電動(dòng)汽車充電站Z源光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置

光伏組件采用的是185 W。太陽(yáng)能電池組件，其工作電壓為36．71 V，共272塊組件，整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際峰值功率50．32kW。其中每17塊電池組件串聯(lián)組成一路，272塊電池組件共計(jì)16路，電池組串后進(jìn)入直流防雷匯流箱匯流。直流防雷匯流箱具有16路保護(hù)控制和電流監(jiān)控裝置，每路的正負(fù)極都配有高壓直流斷路器，其耐壓值可達(dá)DC 1 kV，電流監(jiān)控可對(duì)每一路電池串進(jìn)行電流監(jiān)控。直流母線電壓為624．07 V，直流匯流后的輸出電流為80．63 A。如圖3所示，經(jīng)過(guò)匯流后，通過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)化成三相交流電經(jīng)過(guò)LC濾波以及交流防雷配電柜并入充電站低壓電網(wǎng)。

2 Z源光伏并網(wǎng)逆變器
光伏并網(wǎng)逆變器是將光伏組件輸出的直流電轉(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)要求的交流電再輸入電網(wǎng)的設(shè)備，是并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與控制的核心，光伏并網(wǎng)逆變器的性能影響和決定著整個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置能否夠安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。光伏并網(wǎng)逆變器根據(jù)有無(wú)隔離變壓器可以分為隔離型和非隔離型。隔離型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的隔離變壓器將電能通過(guò)磁路的耦合進(jìn)行傳遞，在傳遞過(guò)程中會(huì)造成一定的電能損耗，通常情況下，一般的小容量變壓器造成的能量損耗可達(dá)5％甚至更高。如果使用隔離變壓器會(huì)使系統(tǒng)的質(zhì)量和體積增大、投資增加、結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。所以，采用省去笨重的工頻變壓器或復(fù)雜的高頻變壓器的非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)是提高光伏并網(wǎng)能量轉(zhuǎn)換效率的有效手段之一。
常規(guī)的電壓源并網(wǎng)逆變器拓?fù)浯嬖谝韵聠?wèn)題：為防止直通而導(dǎo)致的直流側(cè)的電容短路，逆變橋中上下橋臂的兩個(gè)管子導(dǎo)通需要加入死區(qū)時(shí)間；只能應(yīng)用在直流電壓高于電網(wǎng)電壓幅值的場(chǎng)合；直流側(cè)的支撐電容值應(yīng)設(shè)計(jì)的足夠大以抑制直流電壓紋波。
針對(duì)常規(guī)逆變器拓?fù)涞牟蛔悖b置采用彭方正教授提出的基于Z源網(wǎng)絡(luò)的逆變器拓?fù)?，相?duì)于常規(guī)的電壓源型逆變器，這種新型的電壓源型逆變器可以允許直通狀態(tài)存在，即允許同一相上下橋臂的兩個(gè)半導(dǎo)體管同時(shí)導(dǎo)通，對(duì)整個(gè)逆變電路起到保護(hù)作用，同時(shí)直通時(shí)間的加入使得電路具有升壓功能，另外加入Z源網(wǎng)絡(luò)使得電路的負(fù)載可以是容性也可以是感性。

電壓型Z源逆變器的一般結(jié)構(gòu)如圖4所示，當(dāng)同一相上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，逆變器工作在直通狀態(tài)下，此時(shí)逆變橋相當(dāng)于短路，等效成零值電流源；正常情況下逆變器工作在非直通狀態(tài)下，此時(shí)逆變橋就等效成一個(gè)恒值電流源。Z源網(wǎng)絡(luò)輸出的直流電壓峰值為

其中，B為升壓因子，當(dāng)電路的直通時(shí)間改變，直通占空比d0改變，最終使得升壓因子B改變，起到調(diào)節(jié)電壓作用。
逆變器交流輸出相電壓的峰值為

其中，M為逆變器的調(diào)制因子，當(dāng)M增大時(shí)，直通占空比會(huì)減小，通過(guò)式(1)可以看出，B會(huì)減小，反之M減小時(shí)B會(huì)增大，因此，合理地調(diào)整M與B的值就能夠調(diào)節(jié)輸出電壓，能夠更加靈活的實(shí)現(xiàn)升降壓調(diào)壓功能。此外，裝置的逆變器同時(shí)還具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能，以保證在溫度和日照變化幅度很大時(shí)仍然能自動(dòng)追蹤并以最大功率輸出。在電網(wǎng)側(cè)停電時(shí)，能夠自動(dòng)檢測(cè)并將系統(tǒng)裝置停止運(yùn)行，以避免孤島運(yùn)行的發(fā)生。