一種全橋式非隔離光伏并網(wǎng)逆變器

1.非隔離光伏并網(wǎng)逆變器

　　1.1光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

　　光伏發(fā)電對世界能源的貢獻逐年增大，這有目共睹。

　　IEA PVPS的數(shù)據(jù)顯示，2009年該項目成員國共安裝光伏容量6.2GW(全球安裝約7GW)，其中超過95%為并網(wǎng)系統(tǒng)，如圖1。

　　圖1光伏發(fā)電對世界能源的貢獻逐年增加

　　數(shù)據(jù)來源:IEA PVPS,International Energy Photovoltaic Power Systems Programme

　　1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏電池陣列和并網(wǎng)逆變器組成(如圖2)。其中并網(wǎng)逆變器對發(fā)電系統(tǒng)的性能和成本起著重要的決定作用。

　　按照是否帶變壓器，并網(wǎng)逆變器可以分為隔離型和非隔離型，包括：工頻隔離并網(wǎng)逆變器、高頻隔離并網(wǎng)逆變器、非隔離并網(wǎng)逆變器(單級式和多級式)等。

　　工頻隔離并網(wǎng)逆變器(如圖3)具有電氣隔離、消除電流直流分量等優(yōu)點，但體積重量大、價格高，只有94%—96%的系統(tǒng)效率。

　　高頻隔離并網(wǎng)逆變器(如圖4)具有電氣隔離、體積、重量、成本降低等優(yōu)勢，但系統(tǒng)效率只有90%—95%。

　　非隔離并網(wǎng)逆變器分為單級式非隔離并網(wǎng)逆變器和兩級式非隔離并網(wǎng)逆變器。單級式非隔離并網(wǎng)逆變器適合更高PV電壓和功率;而兩級式非隔離并網(wǎng)逆變器適合寬電壓范圍的PV陣列，它們都具有98.8%的最高效率，體積小、重量輕、成本低，但其缺點是電池板和電網(wǎng)之間出現(xiàn)電氣連接。

　　圖2光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

　　圖3工頻隔離并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)圖

　　電氣連接為漏電流提供了流通路徑，是高效率的非隔離光伏并網(wǎng)逆變器應(yīng)用的最大障礙。漏電流問題會產(chǎn)生寄生電容150nF/kWp，引起開關(guān)頻率共模電壓源。目前大多采用電路結(jié)構(gòu)SPWM調(diào)制的策略。

　　圖4高頻隔離并網(wǎng)逆變器

　　2.非隔離并網(wǎng)逆變器常用電路拓撲

　　過去，我們常采用雙極性SPWM調(diào)制的全橋并網(wǎng)逆變器(圖5為其拓撲結(jié)構(gòu))，因為其效率不高，常應(yīng)用在小功率場合，而且沒有專利壁壘。

　　圖5雙極性SPWM調(diào)制的全橋并網(wǎng)逆變器的拓

　　這里我們要介紹幾種具有專利的拓撲結(jié)構(gòu)。

　　2.1 Sunways公司的專利拓撲(圖6)

　　單相兩級式系列：AT 2700/3000/3600/4500/5000：

　　單相單級式系列：NT 2500/3700/4200/5000;

　　三相兩級式系列：Three-phase IxIT 10000/11000/12000。

　　圖6 Sunways公司的專利拓撲

　　2.2 SMA公司的專利拓撲(圖7)

　　單相兩級式系列：SB3000TL/4000TL/5000TL;

　　單相單級式系列：SMC6000TL /7000TL /8000TL

　　/9000TL /10000TL /11000Tlo

　　圖7SMA公司的專利拓撲

　　2.3半橋型拓撲

　　二電平SPWM半橋無專利壁壘，因而被廣泛采用;此外，還有單極性SPWM三電平半橋。