摘要
单相光伏并网逆变器是分布式可再生能源及储能并网系统的关键装备。在实现逆变器基本功能的前提下，如何提高逆变器的功率密度、提高系统安全性，从而减小逆变器系统的成本，这对于提升分布式电源系统的性能具有重要的理论及实际意义。本文围绕提升单相逆变器功率密度问题展开研究，对本课题组提出的Boost型逆变器拓扑结构进行了改进，提出了新的控制算法，并设计了相关电路参数。本文主要工作和创新点如下： 1.本文综述了光伏并网逆变器的背景和其发展现状，梳理了现有文献中提高功率密度的方法以及有源功率解耦方法的控制策略，确立了本文以“功率流方法”来提高逆变器功率密度的研究思路。 2.本文采用“功率流方法”分析了影响单相逆变器体积的两种功率：“交流功率”和“直流功率”，提出了定量分析逆变器“功率流”的伏安面积图方法。基于此，进一步推导出单相逆变器滤波电感和散热器的体积与系统“交流功率”大小的关系，为后续新拓扑和控制算法的设计提供了方法。 3.本文基于伏安面积图方法，分析了逆变器的“直流功率”和“交流功率”，得出两电平输入的逆变器电路的“交流功率”更小、后级电路滤波电感体积和系统散热器体积更小的结论。基于此结论，本文改进了课题组提出的Boost型单相逆变器拓扑及控制算法。所改进的新拓扑与传统逆变器拓扑相比，电感体积同比减小28%，新拓扑散热器体积小于传统拓扑，因而提高了逆变器的功率密度。 4.针对所提出的改进型单相逆变器拓扑，提出了“优化解耦电容参考电压”的功率解耦控制方法。仿真结果表明，与原来控制算法相比，所提出的新控制方法能使逆变器具有更好的二倍频抑制效果。 5.本文通过MATLAB和DSP在环控制RT-LAB半实物仿真平台，搭建了所提出的改进型单相逆变器系统仿真模型，进行控制算法和功率解耦的实验，仿真结果表明所提出的改进型单相逆变器不仅可以实现功率解耦功能，同时，与传统单相逆变器相比，通过本文的改进控制算法，新型拓扑具有滤波电感和散热器体积更小的特点。
NETL