两级式光伏并网逆变器及其功率解耦研究

【摘要】： 本文研究单相两级式光伏并网逆变器。首先分析了两级式并网逆变器原理和控制方法,比较研究了各种最大功率点跟踪(MPPT)方法的优缺点,针对通常采用的扰动观察法具体分析了以电流作为扰动量的缺点,并采用了一种自适应变步长的MPPT算法,有效地缓解了跟踪速度与稳态跟踪精度之间的矛盾。 在两级式的并网逆变器中,由于并网逆变器的输出功率存在一个两倍于工频的功率波动,所以其直流母线上通常需要大量的电解电容来减小母线电压的波动,实现输入恒定功率和输出波动功率之间的解耦。而大量的电解电容必将增加系统的成本,同时使得整机的寿命下降。本文分析了两级式并网逆变器母线电容电压纹波产生的原因,并定量地推导出母线电容电压纹波与功率等级、母线电压平均值之间的关系;在此基础上,引入解耦变换器的概念,分析了使用该解耦变换器对于减小并网逆变器母线电容体积提高整机寿命有着显著的作用;深入研究了该变换器拓扑和控制原理;从电流角度分析了母线电容电压纹波产生的机理,揭示了解耦变换器与并联型有源电力滤波器的相似之处,给出了直流有源滤波器的概念;搭建了带功率解耦变换器的两级式并网逆变器的仿真模型,该模型证实了理论分析的正确性。 设计了基于DSP TMS320F2808的实验样机,验证了分析设计的正确性和可行性。