一種連續(xù)導(dǎo)電模式的反激式并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)

姚福林 陶家園 程章格 胡永貴

摘？要：按功率等級(jí)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?fù)浣Y(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(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于分布式光伏并網(wǎng)逆變器中。本文首先對(duì)反激式光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)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(shè)計(jì)了一種連續(xù)導(dǎo)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(duì)設(shè)計(jì)的反激式DC-AC逆變器進(jìn)行MATLAB/Simulink仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了所設(shè)計(jì)的反激式DC-AC逆變器可正常運(yùn)行且符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

關(guān)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(jìn)，導(dǎo)致能源需求逐年快速增長[1]。太陽能因?yàn)榫邆淝鍧崱⒋媪烤薮蟆⒖稍偕⒁撰@取等優(yōu)點(diǎn)成為新能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[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(jī)構(gòu)研究的重點(diǎn)對(duì)象[3]。按功率等級(jí)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(kuò)展靈活、安裝方便，因此分布式逆變器應(yīng)用廣泛。

根據(jù)拓?fù)浣Y(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?fù)漕愋汀Ｆ渲校诜醇ね負(fù)浣Y(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(diǎn)，因此這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在光伏并網(wǎng)逆變器中得到廣泛應(yīng)用[5]。反激轉(zhuǎn)換器的工作模式可分為：斷續(xù)導(dǎo)電模式（Discontinuous Conduction Mode，DCM）、臨界導(dǎo)電模式（Boundary Conduction Mode，BCM）[6]及連續(xù)導(dǎo)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(shè)計(jì)了一種連續(xù)導(dǎo)電模式的反激式DC-AC逆變器，設(shè)計(jì)了逆變器參數(shù)以及閉環(huán)控制策略；最后對(duì)設(shè)計(jì)的反激式DC-AC逆變器進(jìn)行MATLAB/Simulink仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了所設(shè)計(jì)的反激式DC-AC逆變器可正常運(yùn)行且符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

基于前文理論與仿真分析，本文設(shè)計(jì)的反激式DC-AC逆變器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)額定并網(wǎng)功率為250 W。樣機(jī)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(shè)計(jì)的連續(xù)導(dǎo)電模式的反激式DC-AC逆變器輸出功率為250 W時(shí)的并網(wǎng)電流和反激轉(zhuǎn)換器的輸出電壓波形。樣機(jī)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(jī)在額定并網(wǎng)功率時(shí)，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(rèn)證中心并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

4 總結(jié)

本文首先對(duì)反激式光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)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(shè)計(jì)了一種連續(xù)導(dǎo)電模式的反激式DC-AC逆變器，設(shè)計(jì)了逆變器參數(shù)及閉環(huán)控制策略；最后對(duì)設(shè)計(jì)的反激式DC-AC逆變器進(jìn)行MATLAB/Simulink仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了所設(shè)計(jì)的反激式DC-AC逆變器可正常運(yùn)行且符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

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