路主要用于抑制输入端产生的高频干扰信号。

该部分通常由滤波电容和滤波电感组成，通过串联和并联的组合方式实现对输入信号的滤波。

直流-直流变换器直流-直流变换器是光伏逆变器中重要的组成部分之一，其主要功能是将输入直流电进行稳压、稳流处理，并提供给后续的逆变器部分。

常见的直流-直流变换器有Boost型、Buck型、Buck-Boost型等。

逆变器逆变器是光伏逆变器中最核心的部分，其主要功能是将直流电转换为交流电。

逆变器通常由多个开关管和滤波电路组成，通过控制开关管的开关状态，可以实现对输出交流信号波形的控制。

输出滤波电路输出滤波电路用于对逆变器输出的交流信号进行滤波，以去除高频噪声和谐波成分。

该部分通常由滤波电容、滤波电感和阻抗等组成。

控制与保护电路光伏逆变器还配备了各种控制与保护电路，包括MPPT控制器、过载保护、短路保护等。

光伏并网逆变器拓扑结构分析

光伏并网逆变器拓扑结构分析太阳能并网发电技术日益成为研究热点，并网逆变器作为光伏阵列与电网的接口设备，其拓扑结构决定着整个光伏并网发电系统的效率和成本，是影响系统经济可靠运行的关键因素。

由于光伏并网逆变器的结构拓扑种类众多、性能特点各异，其原理分析和性能比较：对于拓扑结构的合理选择、提高系统效率和降低生产成本有着极其重要的意义。

1.按有无变压器分类根据系统中有无变压器,光伏并网逆变器可分为无变压器型(Transformerless)、工频变压器型(Line-Frequency Transformer, LFT)和高频变压器型(High-Frequency Transformer, HFT)三种.图1是采用工频变压器型的拓扑结构,变压器置于工频电网侧,可有效阻止电流直流分量注入电网.高频变压器型中的变压器一般可放置在两个地方,如图2所示.图2(a)是把高频变压器置于DC-AC变换器内;图2(b)是把高频变压器置于DC-DC变换器内,两种方式均可实现隔离功能。

图工频电压器型拓扑结构图图 a图 b图2 高频变压器型的两种拓扑结构图工频变压器(LFT)与高频变压器(HFT)相比,体积大、重量重、价格上也无优势,因此,在有变压器拓扑方案的选择中,一般倾向于采用HFT来实现升压和隔离的功能.为了尽可能地提高光伏并网系统的效率和降低成本,在直流母线电压足够高时,也可采用不隔离的无变压器型拓扑方案。

由于输入与输出之间无电气隔离,无变压器型拓扑产生的对地漏电流成为一个需要解决的技术难题光伏模块存在一个随外部环境变化而变化且范围很大的对地寄生电容,其容值在0.1～10 nF之间,所以由许多光伏模块串并联构成的光伏阵列对地寄生电容变得更大,从而可能导致相当大的对地漏电流.较大的对地漏电流一方面会严重影响变流器的工作模式;另一方面也会给人身安全带来威胁。

1.2按功率变换级数分类按照功率变换的级数分类，并网逆变器一般可分为单级式(Single-Stage Inverter)和多级式(Multiple-Stage Inverter)两种拓扑方案,如图3所示。

第五章光伏并网逆变器的电路拓扑讲解

第五章光伏并网逆变器的电路拓扑5.1 光伏并网逆变器的分类5.2 隔离型光伏并网逆变器5.3 非隔离型光伏并网逆变器5.4 多支路光伏并网逆变器5.5 微型光伏并网逆变器第五章光伏并网逆变器的电路拓扑光伏并网逆变器将太阳能电池输出的直流电转换成符合电网要求的交流电再输入电网，是光伏并网系统能量转换与控制的核心。

光伏并网逆变器的性能影响和决定整个光伏系统是否能够稳定、安全、可靠、高效地运行，同时也是影响整个系统使用寿命的主要因素。

本章将对光伏并网逆变器进行分类讨论。

5.1 光伏并网逆变器的分类根据光伏并网逆变器与电网的连接有无隔离变压器，可将光伏并网逆变器分为隔离型和非隔离型两大类，详细分类如图5-1所示。

图5-1 光伏并网逆变器分类5.1 光伏并网逆变器的分类5.1.1 隔离型光伏并网逆变器结构工频隔离型特点：主电路和控制电路相对简单，光伏阵列直流输入电压的匹配范围较大，可有效防止电网电流通过桥臂与人体在直流侧形成回路造成的人体伤害事故，保证系统不会向电网注入直流分量，有效的防止了配电变压器的饱和。

但体积大、质量重，增加了系统损耗及成本。

5.1 光伏并网逆变器的分类5.1.1 隔离型光伏并网逆变器结构高频隔离型特点：相比工频隔离型，具有较小的体积和质量，克服了工频隔离型的主要缺点。

图5-3 高频隔离型光伏并网逆变器结构a) DC/DC变换型 b) 周波变换型5.1 光伏并网逆变器的分类5.1.2 非隔离型光伏并网逆变器结构与隔离型相比，省去了笨重的隔离变压器，体统结构简单、质量变轻、成本降低并提高了效率，将成为今后主要的光伏并网逆变器结构。

包括单级非隔离型和多级非隔离型。

图5-4 非隔离型光伏并网逆变器结构5.1 光伏并网逆变器的分类5.1.2 非隔离型光伏并网逆变器结构非隔离型的光伏并网系统中，光伏阵列与电网电压直接连接。

大面积的光伏阵列与大地之间存在较大的分布电容，因此会产生光伏阵列对地的共模漏电流。

无变压器结构光伏并网逆变器拓扑及控制研究

无变压器结构光伏并网逆变器拓扑及控制研究一、本文概述随着全球对可再生能源需求的持续增长，光伏发电技术因其清洁、可再生、无污染的特性，受到了广泛关注。

光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其性能直接影响到整个系统的运行效率和电能质量。

传统的光伏并网逆变器通常采用变压器结构，虽然这种结构在一定程度上能够实现电气隔离和电压匹配，但也存在体积大、成本高、效率低等问题。

因此，研究无变压器结构的光伏并网逆变器拓扑及其控制策略，对于提高光伏系统的整体性能、降低成本、推动光伏发电技术的广泛应用具有重要意义。

本文首先介绍了光伏发电系统的基本原理和并网逆变器的功能要求，阐述了无变压器结构光伏并网逆变器的研究背景和必要性。

随后，文章详细介绍了无变压器结构光伏并网逆变器的拓扑结构，包括其基本原理、电路构成以及与传统变压器结构逆变器的区别。

在此基础上，文章重点研究了无变压器结构光伏并网逆变器的控制策略，包括最大功率点跟踪控制、并网电流控制、孤岛效应检测与保护等方面。

通过理论分析和仿真实验，验证了所提控制策略的有效性和优越性。

文章对无变压器结构光伏并网逆变器的应用前景进行了展望，并指出了进一步研究的方向和可能的挑战。

本文的研究成果将为光伏发电技术的发展提供新的思路和方法，有助于推动可再生能源技术的快速发展和应用。

二、无变压器结构光伏并网逆变器拓扑随着可再生能源的日益普及，光伏（PV）技术已成为一种重要的清洁能源解决方案。

光伏并网逆变器是光伏系统的核心组成部分，其设计对于提高系统的效率和可靠性至关重要。

传统的光伏并网逆变器通常采用变压器结构，但近年来，无变压器结构的光伏并网逆变器因其高效率、低成本和紧凑的设计而受到了广泛关注。

无变压器结构光伏并网逆变器拓扑主要基于直接功率转换技术，省去了传统的工频变压器，从而降低了系统的体积和重量。

这种拓扑结构的关键在于使用高效的电力电子开关器件和先进的控制策略，实现直流（DC）到交流（AC）的直接转换。

光伏逆变器电路图及原理简介

光伏逆变器电路图及原理简介2012-4-18北极星太阳能光伏网讯:据了解，随着国内光伏市场的启动，光伏并网标准也日渐苛刻，新的光伏并网标准对发电站和光伏逆变器的要求都有大幅提高。

今天我们就来了解一下，光伏逆变器的电路图及原理简介。

逆变器是一种把直流电能(电池、蓄电池)转变成交流电(一般为220伏50HZ正弦波或方波)的装置。

我们常见的应急电源，一般都是把直流电瓶逆变成220V交流的。

简单来讲，逆变器就是一种将直流电转化为交流电的装置。

不管是在偏远山村，或是野外需要或是停电应急，逆变器都是一个非常不错的选择。

比较常见的是机房会用到的UPS电源，在突然停电时，UPS可将蓄电池里德直流电逆变成交流供计算机使用，从而防止因突然断电而导致的数据丢失问题。

能够不间断地提供电源，具有一定的安全可靠性、稳定性。

逆变器还可以与发电机配套使用，能有效地节约燃料、减少噪音，在风能、太阳能领域，逆变器更是必不可少。

小型逆变器还可利用汽车、轮船、便携供电设备在野外提供交流电源。

本文将介绍两种比较简单的逆变器原理图。

性能优良的家用逆变电源电路图这种设计，材料易取，输出功率150W，本电路设计频率为300HZ左右，目的是缩小逆变变压器的体积、重量、输出波形方波。

这款逆变电源可以用在停电时家庭照明，电子镇流器的日光灯，开关电源的家用电器等其他方面。

这款逆变器较为容易制作，可以将12V直流电源电压逆变为220V市电电压，电路由BG2和BG3组成的多谐振荡器推动，再通过BG1和BG2驱动，来控制BG6和BG7工作。

其中振荡电路由BG5与DW组的稳压电源供电，这样可以使输出频率比较稳定。

在制作时，变压器可选有常用双12V输出的市电变压器。

可根据需要，选择适当的12V蓄电池容量。

高效率的正弦波逆变器电器图该电路用12V电池供电。

先用一片倍压模块倍压为运放供电。

可选取ICL7660或MAX1044。

运放1产生50Hz正弦波作为基准信号。

光伏逆变器拓扑结构及设计思路

光伏逆变器拓扑结构及设计思路光伏逆变器是将直流电能转换为交流电能的关键设备，在光伏发电系统中起着非常重要的作用。

光伏逆变器的拓扑结构和设计思路决定了其转换效率、稳定性、可靠性以及成本等关键性能指标。

本文将对光伏逆变器的拓扑结构和设计思路进行详细阐述。

串联式逆变器是指将光伏电池组的单个电池串联连接，然后通过逆变器进行电流和电压的转换。

串联式逆变器的主要特点是输出电压和频率稳定，但若其中一个电池损坏，整个电池组的发电效能将受到影响。

并联式逆变器是指将光伏电池组的单个电池并联连接，然后通过逆变器进行电流和电压的转换。

并联式逆变器的主要特点是每个电池单独工作，一个电池损坏不会影响整个电池组的发电效能，但输出电压和频率可能不稳定。

混联式逆变器是串联式逆变器与并联式逆变器的结合，兼具两者的优点。

混联式逆变器的特点是稳定性好，充分利用多个电池组发电效能，但设计和调试难度较大。

在光伏逆变器的设计中，需要考虑以下几个关键因素：1.输出电压和频率控制：逆变器需要将直流电转换为交流电，因此需要精确控制输出电压和频率。

在设计中，可以采用PWM调制技术或者全桥逆变技术等方法来实现输出电压和频率的控制。

2.功率因数控制：光伏逆变器应力求实现高功率因数，以提高系统的整体效能。

在设计中，可以采用谐振技术、电容补偿技术等方法来实现功率因数的控制。

3.可靠性设计：光伏逆变器需要在各种恶劣环境条件下稳定运行，因此需要进行可靠性设计。

在设计中，可以采用多重保护技术、过温保护技术等方法来提高逆变器的可靠性。

4.效率优化：光伏逆变器的转换效率直接影响到光伏发电系统的发电效果。

在设计中，需要优化逆变器的转换效率，减小能量损耗，提高系统的发电效率。

总结而言，光伏逆变器的拓扑结构和设计思路直接影响到逆变器的性能指标。

通过选择合适的逆变器拓扑结构和采用适当的设计思路，可以提高逆变器的转换效率、稳定性和可靠性，从而提高整个光伏发电系统的发电效能。

光伏并网逆变器的主电路拓扑

光伏并网逆变器的主电路拓扑光伏并网逆变器的主电路拓扑摘要：光伏并网逆变器是光伏发电系统的核心设备，其主电路拓扑与变换效率和安全性等主要指标密切相关。

本文讨论了光伏并网逆变器主电路拓扑的分类，重点介绍了作者所在实验室使用的三种拓扑。

1 引言跨入21世纪之后，全球正在面临能源危机，新能源已经成为世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。

太阳能光伏发电技术作为新能源的重要一员得到了持续的发展。

太阳能光伏发电系统可区分为两大类：一是独立系统，二是并网系统。

独立系统是由太阳能电池直接给负载提供功率，多用于偏远的电网未到达地区的局部供电，易受到诸如时间和季节的影响。

独立系统结构图如图1所示。

其中，PV表示由光伏电池组成的光伏组件或光伏组件阵列。

光伏并网发电系统已经成为太阳能利用的主要形式。

并网发电系统的特点是通过控制逆变器，直接将太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电，输向电网，如图2所示。

其中，us表示电网电压。

寻求高性能、低造价的光伏材料和器件以减小光伏发电系统的自身损耗是其研究热点之一。

作为光伏阵列与电网系统间进行能量变换的并网逆变器，其安全性、可靠性、逆变效率、制造成本等因素对发电系统的整体投资和收益具有举足轻重的作用。

因此，对于拓扑结构的合理选择、提高系统效率和降低生产成本有着极其重要的意义。

2 光伏并网逆变器主电路拓分类并网逆变器的电路拓扑很多。

根据直流侧电源性质的不同可分为电压型逆变器和电流型逆变器，结构如图3。

当前，光伏并网逆变器主要采用直流侧以电压源形式的电压型逆变器。

根据逆变器的输入端和输出端是否隔离，可将逆变器分为隔离型和非隔离型。

隔离型逆变器又可分为高频变压器型和工频变压器型[4]。

工频变压器隔离型逆变器的变压器置于逆变器与电网之间，如图4所示。

这种方式可有效阻止逆变器输出波形中的直流分量注入电网，减小对电网的污染，并提高系统的安全性。

但是工频变压器会使系统成本明显升高。

高频变压器隔离型逆变器采用两级或多级变换，图5是一个例子。