一种应用于光伏并网微型逆变器的功率解耦技术

摘要

世界能源需求稳步上升,而传统不可再生能源的有限性和开发利用中产生的环境问题日益突出,使新型可再生能源的应用引起广泛重视。利用太阳能光伏并网发电是解决能源危机和环境污染问题的一种有效方式。微型逆变器具有能量利用率高、可扩展性好、安装成本低、易于维护等优点,在未来光伏并网发电系统中的应用前景越来越广阔。
　　 在光伏并网发电系统中,光伏组件输出平滑直流的功率,而传输到电网的瞬时功率却呈现周期性脉动。通常,将大容量的电解电容并联在光伏组件两侧,来实现光伏组件输出功率与并网逆变器输出功率的解耦。然而电解电容的引入缩短了逆变器系统的整体寿命,也降低了光伏并网系统的可靠性。因而降低解耦电容容值,从而使用小容量、长寿命的电容如薄膜电容来替代电解电容,以延长逆变器的整体使用寿命非常关键。
　　 本文从功率解耦的原理出发,推导出减小解耦电容的理论依据。然后对国内外发展的功率解耦技术进行了详细分析和介绍,根据解耦电容在系统中的不同位置将其分为光伏组件输出侧的解耦、直流母线上的解耦和三端口解耦三类,对每种类型的解耦技术进行比较研究,指出优缺点,得出对解耦有指导意义的结论。
　　 本文以反激式光伏并网微型逆变器为基础,研究了一种功率解耦电路。结合对功率解耦技术的分析和反激变换器的特点,采用光伏组件输出侧的解耦方式。文中详细分析了解耦电路的工作过程,对解耦电路的设计特殊性进行了探讨,有利于更深入的研究。本文详细介绍了光伏并网微型逆变器中功率解耦部分的软硬件设计流程,给出参数设计结果,分析了数字控制方法的实现。根据上述拓扑和控制方法分析,对带有该解耦电路的光伏并网微型逆变器进行了仿真和实验,结果验证了理论分析的结果,证明了解耦电路的有效性。
　　 最后基于本文的研究工作,对应用于光伏并网微型逆变器的功率解耦技术做了一些总结和展望。