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单相并网LCL型正弦波逆变器的改善设计方案

跟着越来越多的分布式动力接入电网,并网正弦波逆变器获得了更多的使用。并网正弦波逆变器可以成功完成并网运转的条件是其直流母线电压高于最小要求限值,这约束了并网正弦波逆变器的使用。为下降并网正弦波逆变器的使用门槛,提出一种单相并网LCL型正弦波逆变器的改善设计计划。
 
该设计计划经过将LCL型滤波器设计成一个有必定升压增益的模块,下降了前端逆变桥的输出电压要求,进而可以下降并网正弦波逆变器的直流母线电压约束,扩展了单相并网正弦波逆变器在低功率场合下的使用。首要剖析传统LCL型单相并网正弦波逆变器直流母线电压受约束的原因,然后根据一种改善LCL型滤波器设计思路,使用其电压增益功用,给出一种具体的单相并网LCL型正弦波逆变器的改善设计计划,最终经过仿真和试验验证了提出的设计计划的有效性。
 
跟着环境污染和化石动力危机的不断加重,清洁的可再生动力得到了快速的开展,而在以光伏发电等新动力为代表的分布式发电体系中,并网运转是其间的一种重要运转方法,关于缓解区域电力体系的负荷压力,进步电力体系运转可靠性和经济性具有重要作用。
 
以分布式光伏发电体系为例,一般地,单相并网正弦波逆变器直流母线电压设为400V,关于一块最大输出功率为200W的太阳电池板,其最大功率点电压为24.3V,因而为了到达正弦波逆变器并网要求,至少需求17块上述相同的太阳电池板进行串联,而此刻太阳电池阵列输出总的功率为3.4kW。
 
当要求正弦波逆变器降额运转或光伏发电体系总功率低于3.4kW时,就难以进行太阳电池板的配置完成光伏逆变并网运转。为此,作为一种可以独立作用于单个光伏组件的功率变换器——光伏微型正弦波逆变器,得到了迅速开展和广泛地重视并遭到人们的喜爱。
 
微型正弦波逆变器比较老练的计划首要包括根据高频变压器的单级反激式正弦波逆变器和根据高增益DC-DC变换器的多级式正弦波逆变器。多级式微型正弦波逆变器电路结构杂乱、所需元器件较多且能量变换次数多,全体功率下降,相较而言,单级反激式逆变电路具有结构简略、元器件数量少等优点。
 
但以反激式变换器为根底的正弦波逆变器作业在断续状态,开关管接受的电压和电流应力相对较大,会形成较高的开关损耗。反激变换器的变压器需求起到能量的存储和变换作用,在能量变换的过程中,通常小变压器将导致体系有5%的能量损耗,有时乃至更高。单级反激式微型正弦波逆变器中的DC-DC电路需求一起完成升压和正弦电流调制的功用,操控比较杂乱。
 
文献[9]根据单相单级光伏LCL型并网逆变体系,提出了一种改善的LCL型滤波器设计思路,意图是消除正弦波逆变器直流侧电压约束,扩展光伏发电体系的使用场合,但其要点重视了正弦波逆变器并网电流的操控,没有给出正确且具体的设计计划。
 
根据此,本文对文献[9]中的设计进行了改善,提出了一种单相并网LCL型正弦波逆变器的改善设计计划,该设计计划可以下降单相并网正弦波逆变器的直流母线电压约束,扩展并网正弦波逆变器的使用场合。
 
单相并网LCL型正弦波逆变器主电路拓扑结构
图1 单相并网LCL型正弦波逆变器主电路拓扑结构

 
单相并网正弦波逆变器试验体系
图7  单相并网正弦波逆变器试验体系

定论
针对现在并网正弦波逆变器的高直流母线电压约束,本文提出了一种单相并网LCL型正弦波逆变器的改善设计计划,所得定论如下: 
1)传统LCL型单相并网正弦波逆变器直流母线电压遭到约束的原因是单相全桥逆变电路的直流电压使用率为一有限常数,且没有发挥LCL型滤波器的电压变换才能。 
2)本文提出的单相并网LCL型正弦波逆变器改善设计计划,可以在不改变电路拓扑,不影响滤波器作用的情况下,下降正弦波逆变器直流母线电压的约束,完成较低直流母线电压下的正弦波逆变器并网运转。 
3)仿真和试验分别验证了本文所提出的单相并网LCL型正弦波逆变器改善设计计划的有效性。

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