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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,章,光伏逆变器的结构与原理,光伏逆变器是实现光伏能量转换的核心，它对光伏发电系统稳定、安全、可靠、高效的运行起着决定性的作用，因此了解光伏逆变器的结构和工作原理对光伏逆变器的设计十分重要。,第3章 光伏逆变器的结构与原理 光伏逆变器是,3.1,光伏逆变器的结构,光伏逆变器可分为独立和并网型两种，它们又可分为方波逆变器、阶梯波逆变器和正弦波逆变器。逆变器根据是否使用变压器可以划分成有变压器型逆变器和无变压器型逆变器。逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力，一般含有升压电路和逆变桥电路。升压电路将光伏电池板的不规则输出电压升高到所需的稳定直流电压，为后级逆变电路提供稳定的直流母线电压。,3.1 光伏逆变器的结构 光伏逆变器可分为独,3.1.1,光伏发电系统的基本构成,图3-1 可调度式光伏发电系统的结构框图,3.1.1 光伏发电系统的基本构成图3-1 可调度式光伏,3.1.1,光伏发电系统的基本构成,图3-2 不可调度式光伏并网发电系统,3.1.1 光伏发电系统的基本构成图3-2 不可调度式光,3.1.1,光伏发电系统的基本构成,图3-3（1） 逆变器4种结构的原理框图,a）集中式逆变器 b）集成式逆变器,3.1.1 光伏发电系统的基本构成图3-3（1） 逆变器,3.1.1,光伏发电系统的基本构成,图3-3（2） 逆变器4种结构的原理框图,c）串行逆变器 d）多重串行逆变器,3.1.1 光伏发电系统的基本构成图3-3（2） 逆变器,3.1.1,光伏发电系统的基本构成,逆变器,指标,集,中 式,集,成 式,串,型,多重串联型,MPPT,集中式,独立式,独立式,独立式,功率等级,MW,500W,2kW,MW,系统可扩充性,不可扩充,不可扩充,不可扩充,可扩充,直流母线,需要,不需要,不需要,需要,效率,低,较低,高,高,是否容错,无,有,无,有,单位功率生产成本,较低,高,较低,较低,表3-1 4种逆变器结构的特性,3.1.1 光伏发电系统的基本构成 逆变,3.1.2,光伏发电系统的运行模式,1,独立运行模式,3,混合型运行模式,2,并网运行模式,3.1.2 光伏发电系统的运行模式1独立运行模式3混合,3.1.3,光伏逆变器的电路结构,图3-5 工频光伏逆变器的基本结构,3.1.3 光伏逆变器的电路结构图3-5 工频光伏逆变器,3.1.3,光伏逆变器的电路结构,图3-6 高频光伏逆变器的基本结构,3.1.3 光伏逆变器的电路结构图3-6 高频光伏逆变器,3.1.3,光伏逆变器的电路结构,图3-7 非隔离型的基本结构,a) 单级型 b) 多级型,3.1.3 光伏逆变器的电路结构 图3,3.1.3,光伏逆变器的电路结构,图3-8 多DC/DC（MPPT）、单逆变系统结构,3.1.3 光伏逆变器的电路结构图3-8 多DC/DC（,3.1.4,光伏逆变器的主要技术指标,1,输出电压的稳定度,2,输出电压的波形失真度,3,额定输出频率,4,负载功率因数,5,逆变器效率,6,额定输出电流,7,保护措施,8,起动特性,9,噪声,3.1.4 光伏逆变器的主要技术指标1输出电压的稳定度2,3.2,光伏逆变器的基本工作原理,逆变器主要由晶体管、MOS晶体管、IGBT等开关器件构成，通过有规则地使开关器件重复开-关（ON-OFF），从而实现直流输入到交流输出。当然，这样单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波形并不实用。一般需要采用高频脉宽调制（High Pulse Width Modulation, HPWM），使靠近正弦波两端的电压宽度变窄，正弦波中央的电压宽度变宽，并在半周期内始终让开关器件按一定频率朝一个方向动作，这样就形成一个脉冲序列（拟正弦波），然后让脉冲通过简单的滤波器输出正弦波。要使逆变器的输出满足要求，还需要在逆变器的控制中采用闭环控制。在独立型的逆变器中，负载变化时，需要输出电压稳定。在并网逆变器中，逆变器需要实现对电网电压锁相跟踪。,3.2 光伏逆变器的基本工作原理 逆变器主要,3.2.1,单相逆变器,图,3-9,单相推挽式逆变器的拓扑,图,3-10,电路驱动波形,图,3-11,输出电压、电流波形,1,推挽式逆变器,3.2.1 单相逆变器图3-9 单相推挽式逆变器的拓扑图,3.2.1,单相逆变器,图,3-12,半桥式逆变电路的拓扑,2,半桥式逆变器,图,3-13,半桥型逆变器的工作波形,3.2.1 单相逆变器图3-12 半桥式逆变电路的拓扑2,3.2.1,单相逆变器,3,单相全桥逆变器,图,3-14,单相全桥逆变电路拓扑,图,3-15,全桥输出电压、电流波形,3.2.1 单相逆变器3单相全桥逆变器图3-14 单相,3.2.2,输出电压的调节方法,1,移相调压法,图3-16 移相控制原理,3.2.2 输出电压的调节方法1移相调压法图3-16,3.2.2,输出电压的调节方法,2,脉宽调节法,图3-17 脉宽调节的控制波形,3.2.2 输出电压的调节方法2脉宽调节法图3-17,3.2.3,三相逆变器,1,三相电压型逆变器,图,3-18,三相电压型逆变器的基本电路,图,3-19,驱动脉冲波形,3.2.3 三相逆变器1三相电压型逆变器图3-18 三,3.2.3,三相逆变器,1,三相电压型逆变器,图3-20 各相输出的波形,3.2.3 三相逆变器1三相电压型逆变器图3-20 各,3.2.3,三相逆变器,2,三相电流型逆变器,图3-22 三相电流型逆变器的电路结构,3.2.3 三相逆变器2三相电流型逆变器图3-22 三,
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