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Z源逆變器的特點(diǎn)3共模電流的問(wèn)題1

最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）45

無(wú)變壓器光伏逆變器介紹

傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)逆變器在交流側(cè)裝有變壓器，起到升壓的作用，將主電路與電網(wǎng)隔離開(kāi)來(lái)，起到保護(hù)作用。還可以有效濾除三次及三倍數(shù)諧波。但由于變壓器損耗等原因，導(dǎo)致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率很低，而且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，造價(jià)高并且變壓器的體積較大，會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)顯得較為笨重。圖1傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)逆變器一、傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)如圖1所示：

無(wú)變壓器光伏逆變器介紹優(yōu)點(diǎn)：具有體積小，成本低，效率高等優(yōu)點(diǎn)。主要缺點(diǎn)：1.主電路與網(wǎng)側(cè)沒(méi)有電氣隔離，安全性不高。2.交流側(cè)具有直流分量。3.電路中存在較大的共模電流。4.網(wǎng)側(cè)諧波含量較大。圖2無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變器無(wú)變壓器光伏并網(wǎng)逆變器如圖2所示：共模電流的問(wèn)題圖3無(wú)變壓器光伏逆變器共模電流

圖3中L1、L2為交流濾波電感、Cdm為差模濾波電容、Lcm為共模濾波電感、Ccm為共模濾波電容、CPVg為寄生電容、Zg為接地點(diǎn)與電網(wǎng)的串聯(lián)阻抗。共模電流產(chǎn)生原因：去掉變壓器使得電網(wǎng)和太陽(yáng)能電池之間存在直接的電氣連接。光伏板與大地之間存在雜散電容，提供了共模漏電流產(chǎn)生所需的導(dǎo)電回路，如圖3所示：共模電流的問(wèn)題共模電壓是逆變器輸出與交流側(cè)公共參考點(diǎn)N之間的平均電壓UCM：差模電壓UDM為逆變器輸出之間的電壓差：當(dāng)差模阻抗不對(duì)稱時(shí)，差模電壓會(huì)產(chǎn)生一個(gè)等效的共模電壓UCM-DM：電路中的總的共模電壓Utcm為：圖4共模等效電路共模電流的問(wèn)題●共模電流對(duì)系統(tǒng)的影響：共模漏電流一方面會(huì)降低系統(tǒng)的發(fā)電質(zhì)量和轉(zhuǎn)換效率，帶來(lái)嚴(yán)重的電磁干擾問(wèn)題；另一方面會(huì)增加安全隱患。●目前對(duì)共模漏電流抑制集中在三個(gè)方面：優(yōu)化逆變器電路結(jié)構(gòu)、提出新的控制策略、在逆變器中應(yīng)用新型電力電子器件。Z源逆變器的特點(diǎn)特點(diǎn)：1）利用X型LC網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)單級(jí)升降壓。2）不需要添加死區(qū)時(shí)間，可以避免由加入死區(qū)時(shí)間引起的波形畸變。3）同橋臂直通成為常態(tài)，增加了逆變器的抗干擾能力。圖5單相Z源逆變器三、單相Z源逆變器，電路結(jié)構(gòu)如圖5所示：Z源逆變器的特點(diǎn)圖6直通狀態(tài)圖7非直通狀態(tài)逆變橋輸出電壓峰值和逆變橋直流鏈峰值電壓如下：圖6直通狀態(tài)圖7非直通狀態(tài)Z源逆變器的特點(diǎn)問(wèn)題：如圖8所示，在Z源逆變器啟動(dòng)時(shí)，由于電路直通，電容電壓會(huì)瞬間沖到0.5Us，感容諧振會(huì)導(dǎo)致逆變器中的電感電流、電容電壓大大超過(guò)穩(wěn)態(tài)值，可能會(huì)損壞逆變器圖8Z源逆變器的啟動(dòng)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）四、最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)光伏電池的輸出功率主要取決于太陽(yáng)光照強(qiáng)度和工作溫度。為了實(shí)現(xiàn)不同條件下光伏組件輸出當(dāng)前光照的最多的能量，提出了最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)。圖9光伏電池電流（功率）-電壓曲線曲線1—I-U曲線；曲線2—P-U曲線圖10光伏電池的溫度特性最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）MPPT策略是實(shí)時(shí)檢測(cè)光伏陣列的輸出功率，采用一定的控制算法預(yù)測(cè)當(dāng)前工作情況下光伏陣列可以輸出的最大功率，改變當(dāng)前的阻抗?jié)M足最大功率輸出。常用最大功率點(diǎn)跟蹤算法：1.擾動(dòng)觀察法2.三點(diǎn)比較法3.電導(dǎo)增量法4.自適應(yīng)模糊控制法5.二次插值法最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）擾動(dòng)觀察法原理：引入一個(gè)小的變化進(jìn)行觀測(cè)，并與前一個(gè)狀態(tài)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)光伏組件的工作點(diǎn)，原理如圖11所示：方法：第1步：改變光伏電池輸出電壓，并采樣輸出的電壓電流。第2步：計(jì)算功率，并與上一次計(jì)算的功率比較。第3步：如果小于上次功率，應(yīng)控制電壓按原來(lái)相反的方向變化，大于則相反。保證了太陽(yáng)能輸出功率向增大的方向變化。圖11擾動(dòng)觀察法原理最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）擾動(dòng)觀察法總結(jié)優(yōu)點(diǎn)：（1）跟蹤法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。（2）一般用硬件實(shí)現(xiàn)，對(duì)傳感器精度要求不高。缺點(diǎn)：（1）在最大功率點(diǎn)震蕩運(yùn)行會(huì)造成一定的功率損失。（2）跟蹤步長(zhǎng)無(wú)法兼顧響應(yīng)速度和跟蹤精度。(3)當(dāng)光照變化較快時(shí)，算法可能會(huì)失效，導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤。最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）三點(diǎn)比較法是對(duì)擾動(dòng)觀察法的一種改進(jìn)，采用了變步長(zhǎng)的控制策略。方法：通過(guò)編程不斷調(diào)整電壓步長(zhǎng)△U對(duì)最大功率點(diǎn)進(jìn)行判斷和控制，最后利用閾值判斷是否達(dá)到最優(yōu)點(diǎn)。最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）a）當(dāng)PA小于PB且PB小于PC時(shí)程序執(zhí)行{UB=UC;UA=UB-△U;UC=UB+△U}表示起始工作點(diǎn)在最大功率點(diǎn)左側(cè)的情況，實(shí)現(xiàn)的目的是把電壓值沿著坐標(biāo)軸向右移動(dòng)，得到三個(gè)新的電壓點(diǎn)，再進(jìn)行功率的比較，以此類推得到最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓。最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）b）當(dāng)PA小于PB且PB大于PC時(shí)程序執(zhí)行{△U=△U-UD;UA=UB-△U;UC=UB+△U}這種情況下，需要采用變步長(zhǎng)調(diào)節(jié)來(lái)進(jìn)一步縮小三點(diǎn)之間的距離，最終使三點(diǎn)控制在某一閾值內(nèi)，這樣就近似得到了最大功率點(diǎn)。最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）c）當(dāng)PA大于PB且PB小于PC時(shí)程序執(zhí)行{UB=UA;UA=UB-△U;UC=UB+△U},表示起始工作點(diǎn)在最大功率點(diǎn)右側(cè)的情況，實(shí)現(xiàn)的目的是把電壓值沿著坐標(biāo)軸向左移動(dòng)，得到三個(gè)新的電壓點(diǎn)，再進(jìn)行功率比較，以此類推得到最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓。最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）三點(diǎn)比較法總結(jié)優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以實(shí)