光伏逆變電路原理與應(yīng)用介紹

逆變技術(shù)是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的過(guò)程，其中交流電的極性周期性地改變。在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器通常采用電壓源型逆變器。隨著全控型電力電子器件和脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)的發(fā)展，橋式主電路和正弦脈寬調(diào)制（SPWM）技術(shù)已經(jīng)成為電壓源逆變器控制技術(shù)的主流。

這種技術(shù)通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)正弦波作為PWM調(diào)制波，旨在使逆變器輸出電壓在濾波后盡可能接近正弦波。為了優(yōu)化輸出，選擇性消諧波等高級(jí)PWM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

此外，還發(fā)展了電流瞬時(shí)值滯環(huán)跟蹤PWM控制技術(shù)和針對(duì)三相橋式電壓型逆變器的電壓空間矢量PWM（SVPWM）技術(shù)。SVPWM技術(shù)以其高直流電壓利用率、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)、低開(kāi)關(guān)損耗和低總諧波畸變率等優(yōu)點(diǎn)，在三相電壓型逆變器控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

離網(wǎng)型光伏發(fā)電逆變電路通常采用電壓源型逆變器。例如，單相全橋電壓源型逆變器的結(jié)構(gòu)包括直流側(cè)濾波電路Cs、交流輸出濾波器L1和C1以及變壓器T。

在離網(wǎng)型三相光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器有兩種方式：

一種是由三個(gè)單相全控橋逆變器組合而成的三相電壓源逆變器，但這種方式元件多、成本高、體積大；

另一種是采用三相橋式電壓源型逆變器，它通過(guò)三個(gè)橋臂構(gòu)成的變換器替代三組單相全控橋逆變器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、體積小的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用更廣泛。

并網(wǎng)型光伏發(fā)電逆變器控制的主要目標(biāo)是確保逆變器輸出電壓的幅值、頻率和相位與電網(wǎng)一致，同時(shí)保持輸出電流波形的諧波最小，實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)無(wú)擾動(dòng)平滑供電。

根據(jù)功率級(jí)數(shù)的不同，并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中的功率變換器分為單級(jí)式和兩級(jí)式兩種結(jié)構(gòu)。單級(jí)式結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，無(wú)需DC-DC環(huán)節(jié)，光伏陣列直接通過(guò)逆變器并網(wǎng)，但這種結(jié)構(gòu)在電網(wǎng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)直流母線間缺乏能量解耦環(huán)節(jié)，使得實(shí)現(xiàn)MPPT、逆變和并網(wǎng)控制的算法變得更加復(fù)雜。

根據(jù)逆變器輸出與電網(wǎng)之間是否接有隔離變壓器，可分為隔離型和非隔離型。隔離型不僅安全性更高，還可以通過(guò)選擇隔離變壓器的變比來(lái)調(diào)節(jié)電壓變換范圍，從而增大直流母線電壓的輸入范圍，因此可以根據(jù)場(chǎng)地要求進(jìn)行光伏陣列的優(yōu)化設(shè)計(jì)。