高性能非隔离型光伏并网逆变器技术研究

高变换效率、稳定快速的最大功率点跟踪(MPPT)、无盲区或小盲区孤岛检测和高进网电流质量是光伏并网发电系统的关键技术要求。本项目研究非隔离并网逆变器的漏电流分析模型，得出抑制漏电流的准则和方法，提出可达到高效率、低漏电流的优化电路拓扑；与传统的基于光伏电池稳态特性设计MPPT算法不同，提出研究光伏电池动态特性，并从动态系统级联的视角研究全新的MPPT分析手段和方法，以兼顾MPPT快速性和稳定性，解决现有MPPT在环境突变情况下的系统性能下降或崩溃问题；提出将孤岛检测与高进网电流质量控制相结合，研究兼具反孤岛能力的新型并网逆变器电流控制策略，以降低反孤岛措施对进网电流质量的影响，同时实现接近于零的非检测区。通过上述技术的突破可实现具有国际先进水平的高性能光伏并网逆变器及系统。

本项目研究高性能光伏并网逆变器的核心技术，包括：探索新型高效率、低漏电流非隔离并网逆变器拓扑；探索新的最大功率跟踪(MPPT)算法设计手段与方法；研究反孤岛与高进网电流质量相结合的光伏逆变器控制策略。.本项目建立并完善了统一的并网逆变器漏电流分析模型，总结了四条漏电流抑制的途径，在此基础上提出了改进型的H5、Heric拓扑并对比研究了多种低漏电流的非隔离并网逆变器拓扑。结果表明通过漏电流抑制途径的改变，改进型拓扑具备了更好的漏电流抑制能力。针对改进型H5逆变器，已实现样机最高效率达到96.4%(欧洲效率95.7%)。.本项目从光伏器件的物理本质出发，对光伏电池的稳态和动态特性进行了分析，推导了光伏电池的稳态、动态特性的解析表达式，得出了光伏电池的动态模型，明晰了光照、输出电压等对光伏电池动态性能的影响。进一步地，基于级联系统小信号分析法，导出了光伏电池和电流型MPPT变换器的接口电压内环控制稳定的条件，并据此得出控制器参数的设计准则和方法以实现稳定快速的MPPT控制。.本项目对兼具反孤岛及高进网电流质量的逆变器控制策略进行了深入的研究。验证了基于下垂锁相的并网逆变器可以实现单位功率因数并具有内在的反孤岛能力；验证了基于锁相环实现特定频率阻抗测量的主动式孤岛检测方法具有实现简单、对电能质量影响微小、动态响应快、理论上盲区很小、抗干扰性好等优点。.本项目还对LCL滤波并网逆变器的谐振抑制进行了系统性研究。指出了有源阻尼控制的机制并得出了一种新型的LCL滤波并网逆变器单进网电流采样的低成本控制方法，实现良好的运行鲁棒性及电流质量；对LCL滤波并网逆变器的多变量反馈电流控制方案进行了系统性分析，提出了基于零点配置以及极点配置思想的系统化分析思路，在此基础上提出一种四极点配置控制策略，可以兼顾实现谐振频率处的有源阻尼和实现基波频率处的谐振控制；对弱电网下并网逆变器电流控制的适应性进行了深入分析，明晰了弱电网下电流谐振的产生机理并提出了一种新型的自适应控制方法。在满载和轻载下均实现了近似单位功率因数并网。进网电流波形质量好，满载时THD低于1%，而在进网功率大于20%时电流THD均小于5%。.最后，本项目结合光伏发电的应用，研究了低压交、直流微电网系统结构及控制策略，提出了一种适用于交直流微电网的多端口隔离双向DC-DC变换器，拓展了课题的研究领域和范围。

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