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独立/并网双工模式下光伏逆变系统的设计实现(1)

针对目前光伏逆变系统工作模式的单一性,提出一种独立/并网双工模式逆变系统。主电路采用隔离型全桥DC/DC变换器构建前级,使用移相PWM零电压转换(ZVS)控制;采用全桥逆变器构建后级,使用单极性倍频SPWM。在主电路拓扑基础上,研究了各部分的控制方法,给出逆变时不同工作模式下的控制框图,并采用前馈控制方法对其进行改进。提出了一种基于芯片UTC4053的电路切换方法来实现并网和独立两种工作模式的转换。最后研制出一个1kW的实验样机来验证方案的可行性。

引言

逆变系统作为光伏发电核心,目前基本是独立或并网工作运行。若将两者有效结合,则可进一步拓展系统应用范围,简化结构,减少投资。此处提出一种独立/并网双工模式逆变系统。该系统通过隔离型全桥DC/DC变换器构建前级,采用高频变压器减小系统体积,使用移相PWMZVS控制方法降低开关损耗;通过全桥DC/AC逆变器构建后级,采用单极性倍频SPWM方法,加强消除和抑制谐波,提高系统效率。在此基础上,分析了各部分的控制方式,对两种工作模式下的逆变控制方法做出改进。最后提出一种新型的电路切换方法,用以实现工作模式的转换。

系统主电路拓扑

此处采用两级式结构,能实现电气隔离,且控制灵活简单。图1示出主电路拓扑。

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工作过程分为两步:

(1)前级隔离型全桥DC/DC变换器将变化低压直流输入提升至400V的稳定高压直流输出。

该部分一方面利用开关管结电容和变压器漏感实现电路ZVS,以此减小开关损耗,提高系统效率;另一方面增加隔直电容来解决因开关管特性不一致,而使变压器初级产生直流分量,从而导致的偏磁问题。

(2)后级全桥逆变器将400V的稳定高压直流输入逆变为220V/50Hz的正弦交流输出。

该部分通过单极性倍频SPWM方式以较低的开关频率实现2倍等效开关频率,以此降低开关损耗,且有助于消除谐波,提高电能输出质量。当并网开关打开时,系统独立运行,给负载供电;当开关闭合时,系统并网运行,输出馈入电网。

来源:电源网
投稿联系:陈女士 13693626116   QQ: 1831213786
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