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光伏微型逆变器研究综述

更新时间：2023-10-30 22:31:24 大小：1M 上传用户：xuzhen1 查看TA发布的资源 标签：光伏逆变器 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

在全球性能源危机的影响下，寻求高效、持续、清洁的新能源成为当今国际发展的主题之一。而太阳能以其无比的优越性。成为人们解除能源危机的主要选择之一。我国太阳能资源丰富，太阳能作为传统能源的替代能源具有巨大的经济效益和战略意义。光伏并网发电是目前人们使用太阳能的重要方式。传统集中式光伏并网系统是由许多紧密相连的太阳能电池板组成。这些电池板首先分组串联，然后并联起来形成光伏阵列。阵列产生的直流电会流到位于电池板侧旁的集中式并网逆变器，由其逆变器完成 DC/AC 转换连接到电网，并找出最大功率跟踪点以优化光伏并网系统的效率。随着技术日趋成熟和不断发展，集中式光伏并网发电系统的存在的问题也逐渐引起了关注。 (1) 可靠性：集中式光伏并网发电系统中，逆变器是整个系统中的关键环节也是薄弱环节，单台逆变器的故障可能会导致整个系统的崩溃，装置维护期间光伏阵列产生的能量便被浪费。 (2) MPPT 跟踪效率：虽然大多数集中光伏逆变器生产厂商宣称跟踪效率可以达到 99%，事实上，由于其 MPPT 跟踪针对的是整个光伏阵列，无法兼顾到每块光伏组件。由于模块匹配、局部阴影等因素，实际光伏阵列输出呈现多峰值特性[1]。在光照功率不均时，进行统一的最大功率跟踪，很可能能使阵列工作在局部最优点，集中式系统中通常每块光伏电池组件均接有旁路二极管，用以将处于阴影情况下的光伏电池旁路。 (3) 系统可扩展性：集中式并网系统的连接方式决定了其系统可扩展性较差。针对集中式并网系统存在的问题，众多学者提出了各种新型光伏并网系统，其中以串联直流模块并网系统[2]和微型逆变器并网系统为代表的分布式并网方案是当前研究的热点。图 1(b)、图 1 (c)分别为串联直流模块式并网系统和微型逆变器并网系统。由图 1 可知，直流模块系统通过 DC/DC 变换器与光伏电池直接相连，跟踪每块电池的最佳工作点，而交流模块系统则是通过微型逆变器完成这一工作。两种方案均能够将 MPPT 做到面板级别。分布式光伏并网系统中每块面板均工作在相应的最大功率点处，光伏电池利用率高于集中式并网方式。由图 1(b)、图 1(c)可知，直流模块仍需集中式并网逆变器，系统的可靠性仍受集中式逆变器的限制。微型逆变器并网系统可以有效解决集中式并网方案中集中式逆变器的可靠性问题对系统的影响，该方案将微型逆变器装置与光伏电池集成一体，支持热插拔，用户可根据需求安装、扩展，是针对集中式并网系统所存在问题的最为彻底的解决方案。微型逆变器作为该方案的核心单元，是目前光伏并网装置研究的热点之一。 1 微型逆变器设计要求微型逆变器设计应重点考虑以下几个方面[3]。 1) 功率密度：微型逆变器要求具有高的功率密度，整体电路应具备较小的体积。 2) 转换效率：由于目前光伏电池能量转化效率不高，因此光伏并网设备的效率每提高1%都能够带来巨大的经济价值。 3) 可靠性：集中式并网逆变器平均首次故障时间(MTFF)通常为 5 年，平均故障时间(MTBF)约为 10 年。光伏电池的寿命达 20 年以上，因此微型逆变器寿命设计指标必须与光伏电池相当才能体现出该方案的优势。其 MTBF 应大于 20 年，MTFF 为 10 年以上。 4) 成本：交流模块系统为每块光伏面板均配置微型逆变器，这就要求微型逆变器成本较低，电路中应包含较少的器件。其控制器在能处理所有的控制、通信和计算任务，同时亦必须具有较低的价格。目前对传统光伏并网系统的研究已经取得非常多的成果[4-7]，在微型逆变器并网系统的设计中可借鉴采用这些成果。本文将针对不同微型逆变器主电路，进行具体的研究和分析。