1、. . 山東農(nóng)業(yè)大學畢 業(yè) 論 文 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)及光伏建筑一體化 院 部 機械與電子工程學院 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化5班 屆 次 2015屆 學生姓名 王紀萌 學 號 20110809 指導教師 張傳洋 二一五年六月五日裝訂線. . . 25 目 錄摘要IAbstractII引言11 課題研究的背景、目的和意義11.1 課題研究的背景11.2 課題研究的目的11.2.1 太陽能發(fā)展歷史21.2.2 太陽能資源的優(yōu)缺點21.2.3 我國太陽能資源分布及利用21.3課題研究的意義32 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀32.1 國際上太陽能發(fā)展現(xiàn)狀42.2我國太陽能發(fā)展現(xiàn)狀82.2.1

2、 發(fā)展中的問題市場82.2.2 發(fā)展中的問題技術(shù)92.2.3 發(fā)展中的問題成本103 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的對比和選擇103.1 用于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的逆變器設(shè)計113.1.1 光伏并入電網(wǎng)對逆變器的要求113.1.2 光伏陣列對逆變器的要求123.1.3 用電客戶對逆變器的要求123.1.4 光伏發(fā)電逆變器的主要性能指標133.2光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)逆變器結(jié)構(gòu)的比較143.2.1高頻鏈結(jié)構(gòu)153.2.2直流鏈結(jié)構(gòu)173.2.3 結(jié)構(gòu)選擇及其對比194光伏建筑一體化的應(yīng)用214.1光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的不同214.2 建筑與光伏器件的結(jié)合225結(jié)論與展望235.1 結(jié)論235.2

3、展望23參考文獻24致謝25ContentsAbstractIIIntroduction11 Background,purpose and significance of the research11.1 Background11.2 Purpose11.2.1 History of the development21.2.2 Advantages an disadvantages21.2.3 Distribution and utilization21.3 Research 32 Domestic and international development32.1 Current state

4、 of international solar energy development42.2 Current state of solar energy development in China82.2.1 Issues in development - Market82.2.2 Issues in development - Technology92.2.3 Issues in development - Cost103 The comparison and selection of inverter103.1 Inverter design for photovoltaic systems

5、113.1.1 Requirement for photovoltaic grid inverter 113.1.2 Requirement of inverter for photovoltaic array123.1.3 Requirement of inverter by electric client123.1.4 The main performance indexes of inverter 133.2 Comparison of inverter structure143.2.1 High frequency chain structure153.2.2 DC chain str

6、ucture173.2.3 The structure selection and comparison194 Application of BIPV214.1 The difference between photovoltaic grid connected PV system and stand-alone PV power system214.2 Combination of architecture and photovoltaic devices225 Conclusion and prospect235.1 Conclusion235.2 Prospect23References

7、24Acknowledgement25太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)及光伏建筑一體化王紀萌（山東農(nóng)業(yè)大學 機械與電子工程學院 泰安 271000）摘要：由于當今社會對煤、石油天然氣等化石能源不斷的開發(fā)和使用，以至于這些非再生能源無法避免出現(xiàn)存量降低甚至枯竭，人們開始對水能、風能以及太陽能等清潔能源給予越來越多的關(guān)注。本文首先指出了全球及我國能源的分布存儲及利用情況并提出了發(fā)展太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的必要性和重要性。進而介紹了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的歷史由來、國內(nèi)外發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀和簡單劃分。為了提高太陽能發(fā)電系統(tǒng)的運行效率和降低其運行費用，通過已有的部分知識對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器做了對比選擇。最后對光伏建筑一

8、體化（BIPV）做了簡單的介紹和光伏建筑一體化現(xiàn)在的發(fā)展和應(yīng)用以及未來的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電 太陽能 逆變器 光伏建筑一體化Solar photovoltaic systems and photovoltaic building integratedJimeng Wang(Mechanical & Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University, Taian, Shandong 271000)Abstract Because of energy such as coal, oil, long-term

9、continuous exploitation and use of lead to these non-renewable energy inevitably appear to reduce or even dried up, people start to wind energy, hydropower, nuclear and solar energy to give more attention.This article first points out the global and the distribution of energy storage and utilization

10、 situation in our country and put forward the necessity and importance of the development of solar photovoltaic power generation system. And then introduces the historical origin of the solar photovoltaic power generation systems, development and application status at home and abroad, and simple div

11、ision. In order to improve the efficiency of solar power system and reduce the operation cost, through the part of the existing knowledge of solar photovoltaic power generation system made some optimization. Finally, photovoltaic building integrated photovoltaic (BIPV) made simple introduction and t

12、he development and application of building integration now and the future development prospect.Keywords: photovoltaic power generation; inverter; the solar energy; solar building integration引言能源作為人類經(jīng)濟、文化等一切活動的動力來源，具有非常重要的地位。在第一次工業(yè)革命之后的能源結(jié)構(gòu)中，人類主要使用的能源有煤炭、石油、天然氣等存在污染的化石能源，其均為一次能源。這些化石能源，其本質(zhì)就是太陽能照射到地球上

13、的一部分能源后來被儲存在古生物體內(nèi)，然后經(jīng)過上萬年的累積而形成。伴隨著經(jīng)濟持續(xù)快速的發(fā)展、人類社會生活水平的不斷提高與人口數(shù)量的不斷增長，近百年來，由于人類對化石能源消耗速度的大幅提速，導致這些化石能源的存儲量越來越少。在未來的一段時間甚至幾百年的時間內(nèi)，世界對能源的需求量將會持續(xù)增加，世界上的化石能源最終將會消耗殆盡，達到最終極限。然而，大量化石能源的消耗和使用也給人類的賴以生存的環(huán)境造成了非常大的影響，對人類的健康生存造成了巨大的威脅并引發(fā)了一系列嚴重的問題。當前社會，世界范圍內(nèi)的企業(yè)、居民生活所消耗的能源仍舊是化石能源，根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，每天全世界的溫室氣體排放量大約為 1 億噸，這已經(jīng)

14、對大氣環(huán)境造成了非常嚴重的污染。由化石能源燃燒而產(chǎn)生的二氧化碳會導致溫室效應(yīng)的產(chǎn)生，而溫室效應(yīng)將會導致全球氣候變暖，若溫室氣體排放還在毫無節(jié)制的增加，將會導致南北極的冰山融化，進而會導致海平面持續(xù)上升，這將會嚴重威脅到海洋生物的生存，人類的生命安全及其生存空間?？偠灾斍案叨劝l(fā)達的人類文明，與迅速惡化的地球環(huán)境之間已經(jīng)成為一對十分突出的矛盾。 對于解決目前這種難以調(diào)和的矛盾，需要我們進一步壓縮、減少化石能源的消耗量，大力開發(fā)、推廣與利用各種綠色能源和可再生能源，這是當今時代人類實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展的重要舉措與必由之路。1 課題研究的背景、目的和意義1.1 課題研究的背景中國雖然地大物博，但是也

15、有眾多的企業(yè)，作為世界上的能源生產(chǎn)大國,同時也是世界上的能源消費大國。尤其是最近幾年來,我國的國民經(jīng)濟每年都在以8%左右的速度迅猛發(fā)展著,工業(yè)的發(fā)展也迫使各種能源的消耗急劇增加。在2012年中國一次能源消費總量為27.35億噸油當量，大約占世界總量的22%，同比增長為7.28%，并且連續(xù)4年占世界消費總量第一。同期中國GDP增長率為7.8%。我國能源發(fā)展中的各種問題因為最近幾年能源消耗的急劇增加而不斷凸現(xiàn),如各種能源分布不均且開發(fā)利用率低等,但最主要的能源問題還是集中凸顯在能源結(jié)構(gòu)上。我國常規(guī)能源的儲量比例嚴重失諧,我國煤炭存儲量占能源資源總儲量的98%以上,然而石油與天然氣所占總量的比例卻很

16、小,不到2%,這是我國常規(guī)能源儲量組成的一大特點。建國以來,作為我國最主要的能源以支撐著我國國民經(jīng)濟持續(xù)不斷發(fā)展的能源就是煤炭,但是因為煤炭的大量開采和使用，中國同樣為此也付出了相當沉重的代價。1.2 課題研究的目的1.2.1 太陽能發(fā)展歷史太陽能是地球的生命之源,早在遠古時期,遠古人類就開始利用太陽能來服務(wù)自己日常生活。但是在當時的生產(chǎn)力水平和低科技水平下，長久以來,人類利用太陽能的方式始終是晾曬、取火等簡單形式,一直處于一種初級階段。隨著新時代的到來，工業(yè)革命的發(fā)生，人類社會在受到常規(guī)能源有限的發(fā)展限制的國際背景下,尤其是后來發(fā)生的兩次全球石油危機以后,人們開始越來越重視對于太陽能的開發(fā),

17、從而慢慢的人來開始進入利用太陽能的高級階段。1961年聯(lián)合國在羅馬召開國際新能源會議,會議中最重要的一個議題就是如何充分利用太陽能的問題。此次會議的召開也標志著在世界范圍里太陽能開始了有組織的開發(fā)利用和大規(guī)模的研究。1992年在里約熱內(nèi)盧召開世界環(huán)境發(fā)展會議,會議提出了發(fā)展可持續(xù)建筑是今后建筑的發(fā)展方向,標志著太陽能建筑的發(fā)展進入了一個嶄新的時代1。在諸多因素下，許多國家開始充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢和長處并不斷地投入大量的人力、物力、財力到太陽能發(fā)展技術(shù)的研究中,并且取得了讓人滿意的成果。1.2.2 太陽能資源的優(yōu)缺點作為一種綠色可再生能源,太陽能是指太陽光輻射到地球上的能量,與常規(guī)能源相比太陽能有

18、以下幾個優(yōu)點:第一:太陽能具有取之不盡,用之不竭的優(yōu)點，只要有太陽存在,就會有太陽輻射,它每秒鐘輻射到地球陸地表面上的能量大約為170000億千瓦,相當于目前全世界一年內(nèi)各種能源消耗總量的3.5萬多倍。第二:地球上任何照射到太陽的地方,都可以對太陽能進行就地開發(fā)。第三:清潔無污染，在開發(fā)利用太陽能時,不會產(chǎn)生殘渣、廢水、廢氣、不會產(chǎn)生噪音,不會破壞生態(tài)平衡,也不會危及人類的身體健康,屬于綠色能源之一。1.2.3 我國太陽能資源分布及利用 我國大陸面積每年能接收到的太陽能輻射總量能達到33408400MJ/(m2.a)之間,在全球范圍內(nèi)，我國屬于太陽能資源豐富的國家之一, 有著發(fā)展太陽能的先天條

19、件。為了更充分的利用太陽能,我國曾在20世紀80年代根據(jù)各地接受太陽輻射能量的多少,將全國劃分為多個區(qū)域。豐富的太陽能資源為我國進行太陽能的開發(fā)和利用提供了得天獨厚的先天條件,同時各個區(qū)域太陽能輻射的差異性也向我們提出了挑戰(zhàn)。我國的太陽能事業(yè)起步較晚，但是在國家的鼓勵和科技不斷發(fā)展的情況下也開始迅猛發(fā)展。1975年，國家相關(guān)部門為了推動太陽能產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展，在河南安陽舉行了“全國第一次太陽能利用經(jīng)驗交流會”,這次會議標志著我國的太陽能開發(fā)開始獲得國家的支持并納入到正常發(fā)展軌道。在1992年,國務(wù)院又批準了中國環(huán)境發(fā)展十大對策,文件中明確提出要各個地方要根據(jù)自身的優(yōu)勢條件發(fā)展太陽能等可再生資源

20、。從此,我國太陽能資源的開發(fā)利用進入了迅速發(fā)展的新階段。幾十年來,我國的太陽能利用科技在產(chǎn)品開發(fā)、商業(yè)化運轉(zhuǎn)、市場開拓方面都獲得了較好的發(fā)展,太陽能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為一個朝氣蓬勃的新興產(chǎn)業(yè)。太陽能利用、環(huán)保節(jié)能觀念逐漸深入人心,成績喜人。隨著化石能源的不斷開發(fā)和國內(nèi)外經(jīng)濟發(fā)展對能源的需要，開發(fā)和利用各類可再生能源等各種綠色能源，已經(jīng)成為人類能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵和采取的必要措施。我們從能源供應(yīng)安全等多個角度對綠色能源綜合權(quán)衡，太陽能被公認為是實現(xiàn)能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的最理想的綠色能源。因此，在此大背景下我展開了對本課題的研究，意在通過對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的結(jié)構(gòu)對比設(shè)計和進一步優(yōu)化，對該系統(tǒng)的

21、實際推廣應(yīng)用提供一些理論依據(jù)，同時希望本文的研究能夠?qū)鴥?nèi)外相關(guān)研究起到一定的促進作用。1.3課題研究的意義 太陽能被全球能源專家們一致認為是 21 世界全球范圍內(nèi)最重要的能源之一。與常規(guī)電能相比，太陽能發(fā)電的優(yōu)點如下： （1）沒有機械轉(zhuǎn)動零件，不會產(chǎn)生噪聲； （2）不會產(chǎn)生空氣污染，不會排放污水； （3）沒有燃燒過程，不需要任何燃料； （4）維修、保養(yǎng)相對簡單，養(yǎng)護費用較低； （5）系統(tǒng)運行具有良好的可靠性和穩(wěn)定性； （6）太陽能光伏電池使用期限長，晶體硅太陽能光伏電池壽命可以達到 25 年以上； （7）后期擴容性良好，便于增大發(fā)電規(guī)模； （8）太陽能光伏發(fā)電與建筑一體化，可以節(jié)約太陽能光伏

22、電站建設(shè)所使用的土地面積、費用等。 最近這些年，隨著對太陽能電池研究力度的加深加大、太陽能發(fā)電相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的不斷提升，太陽能光伏發(fā)電的成本變得越來越低并呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢。我們可以做出預測，隨著人類社會科技的不斷進步，太陽能光伏發(fā)電將會占據(jù)越來越重要的位置，并將會發(fā)揮越來越大的作用。總的來說，發(fā)展太陽能光伏發(fā)電是綜合了改善生態(tài)環(huán)境、維護生態(tài)平衡、提升綜合國力和人民生活水平與實現(xiàn)能源、開發(fā)和利用綠色可再生能源、經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展的十分重大的一個課題，同時又包含了電子技術(shù)、光電子半導體、自動控制理論、電力電子技術(shù)、電機學、電氣工程基礎(chǔ)等多學科知識。研究和發(fā)展太陽能發(fā)電將

23、會產(chǎn)生巨大的社會效益、經(jīng)濟效益與政治效益，同時太陽能光伏發(fā)電也具有較高的學術(shù)研究價值和意義。2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 進入21世紀以來，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)作為當今世界最受關(guān)注的新興產(chǎn)業(yè)之一，其當之無愧。光伏發(fā)電有著安全無污染等眾多優(yōu)點，被認為是21世紀最重要的新能源，可廣泛應(yīng)用于航天、通訊、能源、農(nóng)業(yè)、辦公設(shè)施、民宅以及交通等諸多領(lǐng)域。世界上的許多國家政府都在增大對該產(chǎn)業(yè)的政策扶持力度，試圖把太陽能光伏發(fā)電等綠色新能源產(chǎn)業(yè)作為引領(lǐng)經(jīng)濟發(fā)展的重要舉措。中國的太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)最近幾年發(fā)展也較為迅速，通過將國外的先進技術(shù)引進和自主創(chuàng)新，國內(nèi)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模不斷壯大，隨著時間的

24、慢慢推移，目前中國已經(jīng)成為了全球最大的光伏產(chǎn)品制造基地之一。伴隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，未來中國將會在光伏產(chǎn)業(yè)做出更好的成績。2.1 國際上太陽能發(fā)展現(xiàn)狀國際上光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出的一個突出特點就是起步晚，發(fā)展快，其中光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭尤為迅猛。自進入20世紀以來，世界光伏發(fā)電并網(wǎng)增長率高達百分之六十多，超過了光伏應(yīng)用的百分之五十。2007年太陽能電池組件的年增長率達到了56.2%，世界上太陽能電池產(chǎn)量達到了4000兆瓦。到2008年的時候，世界并網(wǎng)光伏發(fā)電份額超過了85%以上。全球的太陽能安裝總量已經(jīng)累計達到15GW2。2011年是中國光伏產(chǎn)業(yè)會、中國光伏產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟1周年。在慕尼黑展會上，國家發(fā)改委

25、能源研究所展示了一下截至2011年世界光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模（圖2-1、圖2-2、圖2-3）以及世界上幾個光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展大國的光伏生產(chǎn)規(guī)模和未來光伏生產(chǎn)規(guī)模預測(圖2-4、圖2-5、圖2-6、圖2-7）。圖2-1世界太陽能電池發(fā)貨量圖2-2 2009和2010年國際光伏市場和安裝量圖2-3分地區(qū)的全球光伏累計安裝量圖2-4美國光伏市場預測圖2-5日本光伏市場預測圖2-6印度光伏市場預測圖2-7意大利光伏市場預測2.2我國太陽能發(fā)展現(xiàn)狀2009年，國務(wù)院總理溫家寶主持召開的國務(wù)院常務(wù)會議決定，通過大力發(fā)展可再生能源、積極推進核電、水電、風電、光電建設(shè)等行動。即到2020年，中國水電將提高至30萬兆瓦、

26、太陽能提高到1800兆瓦，風電提高至5萬兆瓦，到時可再生能源的消費比例將占全部能源消費的15%3。從國家中長期發(fā)展規(guī)劃和各個光伏投資企業(yè)的近期投資來看，我國國內(nèi)的光伏市場還是非常大的，尤其隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展特別是最近幾年光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，光伏發(fā)電成本不斷下降，再加上政府資金、政策的大力支持，光伏應(yīng)用是一個非常有前途的投資領(lǐng)域，但是作為新興產(chǎn)業(yè)的太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域也有許多潛在的威脅因素，不應(yīng)該盲目投資。2.2.1 發(fā)展中的問題市場在2006年之前國內(nèi)太陽能電池所用的硅材料主要依賴進口，硅片的價格高達80美元/片，國內(nèi)公司無錫尚德電力和美國的硅片供應(yīng)商MEMC公司以40美元/ 片的價

27、格簽訂了長達十年的硅片供應(yīng)協(xié)議，再加上其從國外帶回來的技術(shù)，因此在太陽能電池行業(yè)占得發(fā)展先機，逐步發(fā)展成為我國最大的太陽能光伏發(fā)電企業(yè)4,5。2006年的毛利率高達24.9%，2007年的毛利率也高達20.3%。這么高的利率對于投資者有著很大的誘惑力。自從2006年起，國內(nèi)硅材料的供應(yīng)量迅速提升，打破了國外對于硅材料供應(yīng)的控制，至此硅片的價格開始大幅度下降，截至2011年硅片的價格已經(jīng)降至3美元/片。從此，太陽能電池生產(chǎn)所需要的硅原料的供應(yīng)量跟價格已不再是問題。我國從上世紀五十年代就開始研究太陽能電池，國外留學生也帶回了先進的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，太陽能電池技術(shù)門檻已經(jīng)降得很低，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)

28、業(yè)并不是人們心中的高科技產(chǎn)業(yè)。在市場、材料、技術(shù)條件準備充分的前提下，加上地方政府的推波助瀾，投資太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)成為當時一大熱點，國內(nèi)企業(yè)從剛開始不到100多家以常人難以想象的速度增至將近600家，太陽能電池組件的產(chǎn)能從剛開始不到1000MW增至30000MW，但是買方市場并沒有因此而擴張。截至目前，我國生產(chǎn)的太陽能電池組件95%以上都出口至國外，尤其是歐洲。后來在歐債危機爆發(fā)后，由于歐洲國家對于太陽能產(chǎn)業(yè)的補貼減少，歐洲太陽能電池組件需求量迅速下降，從而導致我國依賴出口歐洲的太陽能光伏電池行業(yè)出現(xiàn)了嚴重的發(fā)展危機。2011年上半年，我國的幾個太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的幾個大型公司都出現(xiàn)了較大的

29、虧損。而一些中小太陽能光伏發(fā)電企業(yè)在虧損嚴重的情況下直接將產(chǎn)品低價拋售，使太陽能電池行業(yè)競爭更加激烈，以至于整個行業(yè)都陷入了不景氣的狀態(tài)。像這種拼搶市場以致對市場造成的惡果，除非采取特別針對措施，短時間內(nèi)還會繼續(xù)，并且依靠開發(fā)國內(nèi)市場，也無法解決供大于求的問題。溫家寶總理在第十一屆全國人大第五次會議所做的政府報告中，明確提出“將推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，建立促進新能源利用的機制，項目配套、政策引導、擴大內(nèi)需、制止光伏、風能等產(chǎn)業(yè)的盲目擴張?！蔽覈奶柲芄夥l(fā)電產(chǎn)業(yè)就要這樣，要與國內(nèi)外市場需求相匹配，進行必要的整改，去掉無用多余產(chǎn)能，只有這樣才能健康而持續(xù)的發(fā)展。2.2.2 發(fā)展中的問題技術(shù)

30、 至今，我國的太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)仍然缺乏核心技術(shù)，即使是以技術(shù)起家的無錫尚德太陽能電力，我國的太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)一直注重的的是國內(nèi)擴產(chǎn)能，國外搶市場，卻始終把開發(fā)創(chuàng)新放在次要位置。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的核心部分就是太陽能電池板，太陽能電池的發(fā)展方向就是提高轉(zhuǎn)換效率，降低成本，發(fā)展太陽能薄膜電池是降低成本的主要方向。利用現(xiàn)在的技術(shù)可以使用價格較為便宜的陶瓷、石墨和金屬片等不同的材料當作基板來制造太陽能薄膜電池，制作形成的可產(chǎn)生電壓薄膜的厚度只有數(shù)m，目前太陽能薄膜的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)可以達到13%。薄膜太陽能電池除了可以制作成平面之外，因為其具有可撓性也可以制作成非平面構(gòu)造，其應(yīng)用范圍廣泛，可與建筑物相

31、結(jié)合變成建筑物的一部份。對于薄膜太陽能電池，其中以非晶硅太陽能薄膜電池發(fā)展最快，大約占太陽能電池總產(chǎn)量的一般左右，非晶硅太陽能電池具有著以下優(yōu)點。（1）非晶硅太陽能電池在弱光的條件下也能產(chǎn)生電能，在早晚、弱光的條件下，在相同地區(qū)、相同的太陽能輻射條件下，使用相比其他太陽能電池有著很大的優(yōu)點。（2）非晶硅太陽能電池生產(chǎn)時間短，大約四個小時左右。（3）成本低，由于生產(chǎn)非晶硅電池使用的材料較少，因此生產(chǎn)電池所需成本要比生產(chǎn)其他電池成本低很多。（4）生產(chǎn)過程中排出的污染物較少，對于晶體硅電池在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生較多的污染物，排放出大量的污染氣體。而對于非晶硅太陽能電池的生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中只產(chǎn)生很少的污染氣體

32、，經(jīng)過處理后，氣體也可以安全排放。（5）非晶硅太陽能電池生產(chǎn)過程耗電量較低，晶硅太陽能電池耗電量是非晶硅太陽能電池的六倍左右。但是非晶硅太陽能電池也有很多的缺點，其轉(zhuǎn)換效率不如晶硅太陽能電池。還有就是非晶硅太陽能電池的初投資成本要比晶硅太陽能電池大的多，主要原因就是國內(nèi)并沒有形成通用的技術(shù)和通用設(shè)備的供應(yīng)企業(yè)。主要是由國外供應(yīng)，這樣就容易造成國外的壟斷。而且，非晶硅生產(chǎn)的原料也是由國外供應(yīng)，這樣更容易造成國外對于國內(nèi)的壟斷。因此雖然國內(nèi)已經(jīng)有企業(yè)投資生產(chǎn)非晶硅太陽薄膜電池，但是產(chǎn)能不大，而且生產(chǎn)成本也相當高。我國的太陽能產(chǎn)業(yè)要想獲得發(fā)展，首先就必須要突破國外的壟斷。只有我國在技術(shù)上突破國外的壟

33、斷，我國太陽能產(chǎn)業(yè)才能更好更健康的發(fā)展。太陽能發(fā)電技術(shù)的另一個核心部件就是逆變器，其發(fā)展方向就是提高效率，降低成本。逆變器又叫做電源調(diào)整器，根據(jù)逆變器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的用途可分為并網(wǎng)用和獨立型電源用兩種。根據(jù)波形調(diào)制的方式又可分為階梯波逆變器、方波逆變器、組合式三相逆變器和正弦波逆變器。對于用于并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器，根據(jù)有無變壓器又可分為無變壓器型逆變器和變壓器型逆變器。如果從提高效率、降低成本這個方向出發(fā)，首選的就是無變壓器非絕緣方式。沒有變壓器，成本會更低；不經(jīng)過變壓器，效率也會更高。做好逆變器也是太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域的一大技術(shù)。2.2.3 發(fā)展中的問題成本要想把太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的預期市場發(fā)展成現(xiàn)

34、實，其關(guān)鍵在于要降低太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、運行成本。從現(xiàn)在我國已建成的太陽能光伏發(fā)電的運行情況來看，太陽能發(fā)電的運行成本要高于風電的發(fā)電成本，在沒有國家補貼的份上要想很好的發(fā)展太陽能發(fā)電，向百姓推廣太陽能發(fā)電設(shè)備也是一大難題。太陽能光伏發(fā)電的成本由太陽能光伏發(fā)電設(shè)備的初投資和利息、發(fā)電設(shè)備的維護費用和發(fā)電站的運行費用組成。太陽能發(fā)電站在運行過程中不消耗燃料，除了蓄電池外，基本上不用維修，因此發(fā)電成本主要取決于設(shè)備的初投資和利息。根據(jù)資料了解，太陽能光伏發(fā)電的初投資主要分為太陽能電池組件占60%，蓄電池占15%，逆變器占15%，其它的施工基建大約占到10%。其中，太陽能電池所占比例最大，是投

35、資的關(guān)鍵。太陽能光伏發(fā)電的成本是關(guān)系到太陽能光伏發(fā)電能否順利發(fā)展最關(guān)鍵的因素，要想使太陽能光伏發(fā)電在國內(nèi)全面推展開來，就要想方設(shè)法降低太陽能發(fā)電設(shè)備的生產(chǎn)、運行成本，將電價降低到人們的心理預期范圍之內(nèi)。當然成本也是投資者所考慮的投資因素之一，低的成本才是大利潤的前提。3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的對比和選擇投資資金大、成本比較高是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大的缺點。所以，對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化主要強調(diào)兩個點：一個是探索較低的成本、較好性能的光電變換器件和材料；第二個是減少系統(tǒng)本身的損耗，提升太陽能光伏發(fā)電的效率。并入電網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器的效率，不僅僅會影響發(fā)電系統(tǒng)容量的選擇，光電元件和其他設(shè)備的優(yōu)

36、化配置，而且還會影響到自身損耗。因此，逆變器的選擇和使用，已經(jīng)成為了制約太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電的效率、運行及其可靠性和安全性的決定因素。加大對于逆變器研究的投資力度，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)和控制運行方式，在降低生產(chǎn)制造成本的同時提高系統(tǒng)的效率等具有重大的意義6。最近幾年，太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器的造構(gòu)及與其相對應(yīng)的控制方式的研究成為研發(fā)者討論的重點和熱點。在以往光伏并網(wǎng)發(fā)電的研究中，為了滿足并網(wǎng)要求得到足夠高的直流電壓，科研人員一般都采用串并聯(lián)的方式將多塊光伏陣列模塊進行組合。但是，當多塊光伏陣列模塊組合時，不可避免的會受到部分陰影的遮擋，從而使得系統(tǒng)發(fā)電的效率有所下降。為了解決多塊光伏陣列模塊組合而產(chǎn)生

37、的諸如此類的缺陷，于是科研人員將各個模塊去分別對應(yīng)一個逆變系統(tǒng)，并據(jù)此提出一個新概念交流模塊。交流模塊的出現(xiàn)有利于對組合中所有的模塊實施單獨的控制，以便實現(xiàn)太陽能電池的最大功率點（MPPT）追蹤，確保實現(xiàn)逆變效率的最大化。由此可知，光伏并網(wǎng)中的交流模塊能夠有成效的降低太陽能光伏發(fā)電成本，已經(jīng)變?yōu)閮?yōu)化太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向，并且得到越來越廣泛的應(yīng)用。本章從光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)光伏陣列模塊設(shè)計及其結(jié)構(gòu)的基本要求作為出發(fā)點，對光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的主要技術(shù)指標進行了研究比較，并對幾種主流逆變器的選擇性拓撲結(jié)構(gòu)進行了較為詳細的比較和分析。3.1 用于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的逆變器設(shè)計一般情況下，太陽

38、能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由三個部分組成，如圖3-1所示，分別為光電陣列、控制器與逆變器。其中，逆變器是太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中連接光電陣列模塊的關(guān)鍵部件，其主要任務(wù)一是實現(xiàn) MPPT 最大功率點追蹤，二是實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中向電網(wǎng)注入正弦電流。圖3-1光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.1.1 光伏并入電網(wǎng)對逆變器的要求實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的逆變器和國家電網(wǎng)的成效連接，必須要滿足三個基本點，即高電網(wǎng)電能質(zhì)量、安全的隔離與接地、防止出現(xiàn)孤島效應(yīng)。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電為一些分布式發(fā)電，會對公共電網(wǎng)會產(chǎn)生很多不好的影響，例如諧波污染等，所以為了將這些問題解決，太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的逆變器應(yīng)當將輸入的正弦波失真度

39、降到最低，進而消除污染諧波7。導致波形失真的最關(guān)鍵因素之一就是逆變器的開關(guān)效率，因此提升逆變器的開關(guān)頻率對于數(shù)控逆變系統(tǒng)十分的重要。在當下的發(fā)展情況下，高速數(shù)字信號處理器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于提高光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變器的開關(guān)效率，這已經(jīng)成為研究太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)理論界和應(yīng)用界的共識，并且受到了系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用人員廣泛的好評，已經(jīng)成為了數(shù)字控制逆變系統(tǒng)中廣泛采用的最主流的技術(shù)之一。除此之外，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器中的主元件選擇也十分重要，一般情況下，超大容量的系統(tǒng)會較多的采用具有著自斷能力的可斷晶閘管（GTO），高壓大容量的系統(tǒng)多會采用絕緣柵雙極晶體管（IGBT），而對于小容量抵押系統(tǒng)則多會采用功率場效應(yīng)晶體

40、管（MOSFET），但 MOSFET 的通態(tài)電阻具有正穩(wěn)定系數(shù)，其通態(tài)電阻將會隨著電壓的升高而增大。依據(jù)專用的標準IEEE Std.2000-929和UL1741所規(guī)定，所有投入安裝使用的的并網(wǎng)逆變器必須具有防止孤島效應(yīng)的功能。所謂的孤島效應(yīng)，就是指當電網(wǎng)突然斷電時，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)仍能夠保持對接入電網(wǎng)中的臨近部分線路保持供電狀態(tài)的一種效應(yīng)。孤島就是一種電氣現(xiàn)象，發(fā)生在當一部分電網(wǎng)和主電網(wǎng)斷開時，而這部分電網(wǎng)完全由光伏發(fā)電系統(tǒng)來供電。在國際光伏并網(wǎng)標準化的課題上，這仍然是一個爭論點，因為孤島會損害大眾和電力公司維修人員的安全和供電質(zhì)量，在自動或手動的重新閉合供電開關(guān)而向孤島電網(wǎng)重新供電的時候有

41、可能損壞設(shè)備。因此，逆變器通常被要求帶有防止孤島效應(yīng)。由此可以看出，對電網(wǎng)進行及時有效的斷電檢測是防止孤島效應(yīng)出現(xiàn)的關(guān)鍵8。除此之外，先進的逆變器接地技術(shù)、逆變器與電網(wǎng)安全而有效的隔離等也是用來保證電網(wǎng)與逆變器等器件安全、可靠與高效穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。在輸出為三相的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器中的變壓器輸出連接方式為三相四線制，因此逆變器的接地方式可以完全參照國際電工委員會規(guī)定常用的三種方式，即非接地方式（NT）、變壓器中性線接地方式和單個保護接地（TT）方式；用電設(shè)備的外殼要通過PE線和地極做金屬性連接（TN）以保證用電安全。3.1.2 光伏陣列對逆變器的要求由于太陽能光伏陣列輸出的功率還受著太

42、陽光輻射強度和環(huán)境溫度的影響，因此必須要通過逆變器的調(diào)節(jié)，使得光伏陣列模塊能夠最大限度的輸出接近最大功率輸出點的輸出電壓，以保證其在最大功率點可靠而安全穩(wěn)定的運行9。3.1.3 用電客戶對逆變器的要求對于利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電的用戶來說，用電高安全性，發(fā)電穩(wěn)定性、可靠性、低成本、高效率與具有較長的使用年限等，是其對選擇逆變器最基本的要求。因此，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的設(shè)計和發(fā)展應(yīng)當遵循下面這幾個原則： （1）逆變器要具有嚴格合理且科學的電路拓撲結(jié)構(gòu)，要對其元件進行嚴格挑選，此外還要求逆變器應(yīng)該具備各種保護功能，如過熱保護與過載保、直流電輸入極性接反保護、交流輸出短路保護等； （2）逆變器

43、要具有較寬的直流輸入電壓調(diào)整區(qū)域。由于太陽光照射強度和環(huán)境溫度不斷地改變，因此會導致并網(wǎng)光伏陣列模塊端的輸出電壓也處于不斷的變化之中，因而逆變器需要保持在較寬的范圍直流輸入電壓內(nèi)正常運行，并且能夠輸出穩(wěn)定的交流電壓；3.1.4 光伏發(fā)電逆變器的主要性能指標根據(jù)對逆變器的設(shè)計要求，總結(jié)其主要的性能指標如下： (1)額定輸出電壓：逆變器的輸入直流電壓應(yīng)該在允許的波動范圍內(nèi),逆變器能夠輸出穩(wěn)定的額定電壓值,其精度又如下要求:在系統(tǒng)穩(wěn)定運行時,允許輸出電壓在一定的范圍內(nèi)波動。在系統(tǒng)負載突然發(fā)生改變或存在嚴重干擾時,輸出的電壓偏差應(yīng)小于額定值的8%至10%。(2)額定輸出容量：光伏并網(wǎng)逆變器的額定輸出容

44、量表示逆變器向負載提供電力的能力,該值越大,表明逆變器帶負載能力越強;當逆變器所帶負載是非電阻性時,這時功率因數(shù)要小于1,逆變器負荷能力小于系統(tǒng)的輸出額定容量,因此良好的逆變器需要有足夠額定輸出容量以及承受過載能力。(3)逆變輸出交流電壓的穩(wěn)定度：它表征了逆變器輸出電壓的穩(wěn)壓能力。多數(shù)逆變器產(chǎn)品給出的是輸入直流電壓在允許波動范圍內(nèi)該逆變器輸出電壓的偏差百分比，通常稱為電壓調(diào)整率。高性能的逆變器應(yīng)同時給出當負載由0%100%變化時，該逆變器輸出電壓的偏差百分比，通常稱為負載調(diào)整率。性能良好的逆變器的電壓調(diào)整率應(yīng)3%，負載調(diào)整率應(yīng)6%。(4)輸出電壓失真度：系統(tǒng)逆變輸出的電壓波形是正弦波,其應(yīng)小于

45、波形的最大失真度(或稱諧波含量),一般釆用波形總失真度表示。其中,單相并網(wǎng)逆變器的輸出電壓失真度應(yīng)不大于10%。(5)輸出額定頻率：通常光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)輸出交流電額定頻率為工頻50Hz,為保持系統(tǒng)正常運行,頻率偏差應(yīng)該小于1%。(6)負載功率因數(shù)：其反映了并網(wǎng)逆變器帶非阻性負載能力,當系統(tǒng)輸出電壓波形為正弦波時,該值為0.7-0.9 (滯后),其中0.9為額定值。(7)額定輸出電流：其表示逆變器在允許負載功率因數(shù)變化范圍內(nèi)輸出的額定電流。(8)額定輸出效率：其反映了逆變器對于上級光伏電池輸出功率的轉(zhuǎn)化率,是光伏發(fā)電系統(tǒng)的一項重要經(jīng)濟技術(shù)指標?，F(xiàn)實情況下,光伏發(fā)電系統(tǒng)采用專門設(shè)計的逆變器來減少自

46、身功率耗損,以達到提高整機效率的目的。(9)保護功能：由于過電流或短路等故障很容易破壞逆變器的正常運行,因此逆變器必須要具有良好自我保護功能,這樣才能保證光伏發(fā)電系統(tǒng)正常、可靠運行。(10)起動特性：它映了逆變器在帶載情況下起動能力以及正常運行工作狀態(tài)下的動態(tài)性能,逆變器應(yīng)能夠在帶額定負載下可靠起動。一般,小型逆變器可采用軟起動方式或限流起動的方法,這樣可以做到保證逆變器的安全。(11)噪聲容限：在正常運行狀態(tài)下,逆變器中的濾波電感、散熱風扇以及變壓器等部件都會發(fā)出噪聲,要求小型逆變器的噪聲小于65dB。3.2光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)逆變器結(jié)構(gòu)的比較在太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研發(fā)過程中，所用過得單級逆

47、變器具有著結(jié)構(gòu)相對簡單、所含元件少、損耗較低、轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點，能夠有成效的降低發(fā)電成本，提高并網(wǎng)性價比。但使用單級逆變器卻對最大功率點跟蹤上的控制策略能力較弱，無法獨立進行控制操作，以至于會降低整個系統(tǒng)的輸出功率；除此之外，單級逆變器結(jié)構(gòu)不具有很好的靈活性，無法進行功能拓展，且需要較高的直流輸入，無法適應(yīng)并網(wǎng)光伏陣列模塊中較寬的直流輸入范圍。因此，為了提高并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行效率與降低系統(tǒng)開發(fā)成本，一般對光伏陣列模塊采用兩級甚至多級轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)，即通過DC-DC 變換器實現(xiàn)光伏陣列中每個光伏模塊最大功率點的跟蹤、將單個光伏模塊所得的太陽能通過 DC-AC 逆變器投入電網(wǎng)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中10

48、。普通的逆變器和用于并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器是不同的，而對于用于并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器，根據(jù)逆變器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的不同用途可以分為獨立型電源用和并網(wǎng)用兩種。根據(jù)波形調(diào)制方式不同又可分為階梯波逆變器、方波逆變器、正弦波逆變器與組合式三相逆變器。對于用于并網(wǎng)系統(tǒng)的逆變器，又可根據(jù)有無變壓器分為變壓器型逆變器與無變壓器型逆變器。而有變壓器型又可作進一步的細分，可以分為工頻型與高頻型。對于無變壓器型而言，一旦有人員不慎碰觸到了光伏側(cè)的正極或者負極，電網(wǎng)就會通過該橋臂形成閉合回路，進而對人體會造成非常大的傷害甚至會出現(xiàn)生命危險。因而，基于安全角度考慮，在某些地方，光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變器的最后一級必須要加入變壓器，才能輸

49、入電網(wǎng)。工頻型逆變器在當前并網(wǎng)系統(tǒng)中也被較為廣泛的使用，但該結(jié)構(gòu)體積大、重量大、效率較低；高頻型逆變器也是被光伏發(fā)電系統(tǒng)常用的結(jié)構(gòu)之一，與工頻型逆變器相比具有重量輕、體積小等諸多優(yōu)點，且其系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率較前者也改善很多，提升大約12%的幅度；對于DC-DC環(huán)節(jié)可以采用多種形式的拓撲結(jié)構(gòu)，通過調(diào)控連接在光伏陣列和負載之間的 DC-DC 變換器占比空間來有效實現(xiàn)最大功率點跟蹤：解耦交流能量和直流能量是通過調(diào)控DC-DC變換器的輸出電容來實現(xiàn)。該變換器輸入端的電壓受高頻開關(guān)控制影響產(chǎn)生波動變化會較小，其缺點是若無法有成效控制后一級的輸出，則并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)則會向電網(wǎng)饋入直流分量，對于這種情況，可以采用較

50、為先進的控制器或者采取優(yōu)化控制等方式有效解決這種問題。一般情況下，小型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的逆變器，特別是與光伏組件集成在一起的逆變器中多采用這種拓撲結(jié)構(gòu)，這是因為直流側(cè)電壓會因為高頻變壓器會發(fā)生較大的變比而得以有效降低11?？偟膩碚f，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器結(jié)構(gòu)的最佳結(jié)構(gòu)模式當屬兩級高頻型結(jié)構(gòu)。本節(jié)主要對幾類光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)進行對比分析，對結(jié)構(gòu)中存在的問題只進行進行淺淺的探討，由于學科知識有限等原因，對于結(jié)構(gòu)復雜、承載電流大或設(shè)備電壓大的光伏發(fā)電系統(tǒng)不再進行探討。其中，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運行效率、對于系統(tǒng)的開發(fā)成本費用與系統(tǒng)使用壽命是并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開發(fā)設(shè)計中參考的三大主要性能指標。當前，太陽能

51、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中使用的逆變器的結(jié)構(gòu)種類多種多樣，根據(jù)以往研究成果，通常將逆變器分類為高頻鏈結(jié)構(gòu)和直流鏈結(jié)構(gòu)兩種，其結(jié)構(gòu)分類比較如下圖3-2所示：圖3-2代表性的光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)分類3.2.1高頻鏈結(jié)構(gòu)高頻鏈逆變器屬高頻DC- AC變頻器，它可以放大光伏陣列模塊所產(chǎn)生的電壓，并調(diào)制其產(chǎn)生的電流，使之成為正弦波并進一步輸入電網(wǎng)12。依據(jù)圖3-3，把AC - AC轉(zhuǎn)換器與DC-AC變頻器進行連接，高頻電流從而轉(zhuǎn)換成低頻電流并進一步輸入電網(wǎng)。高頻鏈逆變器結(jié)構(gòu)需要大的電解電容和光伏陣列模塊之間并聯(lián)以實現(xiàn)各級功率間的解藕。另外，該逆變器的各級間缺乏能量緩存，因此其每級要承受雙倍的額定功率能量。因此升壓

52、若運用變壓器，會使變壓器工作在高頻。圖3-3高頻鏈逆變器的構(gòu)成與各級電流波形圖(1) 單晶體管Flyback型逆變器圖 3-4 屬于光伏并網(wǎng) Flyback 型逆變器，它的輸出二極管Dac1與輸出二極管Dac2 可以選擇忽略不計，一旦這兩個二極管被忽略，則輸出MOSFET管Sac1與輸出 MOSFET 管Sac2就意味著應(yīng)在高頻工作，并同步于主晶體管Spv；由此可以看出，盡管兩個二極管被省掉了，但是輸出晶體管的控制卻變得麻煩與困難起來13。圖3-4單晶體管Flyback高頻逆變器此結(jié)構(gòu)的缺點最主要為變壓器與主 MOSFET 管兩者均具有高電流峰值，以50kHz、160W逆變器為例，此時工作的峰

53、值電流可以達到 60A。如果主MOSFET管選擇關(guān)閉，這種狀況下變壓器二次側(cè)電壓就會產(chǎn)生反向傳輸，至變壓器原始邊。鑒于變壓器泄漏電阻以及磁電流，從而導致主 MOSFET 管關(guān)閉時產(chǎn)生一系列的過電壓。如果想要避免過電壓的產(chǎn)生，我們可以選擇 RCD、LCDD 或者主動 SC位電路，但仍不可避免電壓反向傳輸?shù)皆?。因而?Spv管道可以對電壓幅值大小進行承受：式中，N代表變壓器原副邊的變比。 如果想要進一步解決鉗位電路所具有的問題，一些文獻提出將單晶體管Flyback型替換成雙晶體管Flyback型逆變結(jié)構(gòu)。 電流通過零點，此時逆變器不具備電流注入電網(wǎng)，此時電網(wǎng)電流會相應(yīng)產(chǎn)生細微的畸變，從而使功率因

54、數(shù)較低。另外，單晶體管 Flyback 型逆變結(jié)構(gòu)下每一級的設(shè)計都應(yīng)該可以承受雙倍的額定功率能量，并使大的電解電容并聯(lián)于光伏陣列模塊從而達到各級功率之間的解藕。(2) Flyback與 Buck-Boost組合型逆變器該逆變器結(jié)構(gòu)，可以使直流端的平波電路得到增加，參考下圖 3-5，F(xiàn)lyback變換器可以不必與大的電解電容進行并聯(lián)，但此結(jié)構(gòu)的工作方式要復雜于Flyback型變換器。圖3-5大功率解耦Flyback型逆變器當一個新周期開始時，Spv導通，從而變壓器磁電流的線性得到加大；如果電流上升并達到參考電流值，晶體管Spv會選擇關(guān)斷，磁電感中的能量會被轉(zhuǎn)移至電容CDC中；一旦電容CDC被充電

55、，晶體管SDC就會被導通；SDC的體二極管被導通，則會產(chǎn)生零電壓投切。除此之外，使輸出級的一個晶體管和SDC同一時間導通。較于圖 3-4的逆變器，此種變壓器二次側(cè)具有開關(guān)頻率更高的晶體管。當二極管DPV對能量從變壓器原邊向副邊轉(zhuǎn)移進行控制時，變壓器反向傳輸會產(chǎn)生一種反向電壓。而儲能電容CDC則需要承受整個負載電流，因此逆變器就需要具有極強的抗電流紋波能力。如果晶體管關(guān)斷，變壓器自身的漏感將會產(chǎn)生電壓尖峰。因此，一般情況下可以用RCD鉗位電路進行過電壓消除。但是，由于RCD鉗位電路會對Buck-Boost轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生影響，導致逆變器無法正常工作。相較于單晶體管 Flyback型逆變器，F(xiàn)lyba

56、ck與 Buck-Boost 組合型逆變器多了直流端平波電路，因此直流輸入側(cè)的總電容得到減小，在大功率解藕得到實現(xiàn)的同時，直流端的低頻電壓紋波也得到了降低14。3.2.2直流鏈結(jié)構(gòu) 直流鏈逆變器可以利用高頻 DC-DC變換器放大光伏陣列模塊所產(chǎn)生的電壓，并利用 DC-AC逆變器對 DC-DC變換器生成的直流電流進行轉(zhuǎn)換，使之成為正弦交流電流并進一步輸入電網(wǎng)。具體見圖 3-6。 圖3-6直流鏈逆變器的結(jié)構(gòu)與電流波形若 DC-DC變換器僅僅可以放大光伏陣列模塊所產(chǎn)生的電壓，則可以僅運用小電容對直流連接的兩端進行并聯(lián)，實現(xiàn)解藕；由于這種情況下兩極間會產(chǎn)生能量緩沖，因此我們可以把 DC-DC變換器容量假設(shè)作為額定功率，DC-AC逆變器容量假設(shè)作為兩倍額定功率。若是 DC-DC變換器需要對輸出電網(wǎng)電流進行調(diào)節(jié)，就應(yīng)該把較大的電解電容并聯(lián)于光電陣列模塊兩側(cè)，因為這種情況下，兩級間就會不存在能量緩沖，因而，對每級的量都需要設(shè)定成兩倍的額定功率15。(1) 帶 Flyback 型變換器的低頻逆變器見圖 3-7，此種帶Flyback型變換器的低頻逆變器的結(jié)構(gòu)相對簡單，它的電網(wǎng)濾波器能夠從直流側(cè)轉(zhuǎn)移至電網(wǎng)側(cè)。低頻DC-AC逆變器以可控硅晶閘管作為開關(guān)器件，鑒于此種閘管的控制需要電流，因此實際操作起來具有一定的復雜性。而此種結(jié)構(gòu)則具有一系列的優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)簡單、Flybac