单相非隔离型并网光伏逆变器研制

毛行奎，毛洪生，裴昌盛，张锦吉

(福州大学电气工程与自动化学院，福建 福州350108)

1 引言

光伏发电有离网型和并网型两种发电形式。相对于离网型，并网型由于其负载为大容量的电网，正常工作时可以时时最大发挥太阳能电池的光电转换能力，有更低的成本和维护费用，为光伏发电系统的主要发展趋势［1-3］。由于光伏电池输出特性比较软，输出电压变化较大，这就要求后级光伏逆变器能适应输入电压，并能够进行MPPT，以提高光伏电池利用率，降低系统成本。光伏逆变器有单级式和多级式结构，单级式具有较高的效率和功率密度［4］，但较难满足宽输入电压要求，需要采用多级式或者双模式［5-6］工作的功率拓扑。双模式拓扑成本低，但控制相对复杂，且只适用于非隔离型逆变器。论文以一个输出功率为1.5kW，MPPT的电压为150～500V并网逆变器为例，深入研究了单相非隔离型并网光伏逆变器系统方案、MPPT、并网控制等关键技术，并研制出性能优良的样机。

2 系统方案与控制

2.1 系统方案

由于单相并网光伏逆变器 MPPT电压范围为150～500V，而并网的电网电压为194～256V，逆变器主拓扑需要能实现升降压，因此需要采用两级功率电路结构或者双模式功率电路结构才能满足这种输入电压和输出电压要求。综合考虑性能指标、效率、成本等因素，样机采用如图1的基于双 CPU系统方案。在系统方案中，并网逆变器功率电路采用准两级式电路拓扑，由DC/DC和DC/AC两部分构成，即当光伏电池电压 Upv＜380V时，此时前级Boost升压电路工作，把 Upv升压并稳压到410V，再经过DC/AC逆变并网，工作于两级模式。……