光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)合肥工業(yè)大學(xué)能源研究所蘇建徽

1、光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)內(nèi)容提要一、光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式分布式二、光伏逆變器主電路拓?fù)鋯蜗喙夥孀兤魅喙夥孀兤魅?、光伏逆變器主要技術(shù)四、光伏逆變器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)一、光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式優(yōu)點(diǎn)：成本低、可靠性高、系統(tǒng)調(diào)度管理方便。缺點(diǎn)：開(kāi)關(guān)頻率低、噪音大、電流紋波大、陣列組合效率損失。光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)一、光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式特點(diǎn)：陣列組合效率高缺點(diǎn)：成本較高。光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)

2、展趨勢(shì)一、光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式特點(diǎn)：陣列組合效率高、故障維修方便、噪音小、生產(chǎn)方便。缺點(diǎn)：占地面積、光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)一、光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)一、光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中式光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)一、光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布式光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)一、光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布式光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)一、光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也有相關(guān)拓?fù)溲芯?，但不適于光伏發(fā)電系統(tǒng)直流串聯(lián)交流串聯(lián)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技

3、術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)二、光伏逆變器主電路拓?fù)涔夥孀兤髦麟娐吠負(fù)?、單相光伏逆變器2、三相光伏逆變器光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)二、光伏逆變器主電路拓?fù)?、單相光伏逆變器非隔離型單相光伏逆變器隔離型單相光伏逆變器光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1 1、單相光伏逆變器、單相光伏逆變器1.1 1.1 非隔離型單相光伏逆變器非隔離型單相光伏逆變器特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、但單極spwm時(shí)，共模電壓較高。二、光伏逆變器主電路拓?fù)鋒4h4逆變器逆變器光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1 1、單相光伏逆變器、單相光伏逆變器1.1 1.1 非隔

4、離型單相光伏逆變器拓?fù)浞歉綦x型單相光伏逆變器拓?fù)鋒5h5逆變器逆變器特點(diǎn)：增加一開(kāi)關(guān)t5，沒(méi)有共模電壓，提高系統(tǒng)效率。二、光伏逆變器主電路拓?fù)涔夥孀兤骷夹g(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1 1、單相光伏逆變器、單相光伏逆變器1.1 1.1 非隔離型單相光伏逆變器非隔離型單相光伏逆變器h6h6逆變器逆變器特點(diǎn)：減小共模電壓。二、光伏逆變器主電路拓?fù)涔夥孀兤骷夹g(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1 1、單相光伏逆變器、單相光伏逆變器1.2 1.2 非隔離型單相光伏逆變器非隔離型單相光伏逆變器二、光伏逆變器主電路拓?fù)渖蠘虮郯l(fā)射極開(kāi)路型拓?fù)渖蠘虮郯l(fā)射極開(kāi)路型拓?fù)涮攸c(diǎn)：減小輸出濾波

5、電路的損耗。適應(yīng)無(wú)功負(fù)載的逆變拓?fù)溥m應(yīng)無(wú)功負(fù)載的逆變拓?fù)涮攸c(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)雙向功率流動(dòng)。光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1 1、單相光伏逆變器、單相光伏逆變器1.1 1.1 非隔離型單相光伏逆變器非隔離型單相光伏逆變器boostboost逆變電路逆變電路二、光伏逆變器主電路拓?fù)潆p模式雙模式boostboost逆變電路逆變電路特點(diǎn)：高壓輸入時(shí)，提高效率。特點(diǎn)：增加光伏陣列電壓范圍。光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1 1、單相光伏逆變器、單相光伏逆變器1.1 1.1 非隔離型單相非隔離型單相( (三相三相) )光伏逆變器光伏逆變器二、光伏逆變器主電路拓?fù)鋷?/p>

6、共模電流抑制方法帶共模電流抑制方法光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1 1、單相光伏逆變器、單相光伏逆變器1.21.2隔離型單相光伏逆變器隔離型單相光伏逆變器圖圖1 1 帶工頻變壓器拓?fù)鋷Чゎl變壓器拓?fù)涮攸c(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電氣隔離、體積較大、可靠性高。二、光伏逆變器主電路拓?fù)涔夥孀兤骷夹g(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1 1、單相光伏逆變器、單相光伏逆變器1.21.2隔離型單相光伏逆變器隔離型單相光伏逆變器（a）高頻變壓器至于dc/ac變換器中二、光伏逆變器主電路拓?fù)洌╞）高頻變壓器至于dc/dc變換器中特點(diǎn)：體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率等級(jí)不高。光伏逆變器技術(shù)

7、及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1 1、單相光伏逆變器、單相光伏逆變器1.2 1.2 微型光伏逆變器微型光伏逆變器二、光伏逆變器主電路拓?fù)浣诲e(cuò)反激式結(jié)構(gòu)交錯(cuò)反激式結(jié)構(gòu)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)2 2、三相光伏逆變器、三相光伏逆變器2.1 2.1 兩電平三相光伏逆變器兩電平三相光伏逆變器三相光伏逆變電路三相光伏逆變電路二、光伏逆變器主電路拓?fù)涔夥孀兤骷夹g(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)2 2、三相光伏逆變器、三相光伏逆變器2.2 2.2 三電平三相光伏逆變器三電平三相光伏逆變器npcnpc三電平三電平拓?fù)渫負(fù)鋍onergyconergy三電平拓

8、撲三電平拓?fù)鋜b-igbt conergyrb-igbt conergy三三電平拓?fù)潆娖酵負(fù)涠?、光伏逆變器主電路拓?fù)涔夥孀兤骷夹g(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)2 2、三相光伏逆變器、三相光伏逆變器2.2 2.2 三電平三相光伏逆變器三電平三相光伏逆變器二、光伏逆變器主電路拓?fù)涔夥孀兤骷夹g(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)三、光伏逆變器主要技術(shù)光伏逆變器主要技術(shù) 電流波形控制電流波形控制 有功無(wú)功控制有功無(wú)功控制 并網(wǎng)群控技術(shù)并網(wǎng)群控技術(shù) 最大功率跟蹤控制最大功率跟蹤控制 孤島效應(yīng)孤島效應(yīng)系統(tǒng)的各種保護(hù)措施系統(tǒng)的各種保護(hù)措施電磁兼容電磁兼容(emc)技術(shù)技術(shù)光伏逆變器技術(shù)

9、及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)三、光伏逆變器主要技術(shù)1、電流波形控制、電流波形控制 abc靜止坐標(biāo)靜止坐標(biāo)pi控制控制 dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)pi控制控制 濾波電路的設(shè)計(jì)，濾波電路的設(shè)計(jì)，lcl等。等。 pr控制控制 重復(fù)重復(fù)控制控制注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：1）線路噪聲對(duì)各變量采樣精度影響。）線路噪聲對(duì)各變量采樣精度影響。2）電感非線性、抗共模電路、）電感非線性、抗共模電路、pwm死區(qū)等對(duì)電流控制效果的影響死區(qū)等對(duì)電流控制效果的影響。光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)三、光伏逆變器主要技術(shù)2、有功無(wú)功控制、有功無(wú)功控制有功功率控制能根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)指令控制其有功功率

10、輸出，確保逆變器最大輸出功率及功率變化率不超過(guò)電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)的給定值。光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)三、光伏逆變器主要技術(shù)2、有功無(wú)功控制、有功無(wú)功控制電壓/無(wú)功調(diào)節(jié)應(yīng)具備根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓水平調(diào)節(jié)無(wú)功輸出，參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的能力，其調(diào)節(jié)方式、參考電壓、電壓調(diào)差率等參數(shù)可由電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程設(shè)定。1、如何保證無(wú)功功率的控制精度和響應(yīng)速度？2、本機(jī)響應(yīng)可以很快，但系統(tǒng)是否可以？光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)三、光伏逆變器主要技術(shù)3、并網(wǎng)群控技術(shù)并網(wǎng)群控技術(shù) 多機(jī)群控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)容量較小的并網(wǎng)逆變器的并聯(lián)運(yùn)行；特點(diǎn)：特點(diǎn)：不同的日照強(qiáng)度下，由主控系統(tǒng)發(fā)

11、出統(tǒng)一指令，啟動(dòng)不同數(shù)量的并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的發(fā)電效率最優(yōu)。 多機(jī)并聯(lián)的方式多機(jī)并聯(lián)的方式各各光伏陣列輸入獨(dú)立，各逆變器輸出并聯(lián)掛網(wǎng)。光伏陣列輸入獨(dú)立，各逆變器輸出并聯(lián)掛網(wǎng)。 優(yōu)點(diǎn)：逆變器控制較為簡(jiǎn)單，與單機(jī)控制相比無(wú)區(qū)別 缺點(diǎn)：沒(méi)有實(shí)現(xiàn)陣列和系統(tǒng)的最大效率利用。各各光伏陣列的直流輸出并聯(lián)為總輸入，各并網(wǎng)逆變器輸出并聯(lián)掛網(wǎng)。光伏陣列的直流輸出并聯(lián)為總輸入，各并網(wǎng)逆變器輸出并聯(lián)掛網(wǎng)。 優(yōu)點(diǎn)：以最佳發(fā)電效率為目標(biāo)的優(yōu)化控制，含有多種控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 缺點(diǎn)：逆變器的控制較為復(fù)雜。組合效率損失，mppt綜合效率可能低。光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)三、光伏逆變器主

12、要技術(shù)4、最大功率跟蹤控制最大功率跟蹤控制 恒定電壓控制法（cvt） 擾動(dòng)觀察法（p&o） 電導(dǎo)增量法（inccond）1）mppt的追蹤速度與精度的矛盾，如何解決？2）動(dòng)靜態(tài)mppt效率，如何評(píng)價(jià)？光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)三、光伏逆變器主要技術(shù)5、孤島識(shí)別孤島識(shí)別 被動(dòng)式檢測(cè)：電網(wǎng)阻抗特征變化、并網(wǎng)電壓電流關(guān)系特征等。 主動(dòng)式檢測(cè)：無(wú)功擾動(dòng)、主動(dòng)頻率偏移等。技術(shù)難點(diǎn)：分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島識(shí)別光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)三、光伏逆變器主要技術(shù)6、系統(tǒng)的各種保護(hù)措施系統(tǒng)的各種保護(hù)措施 過(guò)/欠壓保護(hù) 過(guò)/欠頻保護(hù) 恢復(fù)并網(wǎng)保護(hù)

13、 過(guò)流保護(hù) 防反放電保護(hù) 極性反接保護(hù) 過(guò)載保護(hù) 低電壓穿越：零電壓穿越時(shí)的無(wú)功電流控制低電壓穿越：零電壓穿越時(shí)的無(wú)功電流控制光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)三、光伏逆變器主要技術(shù)7、電磁兼容電磁兼容(emc)技術(shù)技術(shù)電網(wǎng)對(duì)逆變器干擾電壓閃變，電氣噪聲，浪涌、高頻分量等。逆變器對(duì)于電網(wǎng)干擾電流諧波，電壓波動(dòng)、電壓閃變、無(wú)功功率、電網(wǎng)阻抗、干擾疊加等。逆變器對(duì)于其他用電設(shè)備干擾傳導(dǎo)干擾，空間輻射干擾等。光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)三、光伏逆變器主要技術(shù)7、電磁兼容電磁兼容(emc)技術(shù)技術(shù)應(yīng)對(duì)電磁兼容問(wèn)題應(yīng)對(duì)電磁兼容問(wèn)題: 隔離變壓器 emi濾

14、波器 控制算法 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 正確良好接地光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)光伏逆變器技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)四、光伏逆變器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)四、光伏逆變器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)逆變器拓?fù)洌耗孀兤魍負(fù)洌? 1、趨向于采用三電平結(jié)構(gòu)，模塊化并聯(lián)。、趨向于采用三電平結(jié)構(gòu)，模塊化并聯(lián)。2 2、廣泛采用新型半導(dǎo)體功率器件，提高效率，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。、廣泛采用新型半導(dǎo)體功率器件，提高效率，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。3 3、微型光伏并網(wǎng)逆變器在諧振軟開(kāi)關(guān)、電路拓?fù)浞矫嬗羞M(jìn)一步、微型光伏并網(wǎng)逆變器在諧振軟開(kāi)關(guān)、電路拓?fù)浞矫嬗羞M(jìn)一步發(fā)展，并提高效率。發(fā)展，并提高效率。4 4、高頻隔離型并網(wǎng)結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到關(guān)注。、高頻隔離型并網(wǎng)結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到關(guān)注。 光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：1 1、集中型單機(jī)大功率與組串型多機(jī)組合并存。、集中型單機(jī)大功率與組串型多機(jī)組合并存。2 2、微型并網(wǎng)逆變器在國(guó)內(nèi)分布式發(fā)電系統(tǒng)中逐步受到歡迎并占、微型并網(wǎng)逆變器在國(guó)內(nèi)分布式發(fā)電系統(tǒng)中逐