基于APFC芯片控制的光伏并網(wǎng)逆變器研究

摘要：提出一種基于有源功率因數(shù)校正(APFC)芯片控制的小功率光伏并網(wǎng)逆變器方案。該逆變器包括直流變換環(huán)節(jié)和逆變環(huán)節(jié)。其中直流變換環(huán)節(jié)采用APFC芯片控制將光伏電池板的直流低電壓變換成正弦雙半波的直流電，逆變環(huán)節(jié)采用工頻全橋逆變電路將正弦雙半波電流變換為交變電流注入電網(wǎng)。新方案中并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)控制采用APFC芯片實(shí)現(xiàn)，而實(shí)時(shí)控制要求低的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)、孤島保護(hù)可采用低價(jià)的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。新方案具有成本低、開發(fā)和電流采樣容易等優(yōu)點(diǎn)。通過一臺(tái)300W的樣機(jī)證明了系統(tǒng)方案是正確有效的。
關(guān)鍵詞：并網(wǎng)逆變器；光伏；有源功率因數(shù)校正

1 引言
太陽能光伏發(fā)電有離網(wǎng)型和并網(wǎng)型兩種，前者一般需要大容量的蓄電池支持，系統(tǒng)成本和維護(hù)費(fèi)用高，發(fā)電效率受負(fù)載影響大：而后者可以克服以上不足，因此在光伏發(fā)電系統(tǒng)中所占比例將越來越高。
目前，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)多采用光伏電池板陣列共用一個(gè)并網(wǎng)逆變器的方案，進(jìn)行MPPT時(shí)無法兼顧系統(tǒng)中每塊電池板，單塊電池板的利用率較低、系統(tǒng)抗局部陰影能力差，且系統(tǒng)擴(kuò)展靈活性不夠。采用單電池板供電的微功率或小功率光伏并網(wǎng)逆變器則具有很強(qiáng)的抗局部陰影能力，且安裝方便，系統(tǒng)冗余度高、可靠性高。但與此同時(shí)，對成本要求更加嚴(yán)苛。

2 系統(tǒng)方案
2．1 基于APFC芯片控制的并網(wǎng)逆變器
針對小功率或者微功率并網(wǎng)光伏逆變器應(yīng)用場合，提出的基于APFC芯片控制的光伏并網(wǎng)逆變器新型系統(tǒng)方案框圖如圖1所示。其中DC／ DC變換環(huán)節(jié)采用APFC芯片控制實(shí)現(xiàn)將光伏電池板的直流低電壓變換成正弦雙半波的直流電，既實(shí)現(xiàn)了升壓又實(shí)現(xiàn)了正弦雙半波調(diào)制。逆變環(huán)節(jié)將前級(jí)輸入的正弦雙半波直流電經(jīng)過一個(gè)低頻全橋逆變成交流電直接并網(wǎng)。系統(tǒng)方案中的DC／DC環(huán)節(jié)可采用單級(jí)式或兩級(jí)式的功率變換。圖中DC／DC環(huán)節(jié)以兩級(jí)式拓?fù)錇槔?/p>本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/160652.htm

在并網(wǎng)逆變器控制中，相對于MPPT、孤島保護(hù)，并網(wǎng)控制的實(shí)時(shí)性要求高，因此需要用高性能的數(shù)字控制器，這無疑會(huì)增加系統(tǒng)成本，特別對于小功率或微功率的并網(wǎng)逆變器。而新的系統(tǒng)方案有以下優(yōu)勢：①由于并網(wǎng)控制采用APFC芯片，則可采用低價(jià)的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性要求低且簡單的MPPT、孤島保護(hù)控制，從而有效降低成本；②由于APFC技術(shù)較成熟，因此并網(wǎng)電路的調(diào)試也簡單，不需要編寫復(fù)雜的并網(wǎng)控制程序，縮短開發(fā)時(shí)間和開發(fā)成本；③由于采用正弦雙半波調(diào)制，再經(jīng)過一個(gè)低頻橋逆變的結(jié)構(gòu)，此時(shí)正弦雙半波調(diào)制輸出的電流采樣可以通過采樣電阻很方便地得到。