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光伏并网逆变器（用于光伏发电系统的设备）

次浏览 | 更新时间：2023-05-20

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光伏并网逆变器

用于光伏发电系统的设备

我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电，如我国西北地区使用较多的太阳能用户照明系统以及远离电网的微波站供电系统均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载直流电压的不同（如12V、14V、24V、48V等），很难实现系统的标准化和兼容性，特别是民用电力，由于大多为交流负载，以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。

基本信息

中文名	光伏并网逆变器
功能	将太阳电池发出的电能给蓄电池充电
运用领域	光伏发电
特点	较高的效率等

介绍

为太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池发电、小型水力发电等各种可再生能源发电系统提供各种完美的电源变换和接入方案，主要应用于可再生能源并网发电系统、离网型村落供电系统和户用电源系统，并可为电网延伸困难的地区通信、交通、路灯照明等提供电力。

另外，光伏发电最终将实现并网运行，这就必须采用成熟的市场模式，今后交流光伏发电系统必将成为光伏发电的主流。

这里主要介绍两级式光伏并网逆变器仿真，一般来说主要应用于分布式发电，微电网多采用PQ控制，下垂控制，以及虚拟同步机控制，后续再介绍。

这两个仿真是之前做项目的时候搭建的，根据功率大小不同搭建了两种控制模型，都是双闭环控制，两个控制环的PI参数均以调节至最佳。两种控制下逆变器的输出电流波形的畸变率都很小，THD1%左右，母线电压可以保持稳定

下面是具体控制策略，大功率采用的是PQ控制，具体控制策略是并网参考功率P、Q与逆变器实际输出的功率相减经过PI控制器得到并网电流参考电流id 和iq，电流内环采用PI控制，调制用的SVPWM，滤波器使用LCL滤波。

小功率三相并网逆变器采用基于母线电压外环控制，具体控制策略是，采用电压电流双闭环控制。外环是母线电压环，采用PI控制，稳定母线电压，内环就是解耦控制，PI控制器跟踪参考电流，然后经过SPWM调制，输出触发脉冲,这里我仿真设置了个扰动，为了观测控制系统的稳定性，在0.4s光照强度下降至500，然后系统的输出，在经过很小的波动后就稳定了，效果很优！具体可以看下面仿真图。

光伏并网逆变器

定义

1.要求具有较高的效率。由于太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。

2.要求具有较高的可靠性。光伏发电系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热、过载保护等。

3.要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化，蓄电池虽然对太阳电池的电压具有重要作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V蓄电池，其端电压可在10V～16V之间变化，这就要求逆变器必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压的稳定。

4.在中、大容量的光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐波分量，高次谐波将产生附加损耗，许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高的要求，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免与公共电网的电力污染，也要求逆变器输出正弦波电流。

工作原理

逆变器将直流电转化为交流电，若直流电压较低，则通过交流变压器升压，即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变器，由于直流母线电压较高，交流输出一般不需要变压器升压即能达到220V，在中、小容量的逆变器中，由于直流电压较低，如12V、24V，就必须设计升压电路。

光伏并网逆变器

中、小容量逆变器一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种，推挽电路，将升压变压器的中性插头接于正电源，两只功率管交替工作，输出得到交流电力，由于功率晶体管共地边接，驱动及控制电路简单，另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。

全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点，功率晶体管调节输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。由于该电路具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地，因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。另外，为防止上、下桥臂发生共同导通，必须设计先关断后导通电路，即必须设置死区时间，其电路结构较复杂。

功能作用

由dc/dc转换提升或降低输入的电压，调节其输出以实现最大的效率。在经过一些附加的电压缓冲之后，左侧电桥中通常由18～20khz的开关频率，把dc电压转换为ac电压。一般来说，单相h桥是dc/ac级的常见配置，但是，也可以采用三相和其他配置。最后，通过低通滤波器产生用于并网光伏发电系统的正弦交流电输出。

控制电路

简介

上述几种逆变器的主电路均需要有控制电路来实现，一般有方波和正弦波两种控制方式，方波输出的逆变电源电路简单，成本低，但效率低，谐波成份大。正弦波输出是逆变器的发展趋势，随着微电子技术的发展，有PWM功能的微处理器也已问世，因此正弦波输出的逆变技术已经成熟。

方波输出的逆变器

1.方波输出的逆变器多采用脉宽调制集成电路，如SG3525，TL494等。实践证明，采用SG3525集成电路，并采用功率场效应管作为开关功率元件，能实现性能价格比较高的逆变器，由于SG3525具有直接驱动功率场效应管的能力并具有内部基准源和运算放大器和欠压保护功能，因此其外围电路很简单。

正弦波输出的逆变器

2.正弦波输出的逆变器控制集成电路，正弦波输出的逆变器，其控制电路可采用微处理器控制，如INTEL公司生产的80C196MC、摩托罗拉公司生产的MP16以及MI－CROCHIP公司生产的PIC16C73等，这些单片机均具有多路PWM发生器，并可设定上、下桥臂之间的死区时间，采用INTEL公司80C196MC实现正弦波输出的电路，80C196MC完成正弦波信号的发生，并检测交流输出电压，实现稳压。电路输出端一般采用LC电路滤除高频波，得到纯净的正正弦波。

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