無變壓器光伏并網(wǎng)逆變器

無變壓器光伏并網(wǎng)逆變器目錄無變壓器光伏逆變器介紹2

Z源逆變器的特點3共模電流的問題1

最大功率點跟蹤（MPPT）45

無變壓器光伏逆變器介紹

傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)逆變器在交流側(cè)裝有變壓器，起到升壓的作用，將主電路與電網(wǎng)隔離開來，起到保護作用。還可以有效濾除三次及三倍數(shù)諧波。但由于變壓器損耗等原因，導(dǎo)致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率很低，而且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，造價高并且變壓器的體積較大，會使得整個系統(tǒng)顯得較為笨重。圖1傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)逆變器一、傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)如圖1所示：

無變壓器光伏逆變器介紹優(yōu)點：具有體積小，成本低，效率高等優(yōu)點。主要缺點：1.主電路與網(wǎng)側(cè)沒有電氣隔離，安全性不高。2.交流側(cè)具有直流分量。3.電路中存在較大的共模電流。4.網(wǎng)側(cè)諧波含量較大。圖2無變壓器光伏并網(wǎng)逆變器無變壓器光伏并網(wǎng)逆變器如圖2所示：共模電流的問題圖3無變壓器光伏逆變器共模電流

圖3中L1、L2為交流濾波電感、Cdm為差模濾波電容、Lcm為共模濾波電感、Ccm為共模濾波電容、CPVg為寄生電容、Zg為接地點與電網(wǎng)的串聯(lián)阻抗。共模電流產(chǎn)生原因：去掉變壓器使得電網(wǎng)和太陽能電池之間存在直接的電氣連接。光伏板與大地之間存在雜散電容，提供了共模漏電流產(chǎn)生所需的導(dǎo)電回路，如圖3所示：共模電流的問題共模電壓是逆變器輸出與交流側(cè)公共參考點N之間的平均電壓UCM：差模電壓UDM為逆變器輸出之間的電壓差：當差模阻抗不對稱時，差模電壓會產(chǎn)生一個等效的共模電壓UCM-DM：電路中的總的共模電壓Utcm為：圖4共模等效電路共模電流的問題●共模電流對系統(tǒng)的影響：共模漏電流一方面會降低系統(tǒng)的發(fā)電質(zhì)量和轉(zhuǎn)換效率，帶來嚴重的電磁干擾問題；另一方面會增加安全隱患?！衲壳皩材Ｂ╇娏饕种萍性谌齻€方面：優(yōu)化逆變器電路結(jié)構(gòu)、提出新的控制策略、在逆變器中應(yīng)用新型電力電子器件。Z源逆變器的特點特點：1）利用X型LC網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)單級升降壓。2）不需要添加死區(qū)時間，可以避免由加入死區(qū)時間引起的波形畸變。3）同橋臂直通成為常態(tài)，增加了逆變器的抗干擾能力。圖5單相Z源逆變器三、單相Z源逆變器，電路結(jié)構(gòu)如圖5所示：Z源逆變器的特點圖6直通狀態(tài)圖7非直通狀態(tài)逆變橋輸出電壓峰值和逆變橋直流鏈峰值電壓如下：圖6直通狀態(tài)圖7非直通狀態(tài)Z源逆變器的特點問題：如圖8所示，在Z源逆變器啟動時，由于電路直通，電容電壓會瞬間沖到0.5Us，感容諧振會導(dǎo)致逆變器中的電感電流、電容電壓大大超過穩(wěn)態(tài)值，可能會損壞逆變器圖8Z源逆變器的啟動最大功率點跟蹤（MPPT）四、最大功率點跟蹤(MPPT)光伏電池的輸出功率主要取決于太陽光照強度和工作溫度。為了實現(xiàn)不同條件下光伏組件輸出當前光照的最多的能量，提出了最大功率點跟蹤技術(shù)。圖9光伏電池電流（功率）-電壓曲線曲線1—I-U曲線；曲線2—P-U曲線圖10光伏電池的溫度特性最大功率點跟蹤（MPPT）MPPT策略是實時檢測光伏陣列的輸出功率，采用一定的控制算法預(yù)測當前工作情況下光伏陣列可以輸出的最大功率，改變當前的阻抗?jié)M足最大功率輸出。常用最大功率點跟蹤算法：1.擾動觀察法2.三點比較法3.電導(dǎo)增量法4.自適應(yīng)模糊控制法5.二次插值法最大功率點跟蹤（MPPT）擾動觀察法原理：引入一個小的變化進行觀測，并與前一個狀態(tài)進行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)光伏組件的工作點，原理如圖11所示：方法：第1步：改變光伏電池輸出電壓，并采樣輸出的電壓電流。第2步：計算功率，并與上一次計算的功率比較。第3步：如果小于上次功率，應(yīng)控制電壓按原來相反的方向變化，大于則相反。保證了太陽能輸出功率向增大的方向變化。圖11擾動觀察法原理最大功率點跟蹤（MPPT）擾動觀察法總結(jié)優(yōu)點：（1）跟蹤法簡單，易于實現(xiàn)。（2）一般用硬件實現(xiàn)，對傳感器精度要求不高。缺點：（1）在最大功率點震蕩運行會造成一定的功率損失。（2）跟蹤步長無法兼顧響應(yīng)速度和跟蹤精度。(3)當光照變化較快時，算法可能會失效，導(dǎo)致判斷錯誤。最大功率點跟蹤（MPPT）三點比較法是對擾動觀察法的一種改進，采用了變步長的控制策略。方法：通過編程不斷調(diào)整電壓步長△U對最大功率點進行判斷和控制，最后利用閾值判斷是否達到最優(yōu)點。最大功率點跟蹤（MPPT）a）當PA小于PB且PB小于PC時程序執(zhí)行{UB=UC;UA=UB-△U;UC=UB+△U}表示起始工作點在最大功率點左側(cè)的情況，實現(xiàn)的目的是把電壓值沿著坐標軸向右移動，得到三個新的電壓點，再進行功率的比較，以此類推得到最大功率點所對應(yīng)的電壓。最大功率點跟蹤（MPPT）b）當PA小于PB且PB大于PC時程序執(zhí)行{△U=△U-UD;UA=UB-△U;UC=UB+△U}這種情況下，需要采用變步長調(diào)節(jié)來進一步縮小三點之間的距離，最終使三點控制在某一閾值內(nèi)，這樣就近似得到了最大功率點。最大功率點跟蹤（MPPT）c）當PA大于PB且PB小于PC時程序執(zhí)行{UB=UA;UA=UB-△U;UC=UB+△U},表示起始工作點在最大功率點右側(cè)的情況，實現(xiàn)的目的是把電壓值沿著坐標軸向左移動，得到三個新的電壓點，再進行功率比較，以此類推得到最大功率點所對應(yīng)的電壓。最大功率點跟蹤（MPPT）三點比較法總結(jié)優(yōu)點：

（1）可以實