中心議題：

• 小型光伏並網電站應具備的性能
• 正弦波電壓型逆變器的實現

解決方案：

• 要求逆變器輸出正弦波電流
• 要求逆變器在負載和日照變化幅度較大的情況下均能高效運行
• 要求逆變器能使光伏陣列工作在最大功率點
• 要求逆變器具有體積小
  、可靠性高等特點
• 要求在市電斷電狀況下逆變器在有日照時能夠單獨供電

1小型光伏並網電站應具備的性能

光伏電站並網運行，對逆變器提出了較高的要求。這些要求如下：

①要求逆變器輸出正弦波電流。光伏電站回饋給公用電網的電力，必須滿足電網規定的指標
，如逆變器的輸出電流不能含有直流分量
、逆變器輸出電流的高次諧波必須盡量減少

、不能對電網造成諧波汙染等。

②yaoqiunibianqizaifuzaiherizhaobianhuafudujiaodadeqingkuangxiajunnenggaoxiaoyunxing。guangfudianzhandenenglianglaizitaiyangneng

，errizhaoqiangdusuiqihouerbianhua
，zhejiuyaoqiunibianqinengzaibutongderizhaotiaojianxiajunnenggaoxiaoyunxing。

③要求逆變器能使光伏陣列工作在最大功率點。太陽能電池的輸出功率與日照
、溫度
、負載的變化有關，即其輸出特性具有非線性特性。這就要逆變器具有最大功率跟蹤功能
，即不論日照

、溫度等如何變化，都能通過逆變器的自動調節實現陣列的最佳運行。

④要求逆變器具有體積小
、可靠性高等特點。對於家用的光伏電站，其逆變器通常安裝在室內或壁掛於牆上，因此對其體積、重量均有限製。另外，對整機的可靠性也提出較高的要求。由於太陽能電池的壽命均在20年以上，因此其配套設備的壽命也必須與其相當。

⑤要求在市電斷電狀況下逆變器在有日照時能夠單獨供電。
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2正弦波電壓型逆變器的實現

光伏發電並網運行時的電路原理如圖2所示。Up為逆變器輸出電壓，Uu為電網電壓
，R為線路電阻，L為串聯電抗器
，Iz則為回饋電網的電流。為保證回饋功率因數為1，回饋電流的相位必須與電網電壓的相位一致。以電網電壓Uu為參考，則Iz與Uu同相位，其矢量圖如圖3所示。內阻R兩端的電壓UR與電網電壓相位一致，而電抗器兩端電壓UL的相位則落後於UR90º.由此可以求得UP的相位和幅值：


其中ω為公用電網角頻率。實際電路中
，Uu的相位
、周期和幅值由電壓傳感器檢測得到。由於在實際係統中R是很難得到的，因此回饋電流Iz的相位必須采用電流負反饋來實現，回饋電流Iz的相位角的參考相位即為公用電網相
位。用電流互感器隨時檢測Iz，確保Iz與電網電壓相位一致，以實現功率因數為1的回饋發電。
實用的光伏發電並網運行專用逆變器結構如圖4所示。逆變器主電路功率管采用IGBT，容量為50A、600V
，型號為2MBI50N-060。隔離驅動電路采用東芝公司生產的TLP250。逆變器的控製部分由微處理器完成。主控芯片采用INTEL公司最新推出的逆變或電機驅動專用16位微處理器87C196MC,該芯片除了具有16位運算指令外，還具有專用的脈寬調製(PWM)輸出口，包括一個10位A/D轉換器、一個事件處理陣列、兩個16位定時器和一個三相波形發生器。三相波形發生器的每相均能輸出兩路死區時間可以設定的PWM信號。

這就給逆變應用場合提供了很多便利。微處理器主要完成電網、相位實時檢測
、電流相位反饋控製
、光伏陣列最大功率跟蹤以及實時正弦波脈寬調製信號發生，其工作過程如下：公用電網的電壓和相位經過霍爾電壓傳感器送給微處理器的A/D轉換器，微處理器將回饋電流的相位與公用電網的電壓相位作比較，其誤差信號通過PID調節後送給PWM脈寬調製器，這就完成了功率因數為1的電能回饋過程。微處理器完成的另一項主要工作是實現光伏陣列的最大功率輸出。光伏陣列的輸出電壓和電流分別由電壓
、電流傳感器檢測並相乘，得到陣列輸出功率
，然後調節PWM輸出占空比。這個占空比的調節實質上就是調節回饋電壓大小
，從而實現最大功率尋優。

從圖3可以得知，當Up的幅值變化時，回饋電流與電網電壓之間的相位角φ也(ye)將(jiang)有(you)一(yi)定(ding)的(de)變(bian)化(hua)。由(you)於(yu)電(dian)流(liu)相(xiang)位(wei)已(yi)實(shi)現(xian)了(le)反(fan)饋(kui)控(kong)製(zhi)，因(yin)此(ci)自(zi)然(ran)實(shi)現(xian)了(le)相(xiang)位(wei)與(yu)幅(fu)值(zhi)的(de)解(jie)耦(ou)控(kong)製(zhi)
，使(shi)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)的(de)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)更(geng)簡(jian)便(bian)。另(ling)外(wai)
，光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)並(bing)網(wang)運(yun)行(xing)還(hai)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)公(gong)用(yong)電(dian)網(wang)停(ting)電(dian)時(shi)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)況(kuang)。常(chang)規(gui)的(de)光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)並(bing)網(wang)係(xi)統(tong)

，在(zai)公(gong)用(yong)電(dian)網(wang)停(ting)電(dian)時(shi)則(ze)停(ting)止(zhi)逆(ni)變(bian)器(qi)工(gong)作(zuo)。若(ruo)在(zai)白(bai)天(tian)，其(qi)實(shi)光(guang)伏(fu)陣(zhen)列(lie)仍(reng)能(neng)繼(ji)續(xu)發(fa)電(dian)。
其工作原理如下：當公用電網斷電時
，電網側相當於短路狀態，此時並網運行的逆變器將由於過載而自動保護。當微處理器檢測過載時，除封鎖SPWM信號外,還將斷開繼電器RE，cishiruoguangfuzhenlieyounengliangshuchu，nibianqijiangzaidanduyunxingzhuangtaixiayunxing。danduyunxingshikongzhixiangduijiandan，jiweijiaoliudianyadefufankuizhuangtai
，weichuliqitongguojiancenibianqishuchudianyabingyucankaodianya（通常為220V）比較，然後控製PWM輸shu出chu占zhan空kong比bi，實shi現xian逆ni變bian和he穩wen壓ya運yun行xing。當dang然ran，單dan獨du運yun行xing的de前qian提ti是shi光guang伏fu陣zhen列lie在zai當dang時shi能neng夠gou提ti供gong足zu夠gou的de功gong率lv。若ruo負fu載zai太tai大da或huo日ri照zhao條tiao件jian較jiao差cha
，則ze逆ni變bian器qi無wu法fa輸shu出chu足zu夠gou的de功gong率lv，光guang伏fu陣zhen列lie的de端duan電dian壓ya即ji會hui下xia降jiang，從cong而er使shi輸shu出chu交jiao流liu電dian壓ya降jiang低di而er進jin入ru低di壓ya保bao護hu狀zhuang態tai。當dang電dian網wang恢hui複fu供gong電dian時shi，將jiang自zi動dong切qie換huan至zhi回hui饋kui狀zhuang態tai。

采用16位微處理器和高速IGBT功率模塊實現了中
、xiaorongliangguangfudianzhandebingwangfadian。benwenmiaoshudeguangfufadiandebingwangyunxingnibianqi，bujinjuyoujiaogaodexiaolvhejibianxiaodeshuchudianliuboxing
，erqiezaidianwangduandiandeqingkuangxianenggoudanduyunxing，juyouyidingdetuiguangyingyongqianjing。