光伏逆變器主電路及電力電子器件

本文闡述了太陽能光伏發(fā)電逆變器的三種主電路形式，結(jié)合光伏發(fā)電逆變器主電路結(jié)構(gòu)特點，論述了用于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的功率半導體器件特性。

        1.光伏發(fā)電逆變器主電路

　　太陽能電池一般是電壓源，因此逆變器的主電路采用電壓型，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)用逆變器的三種主電路形式如圖1所示。圖1（a）是采用工頻變壓器主電路形式，采用工頻變壓器使輸入與輸出隔離，主電路和控制電路簡單。為了追求效率，減少空載損耗，工頻變壓器的工作磁通密度選得比較低，因此重量大，約占逆變器的總重量的50％左右，逆變器外形尺寸大，是最早的一種逆變器主要形式。

　　

 

圖1逆變器主電路圖

        圖1（b）是高頻變壓器主電路形式，采用高頻變壓器使輸入與輸出隔離，體積小，重量輕。主電路分為高頻逆變和工頻逆變兩部分，比較復(fù)雜，是20世紀90年代比較流行的主電路方式。

圖1(b)

　　圖1（c）是無變壓器主電路形式，不采用變壓器進行輸入與輸出隔離，只要采取適當措施，同樣可保證主電路和控制電路運行的安全性，體積最小，重量輕，而且效率高，成本也較低。主電路包括升壓部分和采用高頻SPWM的逆變部分，比工頻變壓器主電路形式要復(fù)雜，但是適應(yīng)輸入直流電壓范圍寬，有利于與太陽能電池進行匹配。盡管由于天氣等因素使太陽能電池輸出電壓發(fā)生變化，但有了升壓部分，可以保證逆變部分輸入電壓比較穩(wěn)定。將成為今后主要的主電路流行方式。

圖1(c)

　　為了使無變壓器主電路形式安全運行，必須采取一定的技術(shù)措施首先要使太陽能電池對地電壓保持穩(wěn)定；其次，為了防止太陽能電池接地造成主電路損壞，應(yīng)檢測太陽能電池正極和負極的接地電流（通過零相互感器），如果不平衡電流超過規(guī)定值，說明太陽能電池有可能接地，接地保護立即動作，切斷主電路輸出，停止工作。由于無變壓器主電路形式?jīng)]有變壓器對輸入與輸出隔離，因此逆變器輸入端的太陽能電池的正負極不能直接接地，輸出的單相三線制中性點接地，因太陽能電池面積大，對地有等效電容存在（正極等效電容和負極等效電容）。該等效電電容將在工作中出現(xiàn)充放電電流，其低頻部分有可能使供電電路中的漏電開關(guān)誤動作而造成停電，其高頻部分將通過配電線路對其它用電設(shè)備造成電磁干擾，而影響其它用電設(shè)備正常工作。對這種對地等效電容電流必須在主電路加電感L1與電容C1組成的濾波器進行抑制，特別是抑制高頻部分。而工頻部分，可以通過控制逆變器開關(guān)方式來消除。當然在太陽能電池與主電路之間，還應(yīng)當設(shè)置共模濾波器，防止對太陽能電池的電磁干擾。

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