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2.2 并网逆变器的拓扑结构
2.2.1 组串式逆变器的拓扑
组串式并网逆变器一般有无变压器非隔离型、工频变压器隔离型、高频隔离型等类型。常用的拓扑有以下几种。
(1)单相带Boost升压并网逆变器
这种并网逆变电路前级用Boost电路进行升压,同时对光伏电池板输出进行最大功率点跟踪控制,后级采用全桥逆变电路。升压电路的引入扩展了并网逆变器的工作电压范围,增加了光伏系统的发电时间。升压部分限制了功率的容量,因而适用于小功率系统。为了改善多组串并联接入的MPPT问题,有的逆变器扩展了多组Boost升压装置,这样可以实现多个组串分别进行MPPT跟踪,同时也可降低了升压电感和开关器件的容量要求。如图2-3所示。
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图2-3 单相带Boost升压并网逆变器
(2)单相高频隔离型并网逆变器
高频隔离的拓扑结构具有效率高、体积小、重量轻及不需要工频变压器隔离等特点,适用于单相小功率光伏发电系统。如图2-4所示。
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图2-4 高频隔离型并网逆变器
(3)三相带Boost升压两电平并网逆变器
这种拓扑结构适用于功率较大,需要三相平衡并网的场合。拓扑结构图如图2-5所示。
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图2-5 三相带Boost升压并网逆变器
(4)三电平并网逆变器
三相三电平并网拓扑结构具有输出电压谐波含量小、du/dt小及电磁辐射小等优点,适用于高压大功率场合。如图2-6所示。
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图2-6 三相三电平并网逆变器
2.2.2 集中式逆变器的拓扑
集中式逆变器一般不包括DC/DC部分,直流侧多串电池经汇流箱汇流后接入逆变器经逆变桥逆变成交流电馈入电网。如图2-7所示。目前市场上主流的集中式逆变器一般采用两电平的拓扑结构,为了提高直流电压的利用率,一般会降低交流电压的等级,常规的做法是采用线电压270V,经升压变压器升到10kV及以上的高压之后接入输电线路。集中式逆变器也有三电平结构,拓扑与组串式三电平基本是一致的。目前市场上还有一种把DC/DC部分放到汇流部分的拓扑结构,它能够实现MPPT功能,避免了组串之间不平衡造成的能量损失。
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图2-7 集中式并网逆变器的拓扑结构
2.2.3 微型逆变器的拓扑
(1)反激式
逆变器的前级和后级分别为反激式DC/DC变换器和全桥型电压源逆变器。其交流输出的电压要高于电网的峰值电压,可以实现CCM模式的工作,这样可以减小损耗、提高逆变效率。拓扑结构如图2-8所示。
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图2-8 反激式微型并网逆变器
(2)推挽式
推挽结构有利于充分利用变压器铁芯,具有更高的功率密度,但不易实现软开关控制。拓扑结构如图2-9所示。
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图2-9 推挽式微型并网逆变器
(3)串联谐振式
该结构具有完整的全桥逆变功能和LC谐振功能,促进了效率的提升。如图2-10所示。
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图2-10 串联谐振式微型并网逆变器