10kW三相光伏并网逆变器设计(2)
4.1.3功率开关管的选择37
4.2三相光伏并网系统的仿真分析38
4.3本章小结43
5总结与展望45
致谢..47
参考文献48
1 绪论1.1光伏发电的发展背景资源是社会进步所必须的物质条件，社会的不断进步离不开充足的资源供应。随着以化石能源为主的可利用能源的日渐枯竭， 化石燃料带来的环境污染和能源供应安全等问题的出现，寻求新能源和可再生能源越来越受到国际社会的重视[1]。光伏是一种清洁的可再生资源，光伏发电是国家大力发展的新兴产业，具有节能环保、低碳、可持续等优点，光伏行业的发展备受关注。世界光伏发电技术不断进步，光伏发电的规模也在迅速扩张，在不久的未来，光伏发电必然会取代传统发电成为主要的能源供应。光伏行业的发展要以提高企业创新为核心，同时还需要国家优惠政策的支持[2]，目前许多国家都对光伏发电产业实施优惠政策， 企业也加快了对不同类型并网逆变器的研究。
1.2 光伏并网逆变器组成及其分类1.2.1 光伏并网逆变器的组成逆变器按照对电能利用方式的不同分成并网和离网逆变器。 两中逆变器应用场所不同，并网逆变器主要实现电能回馈电网，需要根据网侧电压幅值和相位时刻保持同步；离网逆变器将电能直接接负载，输出电能由负载的大小调整。本文主要研究并网逆变器的工作原理，其组成框图如图 1.1 所示。并网逆变器由光伏阵列、逆变器、电网三部分组成，通过并网逆变器把光伏电池产生的能量回馈到电网中。
1.2.2 光伏并网逆变器的分类并网逆变器按照组成不同主要有两种：隔离型和非隔离型[3]。变压器可以切断直流注入，起到电气隔离的效果。具体详细分类关系如图1.2 所示，接下来主要按此分类方法讨论不同结构的逆变器性能。逆变器 多级非隔离型光伏并网逆变器 单级非隔离型光伏并网 非隔离型变器 高频隔离型光伏并网逆变器 工频隔离型光伏并网逆 隔离型光伏并网逆变器图 1.2光伏并网逆变器的分类(1) 工频隔离型逆变器的组成将光伏电池输出的直流电逆变为工频交流电， 最后将电能通过变压器升压输入电网，此种逆变器可以做到很好的电气隔离。如图 1.3 所示，其主要由光伏阵列、逆变器、变压器、电网构成。隔离变压器能够防止人直接碰到光伏阵列造成触电，安全性能高；此外，它能够切断直流分量注入电网，并且抑制变压器饱和。除了可以减少电网带来的冲击以外，还具有控制方便的特点。缺点是体型巨大，且比较重，增加了运输、安装难度[4]。图 1.3 工频隔离型逆变器随着逆变技术的发展，为了克服上面的缺点，同时又能够保持隔离型的优点，所以采用高频取代工频变压器便发展起来。(2) 高频隔离型逆变器的组成高频型逆变器在网侧通过高频变压器实现电能回馈， 这是与工频逆变器的主要区别。高频型逆变器组成如图1.4 所示，在网侧采用交交整流把高频电流转化成工频电流实现并网。基本工作原理如下：将直流电逆变成高频交流电，最后借助变频实现高频转变成与电网幅值相等的 50Hz交流然后实现并网，具有较小体积和质量。图 1.4 高频隔离型逆变器(3) 单级非隔离型逆变器组成如图 1.5 所示，将输出的直流电直接逆变实现并网，保持逆变的电流频率始终为50Hz。单级式逆变器需要直流侧产生很高的电压，才能实现直流侧直接耦合并网，对逆变器的绝缘要求更高，并且会造成绝缘击穿发生短路故障。单级式型同样具有组成简单、容易控制的特点，所以本文逆变器采用此种拓扑结构[5]。由于没有工频变压器， 直流侧电压容易流入网侧， 造成电能污染， 所以必须在网侧装滤波装置进行滤波。图 1.5 单级非隔离型并网逆变器(4) 多级非隔离型逆变器图 1.6 多级非隔离型逆变器如图 1.6 所示功率转换主要是斩波电路、整流电路多级变换器级联组成，由于缺少隔离变压器会有少量直流电压注入电网，同时直流侧和网侧没有任何隔离，直流侧和接地处发生共模电流。另外由于它可以做的体积小、质量小等优点，已经广泛用于并网逆变器的设计中。