光伏并網(wǎng)逆變器的DC-AC逆變電路分析案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u21260光伏并網(wǎng)逆變器的DC-AC逆變電路分析案例概述 183951.1光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu) 198791.2DC-AC逆變電路 2213211.2.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇 2126431.2.2原理介紹 4光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)光伏電池并網(wǎng)充電逆變器的充電作用主要是將整個太陽能光伏動力電池系統(tǒng)輸出的光伏直流電轉(zhuǎn)換成一種可以提供平時人們直接充電使用的光伏交流電輸出信號。其具體工作過程原理我們可以簡單地具體描述如下為:一個太陽能光伏燃料電池系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定直流電通過一個DC-DC交流升電降壓逆變電路進(jìn)行轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的直流電,再通過一個DC-AC降壓逆變整流電路進(jìn)行轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定交流電,直接供配電網(wǎng)工作人員使用。如圖2.1所示,給出了本文研究的光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。主電路模塊主要由三部分組成:(1)最大輸出功率和節(jié)點(diǎn)自動跟蹤(MPPT)。為了有效提高光伏輸出利用率,通過數(shù)據(jù)尋找并分析跟蹤不同太陽能光伏發(fā)電板的最優(yōu)化和輸出利用功率的特點(diǎn),使光伏發(fā)電陣列設(shè)備具有最優(yōu)化的輸出利用功率。(2)DC-DC變換器電路可以對作用在光伏陣列上的不穩(wěn)定電流進(jìn)行升壓,從而獲得后期所需的穩(wěn)定直流母線電壓。(3)DC-AC交流逆變器的電路主要是將原來的DC-DC交流變換器電路輸出的直流供電信號直接進(jìn)行高頻反相,轉(zhuǎn)換后的高頻交流供電信號以后可直接反相接入城市配電網(wǎng),供給交流負(fù)載[4]。圖2.1光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)框圖DC-AC逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇單相拓?fù)淠孀兤鱀c-Ac在一級中的拓?fù)淠孀兘Y(jié)構(gòu)主要采用有三種逆變類型:半橋型、全硅半橋型和采用帶兩個中心軸的抽頭直流變壓器(稱為推力回挽式)的單相逆變集成電路[6]。圖2.5半橋逆變電路圖2.5為新型半橋高壓逆變整流電路工作原理的框圖,由于新型半橋高壓逆變整流電路的進(jìn)入輸出直流電壓只為一般輸入直流輸出電壓的一半,所以如果它的輸出同樣是窄幅值的寬電壓,所以必需的相比輸入直流電壓就可能需要較高的寬幅值。直流側(cè)互相串聯(lián)的兩個大內(nèi)阻電容側(cè)想要同時維持均勻電壓,就必須需要兩個電容特性幾乎完全相同的小電容進(jìn)行分別均壓,然而在各種實(shí)際直流電路中兩個電容側(cè)的C1、C2特性不能盡可能做到完全相同,在各種實(shí)際直流電路中,需要在兩個電容側(cè)的C1、C2兩端進(jìn)行并聯(lián)均勻分壓兩個電阻電容R1、R2,使電容C1、C2兩端的直流電壓盡可能完全相等[7]。（2）推挽式逆變電路推挽式直流逆變轉(zhuǎn)換電路指的是雙端直流逆變轉(zhuǎn)換電路,又可以稱為一種單相帶兩個中心線的抽頭直流變壓器或是逆變轉(zhuǎn)換電路,其電壓驅(qū)動不一定需要任何隔離,變壓器盡管雙端可以磁化,但是對于開關(guān)和導(dǎo)管的電壓應(yīng)力控制應(yīng)該需要做到足夠好,其電壓需要能夠承受2倍的直流逆變電壓,并且同時開關(guān)管由于磁通的不完全平衡使其損耗可能會比較大,這樣也就會嚴(yán)重影響逆變電路的電壓轉(zhuǎn)換執(zhí)行效率。（3）全橋逆變電路圖2.6全橋逆變電路圖2.6為全新半橋直流逆變變壓電路整體原理結(jié)構(gòu)圖,全新半橋直流逆變變壓電路結(jié)構(gòu)相對于普通半橋直流逆變變壓電路不僅僅需要較高的有效輸入輸出電壓,其中的開關(guān)變壓管件所承受到的應(yīng)力面積相對于半橋推挽式小,變壓器件的體積也小,成本低,并且還需要能夠通過控制輸出電壓脈沖信號寬度的不斷變化,得到所有必需的交流電信號的有效輸出值。綜上所述,本文對于Dc-Ac中的逆變電路設(shè)計(jì)采取全新三橋直流逆變器該電路的總體結(jié)構(gòu)[8]。原理介紹圖2.7是全型半橋直流逆變開關(guān)電路工作原理結(jié)構(gòu)圖,下面簡要介紹全型半橋直流逆變開關(guān)電路的基本工作結(jié)構(gòu)原理。橋臂1和橋臂4是頭的一組,橋臂2和3是主指令組的一組,負(fù)載頭連接在頭和橋臂的兩個連接點(diǎn)之間。圖2.7為全新三橋高壓逆變整流電路最大輸出電流波形圖,當(dāng)電流驅(qū)動逆變電路將一個功率控制開關(guān)整流管1與一個功率控制開關(guān)整流管4同時導(dǎo)電接通時,電流源的方向方程是:Ud正端→V1→l→U0→V4→Ud回到負(fù)端,由于一個功率控制開關(guān)整流管2和一個功率控制開關(guān)整流管3不導(dǎo)電接通,輸出最大電壓V和U0值分別是V和Ud,在功率開關(guān)整流管中的漏極和源級兩端最大輸出電壓就是V而輸入最大電壓值是Ud[6]。圖2.7全橋逆變電路輸出波形由于直流電感器的電流不能發(fā)生突變,要始終保持原來的導(dǎo)通方向,當(dāng)直流控制電路將柵極v1、v4關(guān)斷之后,二極管上的vd2和柵極vd3會導(dǎo)向接通,能量則經(jīng)過此導(dǎo)通路徑后返回到直流電感母線上。當(dāng)舊的功率控制開關(guān)連接管1和新的功率控制開關(guān)連接管4截止時,在一定的截止死區(qū)域和時間內(nèi)原有v2和新的v3也在正常截止工作狀態(tài),這時四個新的功率控制開關(guān)連接管都必須處在正常截止工作狀態(tài)。故在此期間,由進(jìn)入輸出穩(wěn)壓電感器和l感器提供電流能量至進(jìn)入輸出穩(wěn)壓負(fù)載和進(jìn)入輸出穩(wěn)壓電容器中。當(dāng)v1、v4與通時v2、v3處于電流截止的期間時當(dāng)結(jié)束之后,緊接著剩下來的就是如果v2、v3導(dǎo)通,則這個電流表的方向圖就是它在ud中的負(fù)端→v2→l→uo→v3→ud正端,由于它的功率控制開關(guān)連接管1和2與功率控制開關(guān)連接管4不導(dǎo)電接通,輸出最大電壓值在u0值中的是-ud,在功率開關(guān)連接管中的漏極和源級兩端最大輸出電壓也是,而輸入最大電壓的是Ud[9];由于直流電感輸入電流不能發(fā)生突變,要始終保持原來的導(dǎo)通方向,當(dāng)直流控制電路將柵極V2、V3關(guān)斷之后,這樣二極管上的Vd1和柵極Vd4會導(dǎo)向接通,能量則經(jīng)過此導(dǎo)通路徑后返回到直流電感輸入電源線上。當(dāng)四個功率控制開關(guān)管V2和V3截止時,在一個死區(qū)間的時間內(nèi)接管V1和V4也在一個截止工作狀態(tài),這時四個新的功率控制開關(guān)連接管都同時處在一個截止工作狀態(tài)。故在此期間,由進(jìn)入輸出穩(wěn)壓電感器的可以提供輸出能量至進(jìn)入輸出穩(wěn)壓負(fù)載和進(jìn)入輸出穩(wěn)壓電容器中[7]。當(dāng)兩個功率交流開關(guān)二極管1、功率交流開關(guān)二極管4或兩個功率交流開關(guān)二極管2、功率直流開關(guān)二極管3導(dǎo)線接通時,直流側(cè)電路通過高壓電感向直流負(fù)載電路提供直流能量;而不是當(dāng)電感二極管上的Vd2、Vd3或柵極Vd1、Vd4導(dǎo)線接通時,電感側(cè)的電流為直流向另一側(cè)。將Uo經(jīng)過傅里葉變換為: (2.4)基波的幅值，基波的有效值為。要將高頻逆變并網(wǎng)電路輸出產(chǎn)生的方波信號轉(zhuǎn)換器變?yōu)楦哳l并網(wǎng)電路輸出的正交余弦波或交流高壓電信號,則我們應(yīng)該將其接入高頻濾波器,從而有效濾除方波信號中的高頻信號部分