光伏逆变器的研究

浅谈光伏逆变器最大功率点追踪MPPT与电流采集

光伏逆变器作为光伏发电系统的核心，其功能是将光伏阵列产生的直流电转换为适用于电网的交流电。而最大功率点追踪（MPPT）技术，是逆变器的关键功能，其目的在于使光伏组件始终工作在最大功率点，以提高发电效率。本文将深入探讨MPPT与电流采集在光伏逆变器中的应用与原理。

在实际应用中，光伏逆变器的结构复杂，包含输入电路、输出电路、主逆变开关电路、控制电路、辅助电路和保护电路。其中，输入电路负责进行DC-DC变换，为主逆变电路提供稳定的工作电压，是MPPT功能实现的场所。主逆变电路则通过电力电子开关的导通与关断完成逆变功能，输出电路则对主逆变电路输出的交流电波形、频率、电压、电流等进行修正、补偿、调理。控制电路提供一系列控制脉冲，配合主逆变电路完成逆变功能，而辅助电路则将输入电压转换为适合控制电路工作的直流电压，并包含检测电路。保护电路则负责实现过压、欠压、过流、短路、漏电流、孤岛等保护功能。

MPPT技术原理上，逆变器通过内部电路调节DC/DC变换过程，使其工作在最大功率点。其原理框图中，负载相当于后续电路的等效阻抗。通过调节可变负载的阻值，可以调节功率点至最大值。当负载阻抗与内阻匹配时，工作点位于最大功率点（MPP），从而使光伏组件发电效率最大化。在实际应用中，调节负载阻值往往不可行，因此引入DC-DC变流器，通过调节DC-DC的转换比来调节等效负载阻抗，实现MPPT功能。

在MPPT系统中，通过调节占空比d来实现DC-DC变换，从而调节光伏组串的等效负载阻抗，使组件始终工作在最大功率点。不同DC-DC的电压转换比不同，但最终目标都是通过调节转换比来匹配负载阻抗，实现MPPT功能。

电流检测是MPPT算法实现的基础，其精度直接影响发电效率。传感器的精度和线性度决定了逆变器的性能上限。Magtron巨磁智能技术有限公司提供的电流检测及漏电流检测模块，具有高精度和高灵敏度，适用于光伏逆变器MPPT电路设计，提供高精度的电流数据采集。

本文引用的参考文献涵盖了MPPT技术的理论研究、设计方法以及不同条件下的性能评估，为理解MPPT与电流采集提供了详实的数据支持和理论依据。通过深入探讨这些技术原理和应用，我们可以更好地理解光伏逆变器在提高发电效率、优化系统性能方面的关键作用。

光伏逆变器的MPPT技术是什么？

光伏逆变器中的一项核心技术是MPPT技术，古瑞瓦特对此进行了详细解析。这项技术主要目的是优化光伏阵列的输出功率，确保在任何条件下都能获取最大功率，特别是在不同环境温度、光照强度等因素的影响下。MPPT技术通过实时监测和调整光伏阵列的工作状态，确保其始终处于最高效的工作区间。

为了实现这一目标，MPPT技术采用了多种方法。其中一种方法是通过动态调整光伏阵列的工作电压，使其与太阳能电池板的输出特性曲线相匹配，从而获得最大功率输出。此外，MPPT技术还能够根据环境条件的变化，如温度和光照强度，自动调整工作参数，以确保始终输出最大功率。这不仅提高了光伏发电系统的效率，还延长了系统的使用寿命。

MPPT技术的应用范围非常广泛，不仅限于光伏逆变器，还被广泛应用于其他可再生能源系统中，如风力发电和水力发电。在光伏系统中，MPPT技术可以显著提高系统的整体效率，减少能源浪费，降低运营成本。随着可再生能源技术的不断发展，MPPT技术的应用前景也将越来越广阔。

在实际应用中，MPPT技术还面临着一些挑战。例如，环境条件的复杂性和变化性可能导致系统性能下降。因此，研究人员正在不断探索新的方法和技术，以提高MPPT技术的性能和可靠性。通过优化算法和硬件设计，可以进一步提高系统的响应速度和准确性，确保在各种条件下都能实现最大功率输出。

综上所述，MPPT技术在光伏逆变器中发挥着重要作用，通过优化光伏阵列的输出功率，提高了光伏发电系统的效率和可靠性。随着技术的不断进步，MPPT技术将在更多领域得到广泛应用，为实现可持续能源目标做出更大贡献。

光伏逆变器MPPT效率的测试方法（上）

光伏逆变器在现实世界中的应用，需要面对阳光照射角度、云层、阴影等多种因素导致的阳光辐照度和相应温度的动态变化。因此，逆变器需要具备应对这些变化的策略，以维持或快速恢复到较高的最大功率点跟踪（MPPT）精度和转化效率，实现良好的发电效果。

目前，光伏逆变器行业中的静态MPPT追踪算法表现出很高的精度，通常能够维持接近100%的效率，为后端转换过程提供有力支持。这一性能体现在逆变器的总体效率参数上，标称值普遍较高。然而，在实际工作环境中，日照、温度等条件不断变化，动态效能成为衡量逆变器实际性能的关键指标。

在实验室测试中，光伏模拟器被广泛应用，能够高效模拟各种光伏阵列配置下的输出。然而，过去的测试往往集中在静态条件下或有限强度的动态变化上，较少模拟长时间、高强度的真实工作状况。针对这一问题，使用光伏模拟器来模拟阵列输出的动态变化，探究其动态MPPT测试功能的实用性和需要注意的要点，成为关注焦点。

光伏模拟器提供了多种典型天气文档，支持用户自定义天气情况，并以1秒的时间分辨率进行模拟，适合长时间测试。此外，行业内的组织也定义了一些标准测试形态，以方便不同逆变器按照相同标准进行比较。例如，Sandia National Laboratory定义了快速变化、慢速变化、三角变化和温度变化等模式，而IEC/EN50530和鉴衡CGC/GF004则提供了不同的测试模式，关注辐照度变化而非温度变化，以研究逆变器的动态MPPT性能。

总的来说，这些标准为逆变器厂商提供了参考条件，促进了动态MPPT性能的研究。然而，测试形态通常关注于辐照度的变化，而非温度的影响，这是因为辐照度对光伏组件输出功率的影响更为显著。值得注意的是，尽管这些标准没有明确规定时间分辨率，但在实际测试中，通常要求在秒级单位上进行进一步的线性内插，以满足测试需求。

光伏漫谈4- 逆变器拓扑结构

光伏逆变器作为光伏发电核心设备，其设计与应用根据不同功率需求与场景，采用的电路拓扑结构存在显著差异。主要拓扑结构包括工频隔离、高频隔离、非隔离以及特殊的组串式逆变器NPC拓扑等。

工频隔离逆变器采用工频50Hz变压器实现功率传输，结构相对简单，由整流桥、滤波和工频变压器组成，但受限于体积较大的变压器，实际应用中较少使用。

高频隔离逆变器在微型逆变器中较为常见，为了保障人体安全，需要在交流与直流侧隔离。此拓扑结构采用高频隔离，可显著减小体积。三种常用拓扑结构包括昱能的250W微型逆变器、禾迈MI-700的交错反激拓扑以及不含直流母线串联谐振的拓扑。前两种拓扑在高压电容使用、控制复杂度和效率上有所差异，后者则无需高压电容，但需要增加低压大电容，控制简单，适合小功率应用。

非隔离逆变器通过直接将光伏输入升压至工频信号，进而实现组串式逆变，相比隔离型，此类逆变器效率更高、成本更低，但存在零点偏移、直流分量等问题。为解决此类问题，可以采用交流或直流旁路方式隔断DC分量。专利H5技术通过5个开关管实现了直流旁路逆变器，通过交替控制实现完整的正弦输出。

组串式逆变器中，NPC三电平逆变器因其效率高、谐波小而广受青睐。I型NPC结构正负半周期由不同的IGBT承担开关损耗，ANPC结构则通过在每个IGBT旁并联IGBT来平衡内（Q2和Q3）外（Q1和前）管之间的损耗。T型三电平拓扑则通过减少开关损耗，提高效率，但需要IGBT耐压达到母线电压的两倍，适用于低压系统或高压功率管应用。

随着功率器件特性和耐压的提升，某些拓扑结构的竞争力增强。同时，学术研究的深入与功率器件的变化将催生更多逆变器拓扑，进一步提升应用效率，降低体积和成本。技术发展将持续推动逆变器拓扑的创新与优化。

太阳能并网逆变器研究的背景和意义

当前， 随着化石能源消耗的不断增长和地球生态环境的日益恶化,世界各国都在积极寻找一种可持续发展且对生态环境无污染的新能源。太阳能作为一种高效无污染的新能源,已成为了当今能源结构中一个重要的组成部分。光伏并网发电技术已成为太阳能光电应用的主流。本文以光伏并网发电系统为研究对象,对其进行了详细的分析和研究。首先,本文介绍了课题的研究背景、研究意义、光伏发电的现状与发展情况。并提出了保证光伏并网发电系统正常运行所需的关键技术问题。其次,根据太阳能电池的工作原理分析其工作特性并建立数学模型。逐章对光伏并网发电系统的各种关键技术问题进行了详细的分析与研究,提出具有针对性的解决方案。介绍了最大功率点跟踪原理以及目前常用的几种跟踪方法,通过对这几种常用控制方法的研究对比找出其运行中存在的优缺点,提出了基于模糊／PID双模态的MPPT跟踪方法。对光伏并网发电系统的孤岛检测问题进行了较为深入的理论分析和研究,提出基于周期性双向扰动正反馈有源频率漂移法的孤岛主动检测方法,以提高电力终端电网的安全性和供电的可靠性

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