隨著全球工業(yè)的發(fā)展,能源危機和環(huán)境惡化問題日益嚴(yán)重,新能源的開發(fā)與利用越來越得到人們的重視,而逆變技術(shù)是新能源發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。隨著家庭光伏能源使用率的逐步提升,中小功率逆變器將成為未來光伏系統(tǒng)發(fā)展的趨勢,然而單相逆變器輸入側(cè)低頻紋波在很大程度上影響逆變器的多項性能。
例如,在燃料電池的應(yīng)用中,低頻脈動功率會增大燃料電池的損耗、降低系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng);在光伏發(fā)電場合會影響電路的最大功率點跟蹤(maximum power point tracking, MPPT)和光伏電池板的能量利用率,存在瞬時功率不匹配導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率降低等問題。
為了抑制單相逆變器輸入側(cè)低頻紋波量,往往在逆變器輸入側(cè)并聯(lián)大電容,可以起到濾波作用,但存在體積增大以及電解電容壽命與光伏電池不匹配等問題,采用功率解耦技術(shù)的單相逆變器,可以在有效抑制紋波的同時,實現(xiàn)逆變器的高功率密度、高變換效率,所以功率解耦技術(shù)引起了人們的重視。
通過對多種研究方案在功率解耦電路、樣機額定功率、輸入濾波電容容量、解耦電路儲能元件大小以及二次紋波占比幾個方面進行了對比,各項數(shù)據(jù)見表1。
從表1中可直觀看出各類解耦技術(shù)中,DC級功率解耦技術(shù)紋波抑制效果最好,其中文獻[9]的無源解耦技術(shù)效果最明顯,但解耦電容容值較大。有學(xué)者采用有源功率解耦可達到較理想紋波抑制效果,也提升了逆變系統(tǒng)的功率密度,工程應(yīng)用性較強。
有學(xué)者均在直流母線采用LC濾波器并依據(jù)控制策略來進行紋波抑制,實現(xiàn)前級逆變器對二次紋波帶阻特性,后者濾波電容更大,但紋波抑制效果更好。
AC級功率解耦中,有學(xué)者僅給出了拓撲結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方法,對于帶功率解耦的三端口逆變器,電路構(gòu)成較復(fù)雜,其中后者所用功率開關(guān)管更少,拓撲功能更多。
有學(xué)者利用拓撲固有優(yōu)勢,對濾波電容電壓參考控制量稍作改動即可實現(xiàn)紋波抑制,且無需引入功率解耦電路和大容量電解電容。
表1 各類功率解耦方案的參數(shù)及性能
通過以上對比總結(jié)以下幾點結(jié)論: