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小功率光伏并网逆变器控制系统设计

导读: 人类在解决能源问题,实现可持续发展时,只能依靠科技进步,大规模地开发利用可再生洁净能源。太阳能具有储量大、普遍存在、利用经济、清洁环保等优点,因此太阳能的利用越来越受到人们的广泛重视,成为理想的替代能源。

  1 引言

  21世纪,人类将面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战。在有限资源和保护环境的双重制约下能源问题将更加突出,这主要体现在:①能源短缺;②环境污染;③温室效应。因此,人类在解决能源问题,实现可持续发展时,只能依靠科技进步,大规模地开发利用可再生洁净能源。太阳能具有储量大、普遍存在、利用经济、清洁环保等优点,因此太阳能的利用越来越受到人们的广泛重视,成为理想的替代能源。文中阐述的功率为200W太阳能光伏并网逆变器,将太阳能电池板产生的直流电直接转换为220V/50Hz的工频正弦交流电输出至电网

  2 系统工作原理及其控制方案

  2.1 光伏并网逆变器电路原理

  太阳能光伏并网逆变器的主电路原理图如图1所示。在本系统中,太阳能电池板输出的额定电压为62V的直流电,通过DC/DC变换器被转换为400V直流电,接着经过DC/AC逆变后就得到220V/50Hz的交流电。系统保证并网逆变器输出的220V/50Hz正弦电流与电网的相电压同步。

 

图1 电路原理框图

  2.2 系统控制方案

  图2为光伏并网逆变器的主电路拓扑图,此系统由前级的DC/DC变换器和后级的DC/AC逆变器组成。DC/DC变换器的逆变电路可选择的型式有半桥式、全桥式、推挽式。考虑到输入电压较低,如采用半桥式则开关管电流变大,而采用全桥式则控制复杂、开关管功耗增大,因此这里采用推挽式电路。DC/DC变换器由推挽逆变电路、高频变压器、整流电路和滤波电感构成,它将太阳能电池板输出的62V的直流电压转换成400V的直流电压。

 

图2 主电路拓扑图

  DC/AC逆变器的主电路采用全桥式结构,由4个MOS管(该管内部寄生了反并联的二极管)构成,它将400V的直流电转换成为220V/50Hz的工频交流电。

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