1、,第5章 光伏陣列最大功率點跟蹤,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,光伏陣列輸出特性具有非線性特征，并且其輸出受光照強度、環(huán)境溫度和負載情況影響。在一定的光照強度和環(huán)境溫度下，光伏電池可以工作在不同的輸出電壓，但是只有在某一輸出電壓值時，光伏電池的輸出功率才能達到最大值，這時光伏電池的工作點就達到了輸出功率電壓曲線的最高點，稱之為最大功率點(Maximum Power Point，MPP)。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，要提高系統(tǒng)的整體效率，一個重要的途徑就是實時調(diào)整光伏電池的工作點，使之始終工作在最大功率點附近，這一過程就稱之為最大

2、功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking，MPPT)。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,目 錄 5.1 光伏陣列輸出特性 5.2 恒電壓控制 5.3 最大功率點跟蹤控制 5.4 現(xiàn)代最大功率點跟蹤方法 5.5 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓撲與MPPT技術(shù),Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,5.1 光伏陣列輸出特性,硅光伏電池的理想電路模型,等效電路如圖所示。它相當于一個電流為Iph的恒流源與一只正向二極管并聯(lián)。流過二極管的正向電流在光伏電池中成為暗

3、電流Id ，流過負載的電流為I。Rsh為旁路電阻，Rs為串聯(lián)電阻,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,負載電流I,暗電流Id,旁路電流Ir,光生電流Iph,反向電流Io,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,光伏陣列輸出伏安特性,若干單個光伏電池串并聯(lián)組成光伏陣列，簡化假設(shè)后光伏陣列的輸出滿足下式：,串聯(lián)的光伏陣列模型,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,不同單個光伏電池等效電路參數(shù)值,Ecological

4、ly Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,串聯(lián)光伏陣列(兩個電池)等效電路參數(shù)值,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,光照強度分別為1000W/m2、950W/m2、900W/m2、850W/m2，溫度為25時，單個光伏電池的輸出特性曲線,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,光照強度分別為1000W/m2、950W/m2、900W/m2、850W/m2，溫度為25時，單個光伏電池的輸出特性曲線,Ecologically Econo

5、mically Creatively,PHOTOVOLTAIC,溫度分別為20、40、60、80、100 ，當光照強度為1000Wm2時單個光伏電池的輸出電壓電流特性。,開路電壓Uoc隨溫度升高而降低，而短路電流Isc將隨溫度升高而略有增加。,影響光伏陣列輸出特性的因素,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,溫度分別為20、40、60、80、100 ，當光照強度為1000Wm2時單個光伏電池的輸出電壓功率特性。,最大輸出功率Pm和Um將隨溫度升高而降低,Ecologically Economically Creatively,PHO

6、TOVOLTAIC,光伏電池在不同溫度下參數(shù)變化曲線,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,5.2 恒電壓控制CVT,恒電壓控制的原理與實現(xiàn),當忽略溫度效應(yīng)時，硅型光伏陣列的輸出特性如圖所示,光伏陣列在不同光照強度下的最大功率輸出點a、b、c、d和e總是近似在某一個恒定的電壓值Um附近。,直接匹配負載特性曲線L,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,假如曲線L為負載特性曲線，a、b、c、d和e為相應(yīng)光照強度下直接匹配時工作點。顯然，如果采用直接匹配，其陣列的輸出功率比較小

7、。為了彌補阻抗失配帶來的功率損失，可以采用恒定電壓(CVT：Constant Voltage Tracking)控制策略，在光伏陣列和負載之間通過一定的阻抗變換，使得系統(tǒng)成為一個穩(wěn)壓器，即陣列的工作點總穩(wěn)定在Um附近。這樣，不但簡化了整個控制系統(tǒng)，還可以保證它的輸出功率接近最大功率輸出點。 在一定的條件下，恒定電壓(CVT)控制策略不但可以得到比直接匹配更高的功率輸出，還可以用來簡化和近似最大功率點跟蹤(MPPT)控制。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,恒電壓控制的不足 在同樣的光照強度下，最大功率點還會受到溫度的影響，如果仍

8、然采用恒定電壓跟蹤控制策略，陣列的輸出功率將會偏離最大功率輸出點，產(chǎn)生比較大的功率損失。特別是在有些情況下，光伏陣列的結(jié)溫升高比較明顯，導(dǎo)致陣列的伏安曲線與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的工作電壓可能不存在交點，那么系統(tǒng)將會產(chǎn)生振蕩。對于那些一年四季或者每天晨午溫差比較大的地區(qū)，溫度對整個光伏陣列的輸出將會產(chǎn)生比較大的影響，如果仍然采用CVT控制策略就只能通過降低系統(tǒng)的效率來保證其穩(wěn)定性。 采用CVT代替MPPT控制，由于其良好的可靠性和穩(wěn)定性，目前在光伏系統(tǒng)中仍被較多使用。隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)中數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用，CVT方法逐漸被新方法取代。,Ecologically Economically Creativ

9、ely,PHOTOVOLTAIC,改進的CVT算法 為克服季節(jié)、早晚時間以及天氣情況和環(huán)境溫度變化對系統(tǒng)造成的影響，在CVT算法的基礎(chǔ)上可以采取以下幾種折衷解決方法： 手工調(diào)節(jié)：通過手動調(diào)節(jié)電位器按季節(jié)給定不同的Umax，這種方法使用較少，需要人工維護。 根據(jù)溫度查表調(diào)節(jié)：事先將特定光伏陣列在不同溫度下測得的最大功率點電壓Umax值儲存在控制器中，實際運行時，控制器根據(jù)檢測光伏陣列的溫度，通過查表選取合適的Umax值。 參考電池方法：在光伏發(fā)電系統(tǒng)中增加一塊與光伏陣列相同特性的較小的光伏電池模塊，檢測其開路電壓，按照固定系數(shù)計算得到當前最大功率點電壓Umax，這種方法可以在近似CVT的控制成本

10、下得到接近MPPT的控制效果。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,5.3 最大功率點跟蹤控制,1MPPT算法的原理 最大功率點跟蹤控制(MPPT)策略實時檢測光伏陣列的輸出功率，采用一定的控制算法預(yù)測當前工況下陣列可能的最大功率輸出，通過改變當前的阻抗情況來滿足最大功率輸出的要求。,應(yīng)當相應(yīng)的調(diào)整負載阻抗以保證系統(tǒng)在光照強度發(fā)生變化、光伏電池的結(jié)溫發(fā)生變化的情況下仍然運行在最大功率點。,MPPT算法分析示意圖,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,2MPPT與CVT算

11、法的比較,多云天氣條件下進行實驗2h ，采用CVT策略的光伏陣列的端電壓穩(wěn)定在67V左右；而采用MPPT策略的光伏陣列的端電壓變化范圍比較大。這是MPPT策略隨天氣情況跟蹤光伏陣列最大功率點的結(jié)果，它的目標不是穩(wěn)定端電壓而是最大限度提高輸出功率。,CVT光伏陣列端電壓波形,MPPT光伏陣列端電壓波形,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,光伏陣列輸出功率(CVT),光伏陣列輸出功率(MPPT),兩圖的縱軸范圍都是從60235W。由于天氣情況變化比較劇烈，兩圖中光伏陣列輸出功率都有較劇烈的變化。比較兩圖，可以看出采用MPPT控制策略，

12、在曲線的每一個時間點上都能夠獲得比CVT控制策略更大的功率。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,兩條曲線是前兩圖中功率的積分曲線，到了兩個小時，MPPT獲得了300Wh的能量，CVT獲得了275Wh的能量。MPPT比CVT多獲得了25Wh的能量，也就是對于光伏陣列光電轉(zhuǎn)換的控制，MPPT比CVT高9。,光伏陣列輸出能量比較,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,3經(jīng)典MPPT算法的穩(wěn)態(tài)特性分析,由光伏陣列在不同光照強度下的輸出功率電壓特性可以看到，每條曲線都存在著一個

13、最大功率輸出點，并且這個最大功率點在當前的光照條件下是惟一的。在實際應(yīng)用系統(tǒng)中采用的“上山法”正是利用了最大功率點dP/dU=0的特性。先對光伏陣列的輸出電壓和電流進行連續(xù)的采樣，并將每次采樣的一組電壓電流數(shù)據(jù)相乘折合成功率值，然后減掉上一次采樣得到的功率值，即為功率差分值。當功率達到最大值時滿足下式:,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,則當UI時，即可近似認為達到最大功率點，這樣就構(gòu)成了最經(jīng)典的一階差分算法。 在實際的應(yīng)用系統(tǒng)中，需要對光伏陣列的輸出電壓和電流進行連續(xù)采樣。例如，為了避免一些不可預(yù)測的干擾，將每次采樣的電壓和電

14、流數(shù)據(jù)進行多點平均得到一組電壓電流數(shù)據(jù)，并且減掉上一次平均得到的電壓和電流值，即可得到電壓和電流差分值，分別記作dI(k)和dU(k)，即,電流功率差分值,電壓功率差分值,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,分別計算I(k)和U(k) 。,可以通過比較I(k)和U(k)的大小來確定光伏陣列的工作區(qū)域。 如果I(k)=U(k) ，滿足最大功率點的必要條件，保持系統(tǒng)有功功率即可； 如果I(k)U(k) ，則說明陣列輸出功率增大的方向為電壓增加而電流減小的方向，必須降低系統(tǒng)有功輸出才能使得系統(tǒng)重新工作在最大功率點上； 如果I(k)U(k

15、) ，則說明光伏陣列輸出功率增加的方向為電流增加而電壓減少的方向，必須增加系統(tǒng)有功輸出才能使得系統(tǒng)重新工作在最大功率點上。,電壓功率差分值,電流功率差分值,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,MPPT上山算法框圖,算法框圖中，Uref代表系統(tǒng)輸出有功指令，C代表輸出有功變化的步長。每次對多點采樣值進行平均，比較判定之后確定當前的工作頻率并輸出相應(yīng)的控制指令為一個控制循環(huán)。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,根據(jù)以上的算法分析: 當兩種功率差分值相等時，可以認為外部狀

16、態(tài)沒有改變，系統(tǒng)仍然工作在最大功率點； 當電壓功率差分值大于電流功率差分值時，說明當前的光照強度有所減弱或者由于溫度升高導(dǎo)致陣列的輸出功率下降，應(yīng)該相應(yīng)地降低系統(tǒng)輸出有功以滿足陣列最大功率輸出的要求。 當電流功率差分值大于電壓功率差分值時，說明當前的光照強度有所增強，應(yīng)該相應(yīng)地增加系統(tǒng)輸出有功使得光伏陣列總能以最大的功率輸出。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,4MPPT算法的動態(tài)特性分析,利用上述方法，其最大功率點追蹤的軌跡應(yīng)為最大功率點軌跡曲線附近擺動的折線如圖所示。,MPPT電流軌跡,MPPT功率軌跡,Ecological

17、ly Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,光伏并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定區(qū)域分析示意圖,值得注意的是，對于電壓型逆變器負載來說，其輸入電壓降低的時候，電流反而增大，呈現(xiàn)恒功率特性。這種負載特性將導(dǎo)致光伏陣列的較低電壓輸出區(qū)域即電流源特性區(qū)域成為不穩(wěn)定工作區(qū)。圖示與A點具有相等功率的工作點B和C兩處，其中C點為不穩(wěn)定工作點，B點為穩(wěn)定工作點。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,光照強度出現(xiàn)某一負面小干擾時，母線電壓即光伏陣列輸出電壓將會降低、電流增加，由于光伏電源的近似恒電流特性，即使微小的電流增加也會導(dǎo)致

18、母線電壓的急劇降低，并且電流的增加變化率相比于電壓降低的變化率要小的多。電壓的進一步降低又將引起電流的進一步增加，從而形成正反饋。直至系統(tǒng)保護動作而停止工作。因而，位于最大功率點軌跡左側(cè)區(qū)域內(nèi)的點均為系統(tǒng)的不穩(wěn)定工作點。 相反，假設(shè)系統(tǒng)已經(jīng)工作在B點，此時光照強度出現(xiàn)某一負面小干擾，此時母線電壓即光伏陣列輸出電壓將會降低，那么光伏陣列的工作點會沿著功率增加的方向滑動。顯然，這個功率增加的方向是沿B點向左的方向，即電壓略微減小而電流明顯增加的方向。電流的增大可以補償這部分的電壓損失。系統(tǒng)穩(wěn)定。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,因

19、此，對于只有電壓型逆變器負載的光伏發(fā)電系統(tǒng)來說，它的穩(wěn)定工作區(qū)域只能位于最大功率點軌跡的右半?yún)^(qū)域。也就是說，上述的“上山”在每條功率曲線上的方向都是自右向左爬升的，它的活動軌跡在第一象限內(nèi)只占據(jù)最大功率點軌跡的右半部分。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,5改進的MPPT算法,經(jīng)典MPPT算法可以自主的動態(tài)尋優(yōu)，但在電壓型逆變器負載情況時，表現(xiàn)出穩(wěn)定性較差的缺點，因此需要對這種算法進行修正。 在上面的分析中，已經(jīng)指出CVT算法具有較好的穩(wěn)定性，利用它的這個優(yōu)點，將其與MPPT算法結(jié)合，可以改進經(jīng)典MPPT算法，例如，電壓變化速率

20、受限的MPPT算法(Voltage Variety Speed Limited Maximum Power Point Tracking，VVSL-MPPT)。 VVSL-MPPT算法的核心思想，是對MPPT算法控制過程中的直流母線電壓變化速率進行監(jiān)控，控制光伏陣列端電壓在一定范圍內(nèi)變化，防止系統(tǒng)的崩潰。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,具體控制方法為：在VVSL-MPPT的控制中，控制量ImA*每一步變化的方向和大小均是可控的。 ImA*變化的方向仍由dP/dU來決定，而變化步長 ImA*的大小，則由光伏陣列端電壓變化的電壓

21、變化速率dU來決定。在不同的電壓變化速率dU范圍內(nèi)， ImA*的大小均是不同的。,VVSL-MPPT算法控制模型,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,通過這種變步長的設(shè)計，使得光伏陣列工作點在進入恒流源區(qū)域時，能夠快速的返回恒壓源區(qū)，從而使工作點動態(tài)地穩(wěn)定在最大功率點附近的一個電壓范圍內(nèi)。 VVSL-MPPT算法對經(jīng)典MPPT算法的反饋環(huán)節(jié)進行了校正，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。從本質(zhì)上講，這種控制方法，相當于在MPPT控制的外環(huán)增加一個類似于CVT的具有一定帶寬的穩(wěn)壓控制環(huán)節(jié)，將MPPT動態(tài)輸出效率高的優(yōu)點和CVT穩(wěn)定性好的優(yōu)點結(jié)合起來

22、，實現(xiàn)系統(tǒng)高效而穩(wěn)定的輸出。其中，類CVT環(huán)節(jié)的帶寬是系統(tǒng)根據(jù)電壓變化速率計算自動得到的，使用中無需根據(jù)光伏陣列參數(shù)人為設(shè)定帶寬。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,使用電力電子仿真軟件PSIM6.0，建立基于VVSL-MPPT算法控制的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)模型，進行仿真實驗。,標準光照、常溫條件下仿真結(jié)果,光照突變條件下仿真結(jié)果,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,仿真結(jié)果說明：在外界條件突變的情況下，無直流穩(wěn)壓環(huán)節(jié)的光伏發(fā)電系統(tǒng)通過VVSL-MPPT算法控制，可以迅速尋

23、取系統(tǒng)新的最大功率點，并穩(wěn)定運行于此點，系統(tǒng)具有很好的動態(tài)特性。從仿真波形可以看出，隨光照、溫度條件的變化，光伏陣列最大功率點不斷變化。光伏發(fā)電系統(tǒng)可以穩(wěn)定、實時地追蹤最大功率點。在追蹤過程中，在光照變化情況下，系統(tǒng)仍能穩(wěn)定、快速的跟蹤最大功率點，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能均較優(yōu)異。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,5.4 現(xiàn)代最大功率點跟蹤方法,1干擾觀測法,干擾觀測法(Perturb & Observe Algorithms，P&O)是目前實現(xiàn)MPPT常用的方法之一。其原理是每隔一定的時間增加或者減少電壓，并觀測其后的功率變化方向

24、，來決定下一步的控制信號。這種控制算法一般也采用功率反饋，即使用兩個傳感器對直流母線電流及其兩端的電壓分別采樣。這種控制方法雖然算法簡單，且易于硬件實現(xiàn)，但是響應(yīng)速度很慢，只適用于那些光照強度變化非常緩慢的場合。而且穩(wěn)態(tài)情況下，這種算法會導(dǎo)致光伏陣列的實際工作點在最大功率點附近小幅振蕩，因此會造成一定的功率損失；而光照發(fā)生快速變化時，跟蹤算法可能會失效，判斷得到錯誤的跟蹤方向。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,擾動觀測法的流程圖,如果采用較大的步長進行“干擾”，這種跟蹤算法可以獲得較快的跟蹤速度，但達到穩(wěn)態(tài)后的精度相對較差，較

25、小的步長則正好相反。,通過比較干擾周期前后光伏陣列的輸出功率，如果輸出功率增加，那么繼續(xù)按照上一周期的方向繼續(xù)“干擾”過程，如果檢測到輸出功率減小，則改變“干擾”的方向。這樣，光伏陣列的實際工作點就能逐漸接近當前最大功率點，最終在其附近的一個較小范圍往復(fù)達到穩(wěn)態(tài)。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,擾動觀測法的優(yōu)點： 模塊化控制回路。 跟蹤方法簡單，實現(xiàn)容易。 對傳感器精度要求不高。 擾動觀測法的缺點： 只能在光伏陣列最大功率點附近振蕩運行，導(dǎo)致一定 功率損失。 跟蹤步長對跟蹤精度和響應(yīng)速度無法兼顧。 在特定情況下會出現(xiàn)判斷錯誤

26、情況。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,2 電導(dǎo)增量法 電導(dǎo)增量法(Incremental Conductance)也是MPPT控制常用的算法之一。通過光伏陣列P-U曲線可知最大值Pmax處的斜率為零，所以有,即當輸出電導(dǎo)的變化量等于輸出電導(dǎo)的負值時，光伏陣列工作在最大功率點。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,電導(dǎo)增量法的控制流程圖,Un、In為檢測到當前電壓、電流值 Ub、Ib為上一控制周期的采樣值,Ecologically Economically Cre

27、atively,PHOTOVOLTAIC,電導(dǎo)增量法通過比較光伏陣列的電導(dǎo)增量和瞬間電導(dǎo)來改變控制信號。這種控制算法同樣需要對光伏陣列的電壓和電流進行采樣。電導(dǎo)增量法控制精確，響應(yīng)速度比較快，適用于大氣條件變化較快的場合。最大的優(yōu)點是在光照強度發(fā)生變化時，光伏陣列輸出電壓能以平穩(wěn)的方式跟蹤其變化，而且穩(wěn)態(tài)的振蕩也比擾動觀測法小。但是對硬件的要求特別是傳感器的精度要求比較高，系統(tǒng)各個部分響應(yīng)速度都要求比較快，因而整個系統(tǒng)的硬件造價也會比較高。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,3 模糊邏輯控制,由于太陽光照強度的不確定性、光伏陣列

28、溫度的變化、負載情況的變化以及光伏陣列輸出特性的非線性特征，要實現(xiàn)光伏陣列最大功率點的準確跟蹤需要考慮的因素是很多的。針對這樣的非線性系統(tǒng)，使用模糊邏輯控制(Fuzzy Logic Control)方法進行控制，可以獲得比較理想的效果。 使用模糊邏輯方法進行光伏系統(tǒng)的MPPT控制，具有較好的動態(tài)特性和精度，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,在光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用模糊邏輯方法實現(xiàn)MPPT控制，可以通過DSP比較方便地執(zhí)行，其中控制器的設(shè)計主要包括以下幾方面內(nèi)容： 確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量。 歸納和

29、總結(jié)模糊控制器的控制規(guī)則。 確定模糊化和反模糊化的方法。 選擇論域并確定有關(guān)參數(shù)。,模糊邏輯控制流程圖,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,4其他MPPT方法,除了上述幾種常用的MPPT方法，還有其他多種方法可以實現(xiàn)光伏陣列的最大功率點跟蹤，包括滯環(huán)比較法、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制法、最優(yōu)梯度法等，它們實現(xiàn)MPPT控制的基本原理都是類似的，但具體實現(xiàn)方法各有差別。 滯環(huán)比較法：在光照強度快速變化時并不跟隨快速移動工作點，而是在光照強度達到比較穩(wěn)定后再跟蹤到最大功率點，可以減小擾動觀測法較大的擾動損失和避免誤判現(xiàn)象。 最優(yōu)梯度法：一種以梯度法

30、(Gradient Method)為基礎(chǔ)的多維無約束最優(yōu)化問題的數(shù)值計算方法。它的基本思想是選取目標函數(shù)的正梯度方向作為每步迭代的跟蹤方向，逐步逼近函數(shù)的最大值。該方法運算簡單，有著令人滿意的結(jié)果。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,5.5 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓撲與MPPT技術(shù),采用不同的MPPT控制方法，不僅要通過比較得到各種方法的優(yōu)劣，還需要根據(jù)實際應(yīng)用場合選取適合光伏系統(tǒng)拓撲以及負載特性的最優(yōu)算法。本節(jié)將討論集中式與分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，通過分析各種情況下光伏系統(tǒng)的拓撲情況、負載特性等因素，得到對MPPT控制的優(yōu)化選取策略。 光伏

31、系統(tǒng)中的并網(wǎng)逆變器的基本功能: 當光伏電池輸出在較大范圍內(nèi)變化時，能始終以盡可能高的效率將光伏電池輸出的低壓直流電轉(zhuǎn)化成與電網(wǎng)匹配的交流電流送入電網(wǎng)。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,大部分并網(wǎng)逆變器都采用了全橋結(jié)構(gòu)的主回路拓撲。換相方式主要有兩種，分別是 并網(wǎng)換相(grid-commutated)和使用高頻逆變電路的自換相(self-commutated)方法 。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,并網(wǎng)換相需要在逆變?nèi)珮蛑半娏鞑ㄐ我呀?jīng)整形成正弦半波。 自換相

32、方式則一般采用PWM調(diào)制或Bang-Bang控制。 光伏并網(wǎng)發(fā)電拓撲結(jié)構(gòu)主要有單級式、兩級式、多級式幾種。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,1單級式并網(wǎng)逆變器拓撲,雙向回掃逆變器(Bi-directional Fly-back Inverter，BDFB),Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,單級并網(wǎng)逆變器必須能在一個功率變換環(huán)節(jié)實現(xiàn)升壓、最大功率點跟蹤、DC/AC逆變以及光伏電池和電網(wǎng)之間的電隔離。系統(tǒng)組成得到簡化，其代價是控制算法復(fù)雜。 雙向回掃逆變器主回路具

33、有雙向電流導(dǎo)通能力，該逆變器可以保持輸出電流的連續(xù)狀態(tài)。這種拓撲的缺點在于光伏電池母線電容上的紋波電壓較大，需要更大的母線電容。 還有一類單級并網(wǎng)逆變器拓撲，采用全橋逆變后通過工頻變壓器直接接電網(wǎng)。由于使用了工頻變壓器，而且光伏電池母線和電網(wǎng)之間沒有能量解耦環(huán)節(jié)，一般認為這種拓撲的效率較低。,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,工頻變壓器形式單級并網(wǎng)逆變器,Ecologically Economically Creatively,PHOTOVOLTAIC,2兩級式并網(wǎng)逆變器拓撲,兩級式并網(wǎng)逆變器拓撲是采用較多的主回路拓撲結(jié)構(gòu)。如果逆變器是自換相的，通過在DCDC變換后高壓直流母線上并聯(lián)一個電容，可以很好的實現(xiàn)能量解耦。主回路兩級一般分為軟開關(guān)DCDC變換環(huán)節(jié)和自換相或電