一种安装于商业屋顶的光伏并网逆变器

摘要

太阳能光伏发电具有广阔的发展前景，商业屋顶发电是太阳能光伏发电的一种具体体现。在整个光伏发电系统中，逆变器起着能量转和控制的作用。本文根据商业屋顶光照条件和安装特点，设计了一种新型商业屋顶逆变器。该逆变器具有4路MPPT接入、总畸变电流小等优点。

太阳能光伏发电过程简单，同时无需排放温室气体，具有环境友好型等优点。同时，作为一级能源，太阳能取之不尽，用之不竭且分布广泛，可就地转换为电能，打破了传统电力的集中发电、长距离输送等缺点，是一种最为理想的新能源。同时，随着国家政策的大力引导和支持，通过“自发自用、余电上网”的模式，商户可将过剩的电量卖给电网企业而获得国家政策补贴，即减少了商业用电支出，同时又实现了能源创收，因此商业屋顶太阳能发电得到了广泛运用[1]。

商业屋顶发电是太阳能发电的一种具体体现方式，随着光伏电站的普及，屋顶光伏发电所受关注度不断升温，商业屋顶光伏发电具有以下特点[2]。

●商业屋顶面积大，能为光伏组件安装提供有效资源；

●商业楼白天用电量高，夜晚低，符合光伏发电特点；

●树立企业节能减排形象；

●减缓城市用电紧张现象；

如图1所示，根据“光生伏打”效应，光伏列阵产生直流电能，经过电容C1后得到稳定输入电压，然后通过T1~T4 逆变桥，将直流电能转换为交流电能。其中，逆变桥电路中的4个开关管控制信号将根据4路MPPT追踪算法以及根据电网电流相位和功率控制闭环反馈计算得到开关顺序及PWM占空比，使逆变器满足多朝向安装等特点。逆变器通过LC或者LCL滤波器入网。并网逆变器输出电流应与市电同相，因此需通过锁相环控制技术，获取相位反馈信息。在并网逆变器谐振方面，采用双闭环有缘阻尼谐振抑制控制方法，外环为电流反馈环，通过PR调节反馈；内环为电压环，采用有源阻尼抑制策略，实现电能安全入网，将入网电流THD控制在3%以下，符合并网逆变器相关安全规定。

图1. 逆变器原理图

Fig.1 Principle diagram of the inverter

根据商业屋顶安装特点，逆变器采用电感外置策略，有效降低逆变器内部温度，减小设备对散热片面积的要求，因此逆变器具有较小的体积，方便商业屋顶的安装。

本文根据商业屋顶光伏发电相关特点，分析了商业屋顶光伏发电现状，以及根据目前商业屋顶逆变器所面临的问题，通过4路高精度MPPT输入和锁相环控制技术以及双闭环有源阻尼谐振抑制策略，阐述逆变器公工作原理。所设计逆变器具有抗谐振、高效率、设计轻便等优点。

[1]李国湘，卢堃. 屋顶光伏系统中逆变器的分析及设计，天津科技[J], 2015.3 pp.33-35

[2]李克鹏. 分布式屋顶光伏电站系统及其典型设计方案，电世界，2017.3 pp.24-27

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