小功率非隔离型光伏并网逆变器的研究

太阳能是最清洁、最具大规模开发利用前景的可再生能源,其最基本的利用方式有光热转换和光电转换。太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要形式之一,非隔离型光伏并网系统以其低成本、高效率、高可靠性的优点得到了迅速发展。本文以单相两级式非隔离型光伏发电系统为研究对象,着重对光伏逆变器系统的几项功能进行研究,并做了大量仿真和实验。 本文首先对太阳能电池的物理模型和输出特性进行了深入研究,在PSCAD仿真平台自行搭建了用Fortran语言编程实现的光伏阵列仿真模型,仿真结果与光伏阵列输出特性一致。其次,在分析最大功率点跟踪(MPPT)原理的基础上,对比分析了几种常用的MPPT算法,提出了一种基于变步长的MPPT算法,在PSCAD软件中建立了以BOOST升压电路为核心的MPPT控制模型,仿真结果表明该算法具有跟踪速度快、曲线平滑的优点。再次,介绍了光伏逆变器绝缘电阻在线检测的必要性,对比分析了目前常用的平衡电桥法、交流检测法、直流漏电流法等检测方法,在此基础上提出了改进的阈值法,并设计了用于实际样机的硬件电路和相关算法,现场实验表明：检测电路和相关算法具有精度高、可靠性高等优点。最后,阐述了光伏并网系统中直流分量的产生原因及其对电网、尤其是对变压器产生的不利影响,然后由其原因入手,分析了抑制并网直流分量的软件法和硬件法,提出了改进的虚拟电容法,搭建了完整的非隔离型光伏逆变并网仿真系统,并进行了PSCAD仿真,仿真结果表明设计的控制算法对逆变器输出电压直流分量有很好的抑制效果。