基于功率解耦的单级隔离型微型逆变器研究

张雅静，李建国，王久和，张巧杰，熊鸣，陈骞

（1.北京信息科技大学自动化学院，北京 100192；2.国网浙江省电力公司电力科学研究院，浙江 杭州 310014）

随着人类对能源和环境问题的关注，清洁能源越来越多的受到重视，极大地推动了光伏逆变器的发展[1-3]。微型逆变器避免了集中式逆变器由于热斑效应带来的能量损失和电池组失效的问题，具有即插即用、易于安装、灵活安全等特点[4-5]。为提高最大功率跟踪效率，通常采用mF级电解电容来稳定直流母线电压以解决直流侧二次脉动问题，这极大地限制了微型逆变器的功率密度和寿命[6-8]。单级型微型逆变器直流侧能量脉动，即输入输出瞬时功率如图1所示，图1中Pac为交流并网功率，Ppv为光伏电池输入功率。

图1 输入输出瞬时功率Fig.1 Instantaneous power of input and output

为了提高微型逆变器的效率和功率密度，国内外学者提出用功率解耦单元处理脉动功率的思路[9-14]。文献[9]采用功率解耦技术将解耦回路电流降低，从而提高了系统的效率。然而，该电路由于变压器漏感能量无法释放造成开关管电压电流尖峰，系统效率较低。文献[10]在推挽电路中加入了新型功率解耦单元，AC端口采用工频控制全桥电路将馒头波翻转形成交流并网，这种解耦方式使得电路效率大大提高，300 W时最大效率达95%。文献[11]提出了一种改进的带功率解耦的Flyback逆变器拓扑，通过改变控制模式对传统Flyback微型逆变器进行了改进。

文中首先介绍了具有处理功率脉动能力的单级型微型逆变器拓扑构成原则。……