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双段式高性能光伏并网逆变器
Two-Segment High-Performance PV Grid-Connected Inverter
| 作者 | Ancheng Liu · Yipei Wang · Taeho Kwon · Sung-Jun Park |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2024年10月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 技术标签 | 并网逆变器 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 光伏并网应用 并网逆变器 并网电流质量 谐波电流 控制方案 |
语言:
中文摘要
在光伏并网应用中,通常采用并网变流器与电网相连,以实现直流/交流转换和功率流控制。如何提高电力设备的并网电流质量,使注入电网的谐波含量尽可能少,已成为光伏并网应用领域的一个热门研究课题。通过分析并网过程中并网谐波电流产生的原因,提出了一种两段式高性能并网逆变器拓扑结构。该结构通过最简单的闭环控制使主逆变器的电压基本与电网电压相等。由于辅助逆变器的电压灵敏度较低,利用辅助逆变器进行并网电压补偿和功率流并网控制,可提高并网电流质量。制作并测试了一台3.3千瓦的并网逆变器系统样机,实验结果验证了理论分析和所提出控制方案的稳定性和有效性。
English Abstract
In PV grid-connected applications, a grid-connected converter is usually used to connect with the grid to realize dc/ac conversion and power flow control. How to improve the quality of grid-connected current of power equipment so that the harmonic content injected into the grid is as little as possible has become a hot research topic in the field of PV grid-connected applications. By analyzing the causes of grid-connected harmonic currents during the grid-connection process, a two-segment high-performance grid-connected inverter topology is proposed. This structure makes the main inverter basically equal to the grid voltage through the simplest closed-loop control. Since the voltage sensitivity of the auxiliary inverter is low, utilizing the auxiliary inverter for the compensation of grid-connected voltage and grid-connected control of power flow will lead to an improvement in the quality of grid-connected current. A 3.3 kW grid-connected inverter system prototype is fabricated and tested, and the experimental results verify the stability and effectiveness of the theoretical analysis and the proposed control scheme.
S
SunView 深度解读
从阳光电源光伏并网逆变器业务视角来看,这篇论文提出的两段式高性能并网拓扑结构具有重要的技术参考价值。该方案通过主逆变器和辅助逆变器的协同工作,针对性地解决了并网谐波电流这一行业痛点问题。
该技术的核心创新在于功能解耦设计:主逆变器通过简化的闭环控制实现与电网电压的基本匹配,而辅助逆变器则专注于并网电压补偿和功率流控制。这种架构设计与阳光电源在多电平逆变器和模块化技术方面的积累具有良好的协同性。特别是在大功率集中式逆变器和储能变流器产品线中,通过引入辅助补偿单元来提升电能质量,可有效降低谐波滤波器的成本和体积,提高系统功率密度。
从技术成熟度评估,论文基于3.3kW原型机验证,属于实验室阶段的技术方案。若要应用于阳光电源的兆瓦级产品,需要解决几个关键挑战:一是辅助逆变器的容量配置与成本优化问题,需在补偿效果与经济性间找到平衡点;二是主辅逆变器的协调控制算法在复杂电网工况下的鲁棒性验证;三是功率器件选型和热管理设计需适应高功率应用场景。
从市场机遇角度,随着各国电网标准对谐波指标要求日趋严格,该技术方向与阳光电源"高质量并网"的产品战略高度契合。建议在新一代组串式逆变器或储能PCS产品中,探索轻量化的辅助补偿模块设计,作为差异化竞争的技术储备,特别是在弱电网和微电网应用场景中可能具有显著优势。