ZHCAET2A October   2020  – December 2024

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2太阳能串式逆变器
    1. 2.1 直流/直流 MPPT 的功率级
    2. 2.2 电池端口直流/直流的功率级
    3. 2.3 用于单相直流/交流的功率级
    4. 2.4 三相直流/交流功率级
  6. 3未来技术和趋势
  7. 4总结
  8. 5参考资料
  9. 6修订历史记录

用于单相直流/交流的功率级

逆变器功率级保持双向,以实现从直流链路到电网兼容交流电源的功率转换,反之亦然。先进的串式逆变器往往通过锁相环 (PLL) 随时与电网连接并与电网同步。逆变器或 PFC 级可分为两大类,即电网是单相还是三相。单相进一步决定了器件是分相(日本、美国等地区为 110VRMS)还是 230VRMS(欧洲、ROA 等地区)的额定值。

并网逆变器的额外任务是将振幅、频率和相位与由多个源和负载组成的现有电网同步。它还需要解决在电网出现任何故障(如停电、断电、过压等)时检测并将自身与电网隔离的问题。这称为防孤岛保护。

当今的串式逆变器在成本和功率密度方面都具有竞争力,一般都不需要变压器。无变压器的串式逆变器为返回电流提供了低阻抗路径。由于 PV 表面暴露在接地屋顶或附近的其他表面上方,因此这种漏电流是 PV 应用中众所周知的挑战。表面积较大会导致 PV 电池板与接地之间的杂散电容值较高,在潮湿环境或雨天,杂散电容可能高达 200nF/kWp。当转换器的共模电压没有得到很好的缓解时,这种寄生电容会导致高共模电流流入系统,并可能导致 EMI 和电网电流失真等问题。可以发现,需要通过所用拓扑来解决安全和残余电流检测 (RCD) 方面的问题。因此,所选的相应拓扑需要解决该问题。

 单相直流/交流级方框图图 2-4 单相直流/交流级方框图

图 2-4 表示 TIDA-010938 中存在的基于 HERIC 的直流/交流转换器拓扑。当仅 FET Q6、Q7、Q8、Q9 运行且不使用 Q10 和 Q11 时,也可以将其配置为 H 桥模式。对于逆变器级,可使用各种由正弦 PWM 调制的降压衍生非隔离式拓扑。其中包括适用于单相的拓扑,例如支持双极调制的两级 H 桥、支持单极调制的三级 H 桥、HERIC 和图腾柱(TIDA-010933,它是额定功率为 1.6kW 的逆变器级)。TIDA-010938 展示了额定功率高达 4.6kW 的逆变器级,可配置为单极、双极和基于 HERIC 的转换器。表 2-1 列出了每个系统的优势和挑战。

表 2-1 单相直流/交流拓扑的优势和挑战
3L H 桥单极 2L H 桥双极 3L 图腾柱 3L HERIC
优势
  • 控制方案简单
  • 4 个开关
  • 2 PWM
  • 更小的无源器件
  • 低 THD
  • 均匀的损耗分布
  • fripple = 2xfpwm
  • 控制方案简单
  • 4 个开关
  • 1 PWM
  • 均匀的损耗分布
  • 低共模噪声
  • fripple = fpwm
  • 4 个开关
  • 可通过 1 个 PWM 实现
  • fripple = fpwm
  • 低 THD
  • 低 EMI
  • 小型无源器件
  • 低共模噪声
  • fripple = fpwm
挑战
  • 高共模抑制比 (EMI)
  • 高共模噪声
  • 最大的无源器件
  • 效率更低
  • 过零时的复杂控制
  • 高共模抑制比 (THD)
  • 高共模噪声
  • 损耗分布不均匀
  • 复杂控制方案
  • 6 个开关
  • 损耗分布不均匀
  • 3 PWM