单相双极式并网光伏逆变器讲义
太阳能光伏并网逆变器的原理PPT
• 操作步骤 •步骤 1 在主界面，点击“设置〞，进入用 户及密码设置界面
•步骤 2 设置正确的“用户名〞和“密码
步骤 3 点击“保护参数〞，进入“保护参数〞界面 • 步骤 4 设置“绝缘阻抗保护点〞、“开机软启动时间〞
“电网短时中断判断时间〞及“快速启动梯度〞。 • “绝缘阻抗保护点〞参数，设置范围为“0.033Ω ～
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11、防止不必要的电路板接触。 12、遵守静电防护标准，佩戴防静电手环。 13、注意并遵守产品上的警告标识。 14、操作前初步目视检查设备有无损坏或其它危 险状态。 15、注意逆变器热外表。例如功率半导体的散热 器等，在逆变器断电后一段时间内，仍保持较高 温度。
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五．逆变器安装位置的要求： 1、勿将逆变器安装在阳光直射处。否那么可能会导致 额外的逆变器内部温度，逆变器为保护内部元件将降 额运行。甚至温度过高引发逆变器温度故障。 2、选择安装场地应足够巩固能长时间支撑逆变器的重 量。 3、所选择安装场地环境温度为-25°C ~ 50°C，安装 环境清洁。 4、所选择安装场地环境湿度不超过 95%，且无凝露 5、逆变器前方应留有足够间隙使得易于观察数据以及 维修。
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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展能量传输、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、拓扑构造复杂。
《太阳能光伏发电技术》课件——6.逆变器
中功率逆变器 （5-50KW）
大功率逆变器 （>50KW）
4、按逆变器输出能量的去向分类
有源逆变器 无源逆变器
有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。 无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。
三、逆变器的分类
5、按逆变器输出电压的波形分类
方波逆变器
阶梯波逆变器
正弦波逆变器
三、逆变器的分类
光伏逆变器
离网型逆变器 并网箱逆变器
集中并网逆变器 组串式并网逆变器
微型并网逆变器 双向并网逆变器
6.2逆变器的结构与工作原理
逆变器的结构与工作原理
一、逆变器的基本结构
DC入
输入电路
DC
AC
主逆变电路
输出电路
AC出
辅助电路
控制电路
逆变器的基本电路结构图
保护电路
一、逆变器的基本结构
1、输入电路
作用：为主逆变电路提供可确保其正常工作的直流工作电压。
光伏逆变器是光伏发电系统必不可少的一部分。
一、控制器的功能
主要作用
将直流电转换为交流电
自动运行和停机 防孤岛效应
其他作用
最大功率点跟踪（MPPT）控制 电网检测及并网
一、控制器的功能
1、自动运行和停机作用
辐射强度
太阳能电池输出
达到所需 输出功率
逆变器主动开始运转
只需太阳能电池组件的输出功率大于逆变器任务所需的输出功率，逆变器就继续运转；
• 对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电。
一、控制器的功能
4、电网检测及并网
电网取电
检测 电压 频率 相序
调整并网逆 器发电参数
并网发电
光伏逆变器全面分析ppt课件
一、什么是逆变器？
Omnik 欧姆尼克 I 3
直流-电压
太阳能逆变器
IGBT
Sinusfilter 交流-电压
380 V 50 Hz
ppt课件.
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一、光伏逆变器分类 逆变按照功能来分，主要分为并网逆变器及离网逆变器
离网逆变器
并网逆变器
离网逆变器输出的是电压，主要用于储能系统，以及偏远地区电网无法抵达 的地方。 并网逆变器输出的是电流，主要用于并网系统，通过发电给电网获得收益或 者自用。
监控布线复杂
监控布线简单
维护要求
维护简单
维护及其复杂
系统可靠性要求
可靠性高
可靠性低
电池板选择
一个项目可多种电池板
一种电池板
MPPT追踪
非常高
一般
江苏艾索新能源股份有限公司 EverSolar
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四、逆变器的选型
总结（视频）
1.组串型逆变器的功率范围一般会20KW以内，因此能够覆盖的项目一般会在500KW以内，具体需 要视实际的设计而定
算
▪ 加州效率ŋ cec：在不同功率点按照加洲当地气象条件的加权公式计算
▪ MPPT效率ŋmppt：反应逆变器最大功率点跟踪的精度 ▪ 整机效率ŋtot：在某个直流电压下ŋeuro和ŋmppt 的乘积
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OM三N、IK逆光变器伏的主逆要参变数和器含义简介 逆变器的主要参数
▪ Internal overvoltage protection ▪ DC Insulation monitoring ▪ Earth fault protection ▪ Grid monitoring ▪ Earth fault current monitoring ▪ Islanding protection
第五章--单相并网逆变器
第5章单相并网逆变器后级的DC- AC部分，采用单相全桥逆变电路，将前级 DC- DC输出的400V 直流电转换成220V/50Hz 正弦交流电，完成逆变向电网输送功率。
光伏并网逆变器实现并网运行必须满足要求：输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相（单位功率因数），而且其输出还应满足电网的电能质量要求，这些都依赖于逆变器的有效并网控制策略。
光伏并网逆变器拓扑结构按逆变器主电路的拓扑结构分类，主要有推挽逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器。
5.1.1推挽式逆变电路推挽式逆变电路由两只共负极的功率开关元件和一个原边带有中心抽头的升压变压器组成。
它结构简单，两个功率管可共同驱动，两个开关元件的驱动电路具有公共地，这将简化驱动电路的设计。
U图5-1 推挽式逆变器电路拓扑推挽式电路的主要缺点是很难防止输出变压器的直流饱和，另外和单电压极性切换的全桥逆变电路相比，它对开关器件的耐压值也高出一倍。
因此适合应用于直流母线电压较低的场合。
此外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困难。
推挽式逆变器拓扑结构如图5-1 所示。
5.1.2半桥式逆变电路}半桥式逆变电路使用的功率开关器件较少，电路结构较为简单，但主电路的交流输出电压幅值仅为输入电压的一半，所以在同等容量条件下，其功率开关的额定电流要大于全桥逆变电路中功率元件额定电流，数值为全桥电路的2 倍。
由于分压电容的作用，该电路具有较强的抗电压输出不平衡能力，同时由于半桥式逆变电路控制较为简单，且使用元件少、成本低，因此在小功率等级的逆变电源中常被采用。
其主要缺点是直流侧电压利用率低，在同样的开关频率下电网电流的谐波较大。
图5-2 半桥式逆变器电路拓扑5.1.3全桥式逆变电路全桥逆变电路可以认为是由2 个半桥逆变电路组成的，在单相电压型逆变电路中是应用最多的电路，主要用于大容量场合。
在相同的直流输入电压下，全桥逆变电路的最大输出电压是半桥式逆变电路的2 倍。
光伏并网逆变器基础知识培训PPT课件
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逆变器基础知识
单相推挽式逆变器拓扑结构
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逆变器基础知识
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光伏并网逆变器基础培训
2.光伏并网逆变器的 拓扑结构
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光伏并网逆变器拓扑结构
光伏并网逆变器概述
光伏并网逆变器是将太阳能电池板输出的直流电转换成符合电网要求的交流 电再输入电网的设备，是并网型光伏系统能量转换和控制的核心。 光伏并网逆变器其性能不仅是影响和决定整个光伏并网系统是否能够稳定、 安全、可靠、高效的运行，同时也是影响整个系统使用寿命的主要因素
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光伏并网逆变器拓扑结构
光伏并网逆变器基本功能
逆变功能： 将光伏阵列发出的直流电转换为符合电能质量要求的交流电
最大功率点跟踪（MPPT）功能： 根据光照强度实时调节控制变量、保证系统输出最大功率
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逆变器基础知识
电力——交流和直流两种 从公用电网直接得到的是交流，从蓄电池和干电池得到的是直流。
电力变换四大类 交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流
单相双级式光伏并网逆变器
单相双级式光伏并网逆变器张厚升，赵艳雷（山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博255049）摘要：分析了单相双级式光伏并网系统的工作原理，使用直流电源加可变电阻来模拟太阳能电池的输出特性曲线，并对其可行性进行了理论分析。
提出了一种改进的变步长占空比扰动法，提高了系统的快速性和高效性。
详细分析了以DSP 为核心的单相光伏并网逆变器的并网策略，设计了并网逆变器的电压、电流双闭环控制系统。
其中外环为直流电压控制，控制并网逆变器直流输入端电压稳定；内环为并网电流控制，控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频、同相。
在锁相跟踪控制中，提出了一种软硬件相结合的改进方法，可有效提高跟踪锁相的精度。
实验结果表明所设计的并网逆变器能够实现最大功率点跟踪，并能实现输出电流精确跟踪电网电压，功率因数可达0.998。
关键词：太阳能电池；最大功率点跟踪；并网逆变器；锁相环；双闭环控制；DSP 中图分类号：TM 615文献标识码：A 文章编号：1006－6047（2010）08－0095－05收稿日期：2009－11－30；修回日期：2010－04－27电力自动化设备Electric Power Automation EquipmentVol．30No .8Aug.2010第30卷第8期2010年8月T RLL 2太阳能图1DSP 控制的单相双级式光伏并网系统Fig.1Single -phase double -stage photovoltaic grid -connected inverter controlled by DSPL 1太阳能是当前世界上最清洁、最现实、大规模开发利用最有前景的可再生能源之一［1］。
太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势，必将得到快速的发展［2］。
此外，高性能的数字信号处理器（DSP ）的出现，使得一些先进的控制策略应用于光伏并网逆变器成为可能。
本文在此背景下，对太阳能并网发电系统中的核心部分即最大功率点跟踪MPPT （Maximum Power Point Tracking ）和并网控制策略进行了较为深入的研究。
光伏并网逆变器原理(详细)PPT课件
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内部资料
讨论内容：
一、常见光伏并网逆变器的拓扑结构
二、光伏并网逆变器相关技术要点
2.1 效率
2.2 直流输入电压适应范围
2.3 可靠性（保护配置方式和种类）
2.4 并网电流谐波
2.5 逆变控制策略
2.6 最大功率点跟踪方式
2.7 锁相技术特点
2.8 孤岛效应检测技术
•直接逆变系统 •工频隔离系统
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一 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
• 高频隔离系统
• 高频升压不隔离系统
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• 多DC-DC（MPPT）、
单逆变系统
1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
1.1 直接逆变系统
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1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
直接逆变系统的优缺点
优点：
•省去了笨重的工频变压器：高效率（>97%）、重量轻、结构简单。
成本低。 缺点： (1)太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压， 对人身安全不利。 (2) 直流侧太阳电池MPPT电压需要大于350V。这对于太阳电池组 件乃至整个系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象。
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1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
1.2 工频隔离系统
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1 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
2.9 监控软件和附件
三、 阳光电源相关产品介绍
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四、 相关业绩
一 常见光伏并网逆变器的拓朴结构
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• 光伏并网发电系统由光伏组件、光伏并网逆变器、计量装置及配电系
统组成。
• 太阳电池产生直流电能。
• 通过光伏并网逆变器直接将电能转化为与电网同频、同相的正弦波电
光伏逆变器演示课件
6.1 光伏逆变器概述
6.1.1 光伏逆变器的分类
输出波形
方波逆变器 阶梯波逆变器 正弦波逆变器
逆变器的分类
运行方式
输出交流电相数
离网逆变器 并网逆变器
单相逆变器 三相逆变器
功率流动方向
单向逆变器 双向逆变器
功率较小(<4kW)的光伏发电系统一般采用正弦波逆变 器。
逆变器的显示功能主要包括：直流输入电压和电流的
6.2 光伏逆变器的原理电路
控制电路输出的开关控制信号：方波、阶梯波、脉宽调 制方波、脉宽调制三角波和锯齿波等；后三种脉宽调制的 波形都是以基础波作为载波，正弦波作为调制波，最后输 出正弦波波形。普通方波和被正弦波调制的方波的区别如 图6-9所示。普通方波信号是连续导通的，而被调制的方波 信号要在正弦波调制的周期内导通和关断N次。
6.2 光伏逆变器的原理电路
2.并网逆变器的电路原理 （1）三相并网逆变器电路原理 三相并网逆变器输出电压一般为交流380V或更高电压， 频率为50/60Hz。三相并网逆变器多用于容量较大的光伏发 电系统，输出波形为标准正弦波，功率因数接近1.0。 三相并网逆变器电路分为主电路和微处理器电路两部分： 主电路主要完成DC-DC-AC的转换和逆变过程；微处理器 电路主要完成系统并网的控制过程。 并网控制的目的：使逆变器输出的交流电压值、波形、 相位等维持在规定的范围内，因此，微处理器控制电路要 完成电网相位实时检测、电流相位反馈控制、光伏方阵最 大功率跟踪以及实时正弦波脉宽调制信号发生等内容。
6.2 光伏逆变器的原理电路
6.2.3并网型逆变器的电路原理
并网逆变器不仅要将太阳能光伏发电系统输出的直流电 转换为交流电，还要对交流电的电压、电流、频率、相位 与同步等进行控制，还要解决对电网的电磁干扰、自我保 护、单独运行和孤岛效应以及最大功率跟踪等技术问题。
光伏逆变器技术培训(PPT49页)
总电流谐波畸变 率THD=1.08% （满功率时）
电能质量
总电流谐波畸 变率THD=4.55% （四分之一功率时）
机柜
采用四柜体结构直流柜逆变柜控制柜交流输出柜 1 2 3 4
辅助电源
交流电源直流开关电源 UPS电源（或电容储能供电）现场的交流电源取电方式
散Hale Waihona Puke 和风机额定功率下（常温）IGBT模块的总体热功耗约3.6kW电抗器热功耗 （三相电抗器总功耗2.5kW， 115℃，满载） 其他（电容，熔断器，风机等）约1.4KW柜内总热功耗： 约7.5KW（环境温度升高时， 总功耗也增加） 高原应用中，要考虑极端环境温度和散热效率等问题
直流支撑电容
支撑薄膜电容规格 420µF/1100V 42A electronicon （60） 100000h, （t ≤ 70℃） 高频吸收电容 1.5~2uF/1200V/IGBT AVX
逆变桥部分
控制和保护
大功率逆变器的控制部分—跟踪电网 跟踪电网（软件锁相环技术（PLL））
控制和保护
大功率逆变器的控制部分要完成的任务—直流到交流的转换 直流到交流的变换原理 单相逆变原理 三相逆变原理
控制和保护
单相逆变原理：
控制和保护
控制和保护
视在功率、有功功率和无功功率：
控制和保护
大功率逆变器的控制部分—跟踪电池板跟踪电池板（MPPT: 最大功率跟踪） 使逆变器始终工作在太阳能电池板阵列的最大输出功率点（附近），以充分发挥电池板 潜力。
控制和保护
大功率逆变器的控制部分要完成的任务—跟踪电池板跟踪电池板（MPPT: 最大功率跟踪） 薄膜电池板与晶硅电池板
机柜
采用四柜体结构直流柜逆变柜控制柜交流输出柜 1 2 3 4
单相光伏逆变控制器原理_理论说明以及概述
单相光伏逆变控制器原理理论说明以及概述1. 引言1.1 概述随着可再生能源的普及和发展，光伏逆变控制器作为光伏发电系统中重要的组成部分，在电能转换和管理方面起着关键作用。
光伏逆变控制器负责将直流光伏电池产生的电能转换为交流电，并控制输出电压、频率以及功率因数等参数，以确保其与市电或独立发电系统的无缝连接。
本文将详细介绍单相光伏逆变控制器理论原理，以及相关实施方法和技术。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分进行阐述。
引言部分主要介绍了文章的背景和目标，以及文章结构的概述。
第二部分将详细讲解单相光伏逆变控制器的原理，包括光伏电池工作原理、单相逆变器基本概念以及光伏逆变控制器的作用与优势。
第三部分将介绍光伏逆变控制器的实现方法，包括PWM调制技术、MPPT算法及其应用，以及滤波和保护电路设计要点。
第四部分将提供理论说明与分析结果，包括单相光伏逆变控制器模型建立和分析方法、控制策略比较与选择准则示例讨论，以及实验验证与结果分析说明。
最后，第五部分将总结研究成果并展望未来的研究方向。
1.3 目的本文旨在介绍单相光伏逆变控制器原理和实现方法，为读者提供光伏逆变控制器相关知识，并深入理解其在光伏发电系统中的重要作用。
通过对光伏逆变控制器的原理分析和实验验证，希望能够为进一步优化和改进光伏逆变控制器的设计和性能提供参考。
通过本文的阐述，读者可以了解到单相光伏逆变控制器相关技术领域的最新研究进展，并在实际应用中得到有益的指导。
2. 单相光伏逆变控制器原理2.1 光伏电池工作原理光伏电池是将光能直接转换为电能的一种光电转换装置。
光伏电池通过将太阳辐射下的光子吸收后产生的能量转化为电荷来发电。
当太阳光照射到光伏电池表面时，通过和半导体中的杂质原子相互作用，使得半导体材料中的自由电子和空穴被激发并分离。
这些分离出来的载流子会在材料内部移动，形成一个内部电场。
通过将两端连接导线可以使这些载流子在外部回路中流动，从而产生直流电。
光伏并网逆变器工作原理及太阳能电池特性ppt课件
图维持不变，这就是说，电源上的电压是恒定的， 从欧姆定律来看，就是电源电压V不变，I和R可 以变化，即V=IR
对于电流源，电源输出到负载的电流试图不 变，也就是来自电源的电流不变。这并不常见， 但确实存在，并且在许多场合得到应用，也遵从 欧姆定律，即V=IR
图中的U1为逆变器， U0为电网，Z1逆变器和电 网间的线路阻抗，i1是并 网电流，它们之间的关系 是i1=U1-U0/Z1，也就是要 实现并网，必须符合 U1>U0，这就是在直流电 压过低时不能并网的原因。
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并网逆变器拓扑结构
现在，各个逆变器厂家的拓扑结构大同小异，最常见 的就是这种电压型电路拓扑结构，电压型就是直流母线侧 用大容量电容来支撑电压，如下图：
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并网逆变器原理
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并网逆变器原理
光伏并网逆变器通过检测直流电压、 电流和电网交流电压、电流来控制逆变器 三相逆变模块，由数字控制系统发出 PWM驱动信号，使逆变器发出与电网电 压同频、同相的交流电。
下图是我公司并网逆变器运行原理框 架图：
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并网逆变器原理
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谢谢大家！
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有源逆变的典型特点是其输出端也是连 接到一个电源上，因此形象称有源逆变。 逆变器是做为一个电源把其自身能量输送 到另一个电源的过程就是并网发电。
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并网逆变器拓扑结构
3.并网发电 光伏并网发电就是以电池板组件和逆变器作为一个电
源把光照转换的电能输送到电网这个无限大容量的电源中 供电网中的负载使用。如图所示:
在实际的光伏系统中，太阳能电池的输出功率同时受 到辐照强度S和电池温度T共同影响
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课件：光伏并网逆变器原理
直流EMI滤波器
2、直流支撑电容
光伏并网逆变器主电路结构拓扑图
直流支撑电容作用是防止因负载的突变以及电容器 本身的寄生电感产生感生电动势而导致直流母线电 压大幅度突变。 放电电阻的作用是逆变器停止工作时，为直流支撑电 容提供放电的回路，把直流支撑电容所存储的电能释 放掉。
3、IGBT模块
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双 极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型 场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件， GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电大;MOSFET 驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度 小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱 和压降低。
4、PWM控制器
脉宽调制(PWM)是指用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，是一种对 模拟信号电平进行数字编码的方法。以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降 低系统的成本和功耗。正弦波脉宽调制的特点是输出脉宽列是不等宽的,宽度按 正弦规律变化,输出波形接近正弦波。正弦波脉宽调制也叫SPWM。 SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法。前 面提到的采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在 具有惯性的环节上时，其效果基本相同。SPWM法就是以该结论为理论基础， 用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆 变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波 在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输 出电压的频率和幅值。
浅论单相双级式光伏并网逆变器
浅论单相双级式光伏并网逆变器单相双级式光伏并网系统就是用直流电和可变电阻来模拟太阳能电池的输出特性曲线，根据其工作原理来分析理论上的可行性，并进一步提出改进的变步长占空比扰动法，这样能有效提高快速性还有高效性。
逆变器是以DSP为核心的并网策略，设计有并网逆变器电压、电流双闭环控制系统。
双环中的外环是直流电来控制的，直流输入更加稳定。
而内环则是并网电流控制的，输出电流与电网电压频率相同，相位也相同。
现在还有一种有效跟踪锁相精度的软硬件组合的改进方法。
而根据实验的结果，能发现并网逆变器可以最大功率进行点跟踪，还可以使输出电流的精确跟踪电网电压。
标签：单相双级式光伏并网逆变器；最大功率点跟踪；锁相环太阳能是目前来说最清洁、规模最大、前景最好的可再生能源之一，太阳能光伏利用是很重要的发展走势。
另外，高性能数字信号处理器（DSP）也使得一些控制策略能应用与光伏并网逆变器。
而对太阳能并网的发电系统重要部分就是最大功率点跟踪MPPT（Maximum Power Point Traching）还有并网控制策略来进行一个更为深入的研究。
1 单箱双极式光伏并网系统为了让太阳能电池实现最大化的效率，能将太阳能转化成电能，就必须对其进行MPPT。
其中，光照强度、环境温度等都是不可控的条件，并且变化周期比较长，因此对MPPT的控制有很多不便之处。
怎样能模拟太阳能电池的输出特性，能够使其简化研究中一些过程，还要控制其工作点来实现大功率输出是现在需要解决的一个问题。
以TMS320LF2407为例，由光伏阵列，DC/AC逆变环节，DC/DC变换环节，隔离变压器还有负载构成系统。
DC/DC用来完成光伏阵列MPPT控制，DC/AC 完成直流逆变为交流。
随后还要完成系统并网运行。
Boost升压电路用在前级DC/DC中，由二极管，开关管，电感和电容所组成。
当开关通时，二极管反偏，阵列向电感储存一定的电能，电感电流增大。
开关关闭时，二极管导通，电感和阵列一起供给能量给电容，电感电流变小。
太阳能光伏并网逆变器的原理教材教学课件
定义与工作原理
工作原理
定义
光伏并网逆变器的分类
按功率等级分类
根据功率等级的不同，光伏并网逆变器可以分为小型、中型和大型三种类型。
按工作原理分类
光伏并网逆变器可以分为单相和三相两种类型，其中三相光伏并网逆变器又可以分为三相三线制和三相四线制。
光伏并网逆变器的应用场景
家庭应用
光伏并网逆变器可以用于家庭太阳能发电系统，将太阳能转化为电能，供给家庭使用。
太阳能光伏并网逆变器的原理教材教学课件
目录
光伏并网逆变器概述 光伏电池板的工作原理 逆变器的工作原理 光伏并网逆变器的控制策略 光伏并网逆变器的安装与维护 案例分析
01
CHAPTER
光伏并网逆变器概述
光伏并网逆变器是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，并能够与电网进行连接的设备。
光伏并网逆变器通过最大功率点跟踪（MPPT）技术，将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，并经过滤波处理后，与电网进行连接。
光伏电池板的效率
03
CHAPTER
逆变器的工作原理
逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的电子设备。
逆变器的定义
工作原理
电路结构
逆变器通过半导体开关器件的导通和关断，将直流电转换为交流电。
逆变器通常由输入滤波电路、整流电路、储能电路、逆变电路和输出滤波电路等部分组成。
03
02
01
逆变器的定义与工作原理
光伏效应由法国物理学家贝克雷尔于1839年首次发现，随后在1876年，德国物理学家爱因斯坦解释了光伏效应的原理。
光伏效应的发现
光伏电池板利用光伏效应将光能转化为直流电能，是太阳能光伏发电系统的核心组成部分。
光伏效应的应用
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（2）输出模式：电流控制 如果逆变器的输出采用电流控制，则只需控制
逆变器的输出电流跟踪电网电压，控制逆变输出 电流与电网电压同频同相，即可达到电流源与电 压源并联运行的目的。
本课题选择电流型控制并网，如下图：
电流滞环控制
iref
i
i
滞环比较器
PWM信号
优点：该控制方法简单可行，搭建模拟电路就能够实现。当 开关管采用较高开关频率时，有很快的响应速度，并且受负 载及电路参数的影响小。
-
(b)电流型逆变器
第二章 并网逆变器总体结构设计
逆变器的拓扑结构
Ipv VDPV
UPV C1
单相桥式逆变电路
a
V1 Ua
b
VD1 V3
Ub
VD3 C2
工频变压器
VD2
VD4
V2
V4
L
AC ~
（1）带工频变压器的单级式逆变器
第二章 并网逆变器总体结构设计
逆变器的拓扑结构
V1
V3
PV
AC
V2
V4
缺点：在设计滞环宽度采用固定的数值，这样做 的结果将会导致一个PWM开关周期中，开关管频 率不固定，滤波器设计起来比较困难，很难获得 良好的滤波效果。
三角波比较控制
iref
i A
i
PWM信号
比较器
三角波
优点：该方法下开关管的开关频率一定，输出电流的频 谱固定， 滤波器容易设计
缺点：该控制方法无法实现对正弦信号的无静 差跟踪，同时积分的引入则会产生电流相移， 影响逆变器输出电能质量
论文题目:单相双级式光伏并网逆变器设计 指导老师 周敬军&张厚升
班级：自动化1003班 学生：张晓东 学号：1011042110
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第一章 绪论
现今各种化石能源逐年减少，人类必须找 寻新的替代能源。太阳能作为一种可再生 清洁能源，得到了人们的青睐。
太阳能光伏并网发电已成为新能源开发利 用领域的一个重要方向。
V3
L0
U0 I grid
_
V2
V4
单相桥式逆变器的拓扑结构
~ U grid
单相桥式PWM逆变器向量分析，Ugrid 为电网电压 ，Uo 为逆变器输出电压，Igrid 是逆变器输出到
电网的电流。
•
•
Uo
jwL I grid
•
I grid
•
U grid
••
•
U0 U grid jwL I grid
（控制系统方框图）
三角 载波
Uref
Iref
+
×
PI调节 + 器
PI调节器
比较器
-
-
RMS P LL
α
β
逆变器
电流检 测
Uo 滤波器
电压电流双环反馈控制
三角 载波
Uref
Iref
+
+
PI调节器
PI调节器
比较器
-
α
β
本文采用电压电流双环控制方式： 具有控制简单，控制效果较好，谐波 频率固定，能减小并网环流等特点。
故：大部分并网逆变器均采用以电压源输入为主的方式
并网逆变器控制模式分析 输出模式 （2）电压型控制
如果光伏并网逆变器的输出采用电压控制，则实
际上就是一个电压源与电压源并联运行的系统，
这种情况下要保证系统稳定运行，就必须采用锁
相控制技术使逆变器输出电压与电网电压相位完
全一致，并且要保证两者输出频率的一致性。
锁相环（PLL，Phase-Locked Loop）的作用： 调节逆变器输出的频率和相位，使其和输入逐渐进入同步锁定状态。
锁相环路的工作原理
相位比较器将输入的信息与反馈的信号作比较获取相位差信息；环路 滤波器滤除相位比较器输入中的高频成分同时调整环路参数，对整个 锁相环的性能起着至关重要的作用，环路滤波器的输入信号用于控制 压控振荡器的输入频率与相位；压控振荡器根据反馈回来的相位差信 息调节输出信号的频率与相位，逐步实现与输入信号同频同相。
第一章 绪论
单级式并网发电系统
PV阵列
并网 逆变器
MPPT控制
电网
第一章 绪论
两级式并网发电系统
PV阵列
DC DC
并网 逆变器
电网
MPPT控制
逆变器 控制
第二章 并网逆变器总体结构设计
2.1并网逆变器分类
+
V1
V3
Ud
C
u0
V2
V4
-
(a) 电压型逆变器
L
+
Id
V1
V3
C
Ud
RL
V2
V4
TMS320LF2407
PDPINT
ADC1 CAP4 CAP6
电压捕捉
并网逆变器控制模式分析 输入方式 （1）电压源型逆变器是采用电容作为储能元件，在直流输
入侧并联大电容用作无功功率缓冲环节，构成逆变器低 阻抗的电源内阻特性，即电压源特性。
（2）电流源为输入方式的逆变器，其直流侧需串联一个大 电感作为无功元件，储存无功功率，构成逆变器高阻抗 的电流源特性，提供稳定的直流电流输入，但是串入大 电感往往会导致系统动态响应差。
2.2系统工作原理 前级Boost电路
L
D
E
Q
C
R
当开关管Q导通时，二极管反偏，则将输 出级隔离，由输入端向电感器供应能量。
当开关管Q断开时，则输出级吸收来自电 感器和输入端的能量。
注：一般控制导通占空比在 D<0.88 之内，以保证系统的稳定性。
后级单相全桥逆变器的工作原理
+
V1
U dc
C
（2）高频变压器绝缘的多级式逆变器
第二章 并网逆变器总体结构设计
逆变器的拓扑结构
Ipv
BOOST电路
L1
VDB
C1 Upv
V0
C2
单相桥式逆变电路
a V1
Ua
b
VD1 V3 Ub
VD3 L0
V2
VD2 V4
VD4
MPPT
（3）无变压器绝缘的两级逆变器
~
220V 50Hz
第二章 并网逆变器总体结构设计
从上图中可以看出并网逆变器的输出电压和电网 电压之间有一个位移量α ，于是可以通过开关管 的PWM控制，使逆变器的输出满足上述矢量关系，
实现输出电流与电网电压同频同相。
本文确定了采用无变压器的拓扑结构，即前端 Boost电路和后端全桥逆变电路。
第三章 光伏并网逆变器控制策略研究
实现并网工作时应同时满足以下三个条件：
①并网逆变器的输出电压和市电电压接近相等，一般压差应 在10%以内
②并网逆变器输出频率接近市电频率，一般频差不超过 0.4Hz
③并网逆变器输出电压和市电电压同相，通常此相位差不宜 超过10度。
光伏并网逆变器的整体结构框图
太阳能电 池
DC/AC
Filter
电网
负载
驱动电路
电流测量
故障保 护
PWM1～4
逆变器
电流检 测
Uo 滤波器
逆变器并网设计（控制结构图）
1--正弦电压给定 3--PI电流调节器 5--SPWM比较器
2--PI电压调节器 4--三角波载波信号 6--驱动电路
并网逆变器中同步锁相环的研究
在光伏并网发电系统中，为了保证并网电流和电压严格同频、同 相（只有在功率调节器中出于无功功率补偿的需要，才可控的实 现一定的相位差）。