主电路拓扑种类及工作原理简介
光伏并网逆变器有多种拓扑结构，根据实验室的研发经验与技术储备，可供选择的拓扑结构有三种：非隔离型并网拓扑结构，工频隔离型并网拓扑结构与单级式非隔离型并网拓扑结构。
多级式非隔离型 DC/DC/AC 拓扑结构如图 1 所示。光伏阵列通过二极管向并网逆变器提供能量。光伏阵列端口电压为 Upv，Upv 经过 Boost 升压电路升压为并网逆变器电容电压 Udc，该电容容值一般较大。三相并网逆变器每支 IGBT 均具有二极管与其反向并联，其作用在于续流，并网逆变器将直流电压逆变为交流电压，经过并网电感向三相电网注入可再生能源。这种拓扑结构，对光伏阵列与光照适应性较强。但由于多出一级升压电路，在控制上更为复杂，在效率上有所降低。
图 1 多级式非隔离型并网拓扑结构
工频隔离并网逆变器拓扑结构的特点在于通过隔离变压器与三相电网联接。隔离变压器本身具有提高工作人员人身安全性的特点；另外隔离变可以有效降低逆变环节工作电压。这样可承受相应电压等级的器件种类大大增加。可以较大限度的提高开关频率。扩展了开关器件选取范围，如可以选择低压大电流的电力场效应管器件。工频变压还具有良好的抗雷击和消除尖波的性能。工频隔离并网逆变器拓扑结构如图 2 所示。
图 2 工频隔离并网结构
工频隔离的方式缺点在于主变压器和滤波电感体积太大，使整个装置系统显得十分笨重。若在三相光伏并网系统中放置隔离变压器，系统会相应增加一定传输损耗，变压器本身价格也会使系统成本增加。
如图 3 所示为单级式拓扑结构，该型结构缺点在于为防止人员受到安全伤害对操作人员要求相对较高。同时该型结构对输入光伏电压大小有一定要求。在中等功率的三相光伏并网系统中，光伏阵列正常情况下可以输出的电压幅值能够超过线电压峰值的 380×1.414=540V。
图 3 单级式非隔离型并网拓扑结构
相对工频隔离并网拓扑结构，其工频升压变压器体积大，成本高，且不易集成，而大功率光伏阵列开路电路一般为 800~900V，满足三相光伏直流侧电压的要求，没有工频变压器升压的必要。相对多级式非隔离型 DC/DC/AC 拓扑结构，其Boost 升压电路的中的功率开关管将需要承担整个系统产生的电流，具体为后级逆变器输入电流的 【1-d(t)】/d(t) 倍 (式中 d(t)为占空比)，而后级的逆变器中的功率开关管只需均分承担其功率对应的电流，例如 100kw 对应电流额定时约为 25A。占空比若为 0.5，则升压电路开关管需承担 150A，整个系统需采用两类不同类型开关管。因此其开关损耗高，发电效率降低，且大功率的高频滤波电感也不易制作，成本很高。因此，通常在三相光伏并网系统中采用单级式非隔离型拓扑结构较多。
DC/AC 变换器的变流控制策略
如图4所示，DC/AC 变换器采用的变流控制策略是：直流电压外环-交流电流内环双闭环控制。控制的具体过程是：检测直流侧电压的实时值 Upv，与 MPPT算法得出的给定电压Upv 比较，偏差Δupv 通过电压环调节器控制，其输出值与电网电压同步的正弦信号相乘，得到逆变器输出电流的给定值 ia 、 ib 、 ic ，与检测的逆变器输出电流实时值 ia、ib、ic 比较，偏差通过电流环调节器控制，最后将其输出值经 PWM 发生器变换成能驱动 IGBT 工作的开关信号。
图 4 三相逆变器的电压电流双环控制结构
附三相储能电路设计
— THE END —
