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1、精品学习资源基于 dsPIC 的 PV逆变器的一种改进结构及其实现摘要：针对目前 pv 光伏并网发电系统的核心逆变器的现状、结构和把握方法进行了详细的分析，从电网、pv 系统及用户的需求动身，指出传统的单级全桥逆变器普遍具有不能处理较宽的输入 pv 电压，且需要重型工频升压变压器等缺点；在此基础上，本文创新设计并实现了一种基于单级全桥逆变器的并联耦合改进结构；实测证明这种并联耦合反激结构可以有效地减小通过大容量 输入电解电容的纹波电流的 rms，从而延长电容的寿命；仍可减小输出电流的纹波，从而降低输出电流的thd （谐波失真）；仍可适应较宽的输入电压，减小沟通纹波，减小磁芯，同时可以供应较高的
2、额定输出电流等优点；关键词：光伏并网发电系统；并联耦合； 反激式转换器；scr 全桥电路引言pv 系统作为一种便利和前景宽敞的可再生能源，与风能等其他形式的可再生能源相比， pv 能源系统具备许多优势；如能够为单块面板和整个系统供应正确转换效率，更低的安装成本等；但是 目前大多数 pv 系统的核心都接受单级全桥逆变器结构，这种结构不能有效使用较宽的输入 pv 电压，而且变压器磁芯体积较大，实际使用中会产生较大的沟通纹波；为适应大的输入电压范畴，通 常使用两级拓扑，但是特殊是对于单pv 电池板系统而言，两级拓扑会使系统变得成本昂扬且复杂；为了简化系统，本文提出并实欢迎下载精品学习资源现了一种接受
3、并联耦合的单级拓扑结构，实际证明接受这种改进型结构可以有效的解决上述冲突；1 系统原理本文设计接受反激式转换器来产生与电网同相和同步的正弦输出电压和电流；该微逆变器可以和如下参数的pv 模块连接：在dc2545 v 的输入电压范畴内，可输出最大220 w 的功率，最大开路电压为 55 v ；由于逆变器需要接入电网，就设计符合en6100032、ieee 1547标准和美国国家电气规范（ nec） 690 等标准；如图 1 所示，将太阳能微型逆变器模块接入电网包含两个主要工作：一是确保太阳能微型逆变器模块工作于最大功率点（ mpp）；二是将正弦电流注入电网；图中微逆变器主要负责把pv电池板的输出
4、电压转换成与电网同相的正弦输出电流和电压；电 压转化的过程必需在其最大功率点（ maximum power point ， mpp）完成； mpp是 pv 模块向负载供应最大能量时的 pv 输出电压；图 1 太阳能微逆变器原理框图 emi/emc 滤波器主要用于抑制emi/emc 噪声，并在逆变器输出和电网间供应阻抗；把握器和全部反馈电路的帮忙电源由pv 电池板电压供应；核心把握器接受microchipdspic33f“ gs”系列器件（ dspic33fj16gs504），用来把握从 pv 电池板流向电网的功率；同时该mcu仍负责 mppt 算法、故障把握，以及数字通信程序；并网太阳能微逆变
5、器的关键欢迎下载精品学习资源要求是在受太阳能照射和环境温度变化影响所导致的宽范畴的输入电压和输入功率下供应高效率；而且，微逆变器必需高度可 靠，即使用寿命长；2 主要模块设计2.1 并联耦合反激式转换器模块如图 2 所示，并联耦合反激转换器可有效地减小通过大容量输入电解电容的纹波电流的 rms，从而延长电容的寿命；并联耦合反激仍可减小输出电流的纹波，从而降低输出电流的thd （谐波失真）；来自 pv 模块的直流输入被馈送到反激初级；反激mosfet 可由经调制的高频正弦pwm驱动，以在反激输出电容上产生整流 的正弦输出电压 / 电流；两个反激转换器的工作相位相差180， 以实现交叉运行；反激结
6、构有两种工作模式；模式1：当反激mosfet 导通时，能量储备在反激变压器的初级；二极管（d1/d2 ） 处于截止状态，由于施加到该二极管上的电压与变压器次级绕组形成反向偏置；在此期间，反激变压器像电感那样工作，变压器的初级电流（ ipri1/ipri2）线性增大；负载电流由输出电容供应；模式 2：当反激 mosfet 关断时，施加在初级绕组上的电压会反向，从而产生次级绕组的电压，该电压使输出二极管（d1/d2 ）正向偏置；初级中储备的能量会传送到次级，这会使输出电容充 电并为负载供应电流；在此期间，输出电压会直接施加于变压器 次级绕组，进而使二极管电流线性减小；缓冲电路二极管、电容 和有源钳
7、位电路 mosfet 以及电容用于将反激初级 mosfet 电压钳欢迎下载精品学习资源位在安全值；经调制的正弦 pwm产生经调制的正弦初级 mosfet 电流，从而产生二极管的次级二极管电流；经调制的正弦次级二极管电流的平均值会在输出电容上产生整流正弦电压/ 电流；图 2 并联耦合反激转换器原理框图如图3 中所示，改进型结构包含两个并联耦合且相位相差 180的反激转换器；在输入侧，从pv 电池板猎取的总输入电流等于两个反激mosfet 的电流（ ipv1 和 ipv2 ）之和；由于通过两个反激变压器mosfet 的纹波电流存在相位差，因此它们将相互抵消，从而减小了输入侧的总纹波电流；占空比为
8、50% 时，可达到正确的纹波电流抵消成效；在输出侧，通过输出电容的电流（ ic ）等于两个二极管的电流（ id1和id2 ）之和减去输出电流（ iload ）；图 3 并联耦合反激电路框图因此，改进型单级交叉转换器可以有效解决传统单级逆变器的许多不足之处；如无法排除电流纹 波，即需要更大的输入和输出电容；磁芯较大；半导体器件的额定电流较高等；2.2可控硅全桥整流模块scr全桥用于将整流输出电压/ 电流转换成正弦电压/ 电流；全桥逆变电路克服了传统推挽电路的缺点，功率开关管gate1 和 gate2 反相，相位互差 180，调剂输出脉冲宽度，输出沟通电压的有效值即随之转变；由于该电路具有能使ga
9、te1 和 gate2 共同导通的 功能，因而具有续流回路，即使对感性负载，输出电压波形也不欢迎下载精品学习资源会产生畸变；因此 scr 以工频进行开关；数字 pll用来保证逆变器的输出与电网同步； mppt 把握输出电流幅值 / 有效值；输出电流的波形由电流把握环进行把握；反激mosfet 的正弦调制 pwm信号把握将能量传送至逆变器的输出电容；如图4 所示；图 4scr （可控硅）全桥输入输出电压电流波形3 逆变器软件设计此太阳能微型逆变器软件结构主要是由太阳能微型逆变器的状 态机 （包括功率转换程序）组成；微逆变器软件接受状态机来确定系统的工作模式；状态机在定时器中断服务程序（inter
10、rupt service routine，isr ）内每隔 100 s 执行 1 次；状态机对片上外设进行配置以执行正确的功率转换算法；系统初始化过程：当太阳能微型逆变器开启时，系统会进入初 始化程序，将其全部外设、变量和常量初始化；系统的状态将初 始化为系统启动状态；状态机第一监视全部系统变量和输入输出 的状态；假如检测到任何故障，它会检查：电网电压条件，电网 频率条件，逆变器输出沟通电流条件， pv 电池板电压条件和反激mosfet 电流条件；假如上面描述的任一条件没有在指定限值之内，就状态机会将系统状态切换到system_error模式；假如全部条件均在指定限值范畴之内，状态机将第一运算
11、输入pv 电压和输出电网电压及其频率，然后设置systemstartflag以启动系统使其正常工作；它会重新初始化全部必需的把握环变量，以确保在 pwm初始切换期间的牢靠工作；在将全部必需的把握环变量初始化欢迎下载精品学习资源之后，系统状态会切换到 day_mode工作模式；假如其中有任一条件未中意，就会切换到system_error工作模式；4 测试结果图 5 所示为单级并联耦合微逆变器实测电网电压和电流，图中峰值较大的为电网电压信号，峰值较小的是电网电流信号；图6所示是 pv 电池板的电压纹波和电流纹波；依据gb/t 19939 2005 的要求，光伏并网逆变器总输出谐波电流应小于逆变器额
12、定输出的 5%；图 5 实测电网电压和电流图6pv 电池板的电压纹波和电流纹波如表 1 所示，由实测结果可知该微逆变器的主要指标达到：最大输出功率为 185 w，标称输出电压为 230 v ，标称输出电流为 0.8a，输出电压范畴为 180264 v ，标称输出频率为 50 hz ，输出频率范畴为 4753 hz ，功率因数大于等于 0.95 ，总谐波失真小于等于 5%，效率为最大效率等于 95%；最大功率点追踪为 99.5%，最小效率大于 0.8 ；实测证明，单级并联耦合微逆变器具有沟通纹波小，输入电压范畴大，成本低，结构简洁等特点；表 1 实测各次谐波值奇次谐波畸变限值偶次谐波谐波限值39
13、 次4.0%2次8 次1.0%1115次2.0%10次32 次0.5%1721次1.5%2333次 0.6%5 结语本文设计改进并实现了一种新型太阳能并网单级并联耦合微逆变器；该逆变器输出的沟通电压波形为正弦波，正弦波逆变器的欢迎下载精品学习资源优点是：输出波形好，失真度低，对通信设备无干扰，噪声也很低；此外，爱惜功能齐全，对电感性和电容型性负载适应性强；而 mosfet 功率器件的接受使得逆变器具有开关速度快，驱动功率小，线性好，过载才能强等特点；参考文献1王桂英 , 史金玲, 纪飞, 等. 光伏并网发电的最大功率点跟踪算法争论 j . 现代农业科技 ,20217:2325.2张红超 , 马
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