一種新型小功率光伏并網逆變器設計

黃杰高　金建良

【摘 要】采用一種新型電力電子器件應用于微型逆變器拓撲結構中，對微型光伏并網逆變器進行了研究，設計了一臺300W的微型逆變器樣機，通過并網試驗平臺，進行了相關試驗，驗證了系統的高性能，具有適應性強、安裝簡單、維護方便等優點。

【關鍵詞】新能源；光伏并網；微型逆變器

0 引言

太陽能作為清潔高效的新能源，目前，已成為新能源發電的重要發展方向。光伏并網逆變器是實現并網發電的關鍵，其性能直接決定了發電系統的效率及成本。目前，現有光伏并網逆變器成本高、發電效率低、可靠性有待驗證，其性能的提升一直是學者研究的重點。氮化鎵（GaN）MOSFET作為一種新型材料開關管，具有代替硅半導體和碳化硅半導體的突出性能。本文采用氮化鎵（GaN）MOSFET開關器件應用于微型逆變器拓撲結構中，設計了一種新型小功率光伏并網逆變器，具有適應性強、維護方便等優點。

1 整體方案

系統整體方案如圖1所示。功率電路中，光伏電池電壓經有源鉗位并聯反激電路實現升壓功能，以滿足逆變器輸入直流300V的要求；逆變器拓補結構采用全橋逆變電路形式，完成與電網電壓同頻同相的交流電輸出；濾波電路對逆變輸出波形進行整形，降低紋波，提高并網電能質量；去耦電容隔離光伏電池和后級主電路。控制電路中，PLL鎖相環使得逆變器輸出與電網的電壓同頻率同相位，實現并入電網電能的功率因數接近1，提高效率；ADC模塊采集各種電流、電壓和溫度信號；模擬比較器對發生的過壓和欠壓故障進行快速保護；PWM模塊產生的脈沖分別控制反激電路和全橋逆變電路；輔助電源為所有的控制電路供電。

2 硬件實現

所設計的微型逆變器的硬件整體原理如圖2所示。微型逆變器的輸入直流電壓范圍為20～45V，輸出電壓為單相交流電220V，額定功率為300W，最大開路電壓約為55V。微型逆變器采用dsPIC33FJ16GS504作為控制器核心，外圍有電池電壓、反激電流、電網電流、電網電壓等6個采樣電路，將采集信號輸入控制核心，以實現最大功率點追蹤（MPPT）、數字鎖相環（Phase Lock Loop，PLL）、系統孤島運轉和故障處理等功能。

3 實驗結果

采用微型逆變器、光伏電池模擬器、示波器、隔離變壓器等搭建微型逆變器的試驗平臺，開展功能實驗。圖3為電網電壓和逆變器并網電流，圖4、圖5為系統孤島運轉和故障處理等功能。

）實驗測試出了實際的并網電壓和電流波形，輸出電壓波形紋波較小，接近理想正弦波，因而，從輸出的電壓和電流波形可以得出，所設計的微型逆變器樣機可以很好地實現并網發電功能。

【參考文獻】

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[責任編輯：王楠]