Ｚ源型光伏并網(wǎng)逆變器研究

摘 要：介紹并分析源型光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)及其工作原理。基于并網(wǎng)逆變器源阻抗網(wǎng)絡(luò)的特殊性質(zhì)，為改善輸出波形質(zhì)量，減少并網(wǎng)電流諧波，系統(tǒng)省略傳統(tǒng)逆變橋臂的死區(qū)設(shè)定，通過控制逆變橋臂的直通矢量占空比實現(xiàn)光伏陣列輸出電壓的升壓功能。利用Matlab對逆變器控制系統(tǒng)運行控制模式進行仿真，仿真結(jié)果證明理論分析的正確性和有效性。

關(guān)鍵詞：源型逆變器；光伏并網(wǎng)；源阻抗網(wǎng)絡(luò)；直通矢量；占空比

Research on -Source Grid-connected Photovoltaic Inverter

PAN Jian，HUI Jing，MA haobiao，HAO Ran

(Jiangnan University，Wuxi，214122，China

Abstract：The paper introduces the topology and analyses the operating principle of -source grid-connected photovoltaic inverter.Based on the special characters of -source impedance network in the inverter，the deadtime setting of bridge arm is elided which decreases the grid-connected current harmonics and improves the quality of output waveforms.The boost function of output voltage of the photovoltaic arrays is achieved by controlling the through vector duty ratio of bridge arm.The system is simulated in Matlab，the waves of simulation accord with the theoretical analysis.

eywords：-source inverter;grid-connected photovoltaic;-source impedance network;through vector;duty ratio

1 引 言

太陽能作為一種新興綠色能源，以其永不枯竭、無污染、不受地域資源限制等優(yōu)點，正得到迅速的推廣應(yīng)用^［1］。近二，三十年來，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)得到了持續(xù)的發(fā)展，戶用分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為太陽能利用的主要方式之一^［2］。并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心部件和關(guān)鍵技術(shù)，并網(wǎng)逆變器不僅可以將光伏陣列發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，而且可以對交流電的頻率、電壓、電流、相位等進行控制以實現(xiàn)與電網(wǎng)的并聯(lián)功能。傳統(tǒng)的電壓源型逆變器（VSI）由于理論上的局限性，要求直流側(cè)的電壓高于交流側(cè)，因此需在光伏陣列和逆變器之間增加直流升壓環(huán)節(jié)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。采用源型光伏并網(wǎng)逆變器可以使交流側(cè)輸出電壓高于直流側(cè)輸入電壓^［3］，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)計。此外新型逆變器開關(guān)信號不需要設(shè)定死區(qū)，可有效減少輸出正弦波失真，并網(wǎng)電流的低諧波性，可顯著減少對電網(wǎng)的污染^［4］。本文在介紹源型光伏并網(wǎng)逆變器（VMSPVGI）拓撲結(jié)構(gòu)并分析其工作原理的基礎(chǔ)上，采用有別于傳統(tǒng)PWM控制技術(shù)的無開關(guān)死區(qū)的PWM控制策略，改善逆變器輸出電流的質(zhì)量。利用Matlab軟件對新的控制策略進行仿真驗證，仿真結(jié)果證明理論分析的正確性和有效性。