一種連續(xù)導電模式的反激式并網(wǎng)逆變器設計

姚福林 陶家園 程章格 胡永貴

摘？要：按功率等級可將光伏逆變器分成兩種：分布式逆變器和集中式逆變器。其中，基于反激拓撲結(jié)構(gòu)的（Flyback Converter）的逆變器具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度較高、輸入輸出電氣隔離等優(yōu)點，因此廣泛應用于分布式光伏并網(wǎng)逆變器中。本文首先對反激式光伏并網(wǎng)逆變器進行了原理分析，分析了反激式DC-AC逆變器3種不同工作模式；設計了一種連續(xù)導電模式的反激式DC-AC逆變器，包括逆變器參數(shù)以及閉環(huán)控制策略；最后對設計的反激式DC-AC逆變器進行MATLAB/Simulink仿真和實驗驗證，證明了所設計的反激式DC-AC逆變器可正常運行且符合并網(wǎng)標準要求。

關鍵詞：光伏并網(wǎng)；反激式；逆變器

0 引言

由于全球人口增長及工業(yè)化程度快速推進，導致能源需求逐年快速增長[1]。太陽能因為具備清潔、存量巨大、可再生、易獲取等優(yōu)點成為新能源領域的研究熱點[2]。太陽能發(fā)電由光伏板和并網(wǎng)逆變器兩部分組成，其中并網(wǎng)逆變器作為太陽能發(fā)電的核心部件成為廣大科研機構(gòu)研究的重點對象[3]。按功率等級可將光伏逆變器分成兩種：分布式逆變器和集中式逆變器[4]。相比集中式光伏并網(wǎng)逆變器，分布式光伏并網(wǎng)逆變器可靠性高、MPPT效率高、擴展靈活、安裝方便，因此分布式逆變器應用廣泛。

根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)分類，分布式光伏并網(wǎng)逆變器可分為推挽式、全橋式、半橋式及反激式等拓撲類型。其中，基于反激拓撲結(jié)構(gòu)的逆變器具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度較高、輸入輸出電氣隔離等優(yōu)點，因此這種拓撲結(jié)構(gòu)在光伏并網(wǎng)逆變器中得到廣泛應用[5]。反激轉(zhuǎn)換器的工作模式可分為：斷續(xù)導電模式（Discontinuous Conduction Mode，DCM）、臨界導電模式（Boundary Conduction Mode，BCM）[6]及連續(xù)導電模式（Continuous Conduction Mode，CCM）。本文首先分析了反激式DC-AC逆變器三種不同工作模式，然后設計了一種連續(xù)導電模式的反激式DC-AC逆變器，設計了逆變器參數(shù)以及閉環(huán)控制策略；最后對設計的反激式DC-AC逆變器進行MATLAB/Simulink仿真和實驗驗證，證明了所設計的反激式DC-AC逆變器可正常運行且符合并網(wǎng)標準要求。

1 反激式光伏并網(wǎng)逆變器原理分析

1.1 反激式DC- DC轉(zhuǎn)換器工作原理分析

3 實驗驗證

基于前文理論與仿真分析，本文設計的反激式DC-AC逆變器實驗樣機額定并網(wǎng)功率為250 W。樣機核心控制器為STM32F207VET6，采用Agilent E4360A模擬光伏電池輸出曲線。

圖8所示為本文設計的連續(xù)導電模式的反激式DC-AC逆變器輸出功率為250 W時的并網(wǎng)電流和反激轉(zhuǎn)換器的輸出電壓波形。樣機的輸入電壓為37.4 V，如圖所示并網(wǎng)電流的峰值為1.6 A，輸出電壓的峰值為310 V。樣機在額定并網(wǎng)功率時，轉(zhuǎn)換效率為94.5%，總并網(wǎng)諧波畸變率THD為3.58%，符合中國質(zhì)量認證中心并網(wǎng)標準。

4 總結(jié)

本文首先對反激式光伏并網(wǎng)逆變器進行原理分析，分析了反激式DC-AC逆變器三種不同工作模式；然后設計了一種連續(xù)導電模式的反激式DC-AC逆變器，設計了逆變器參數(shù)及閉環(huán)控制策略；最后對設計的反激式DC-AC逆變器進行MATLAB/Simulink仿真和實驗驗證，證明了所設計的反激式DC-AC逆變器可正常運行且符合并網(wǎng)標準要求。

參考文獻：

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[6] ZHANG Z，CHEN M，GAO M，et al.An optimal control method for grid-connected photovoltaic micro-inverter to improve the efficiency at light-load condition[C].Energy Conversion Congress and Exposition （ECCE），2011 IEEE：19-224.

[7] 張超，何湘寧.短路電流結(jié)合擾動觀察法在光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制中的應用[J].中國電機工程學報，2006， 26（20）： 98-102.