第
４２
卷第
８
期
２００８
年
８
月
电力电子技术
Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏｌ．４２
，
Ｎｏ．８
Ａｕｇｕｓｔ
，
２００８
定稿日期
：
２００８－ ０５－ １２
作者简介
：
梁雪峰
（
１９８３－
） ，
女
，
广西人
，
硕士研究生
。
研
究方向为电力电子与电力传动
。
１
引 言
在世界电能需求不断增长的今天，光伏发电技
术日益受到重视。光伏发电系统主要有独立运行模
式和并网发电模式两种。后者与前者相比，省掉了体
积大，价格高，不易维护的蓄电池，具有造价低，输出
电能稳定的优点，因而市场前景更为广阔。作为并网
发电系统中的重要环节，光伏并网逆变器实现了光
伏阵列最大功率点跟踪，并通过控制算法将电能送
入电网，使逆变器向电网传送的功率与光伏阵列所
发出的最大功率相平衡。
逆变器的控制需要性能良好的硬件来支撑，为
此提出了一种
３ ｋＷ
单相光伏并网逆变器的硬件设
计方案，采用该方案的并网逆变器具有工作稳定，频
率高，体积小，谐波含量小等特点，从而为中小功率
并网逆变器的设计提供了一种参考方案。
２
太阳能并网逆变器系统组成
图
１
所示的
３ ｋＷ
单相光伏并网逆变器系统由
功率主电路、控制器、驱动电路、检测电路等组成。其
中，功率主电路采用
ＤＣ／ＤＣ
，
ＤＣ／ＡＣ
两级结构；控制
环节以
ＤＳＰ
为控制核心，一方面控制
ＤＣ／ＤＣ
环节，
以实现光伏电池的最大功率点跟踪，另一方面控
制
ＤＣ／ＡＣ
环节，以使直流母线电压稳定，并将电能
转化为
２２０ Ｖ／５０ Ｈｚ
正弦交流电。系统保证并网逆变
器输出的正弦电流与电网的相电压同频同相。
逆变器并网时，要求其输出电流与电网电压同
频同相。忽略电网侧滤波电感
Ｌ
２
和线路的等效电
阻，逆变器输出侧电压矢量图如图
２
所示。
Ｕ
ｓ１
为输出电压的基波分量
Ｉ
Ｎ１
为输出电流的基波分量；
Ｕ
Ｎ
为电网电压矢量
图
２
逆变器并网矢量图
３
主电路参数设计
该并网逆变器的输入电压范围为
１２５￣６００ Ｖ
，
最大输入电流为
１５ Ａ
，额定功率为
３ ｋＷ
。主电路
ＤＣ／ＤＣ
部分选用的开关频率为
２０ ｋＨｚ
，
ＤＣ／ＡＣ
部分
选用的开关频率为
１６ ｋＨｚ
。以下分别讨论开关管的
选型，直流母线支撑电容
Ｃ
、电网侧滤波电感
Ｌ
２
和
升压电感
Ｌ
１
的设计方法。
３．１
开关管选择
光伏阵列的输入电压范围为
１２５￣６００ Ｖ
。系统
３ ｋＷ
光伏并网逆变器硬件设计
梁雪峰
，
曾国宏
，
姜久春
（北京交通大学，北京
１０００４４
）
摘要
：
基于光伏并网逆变器的基本原理和控制策略，提出了
３ ｋＷ
单相光伏并网逆变器的硬件设计方案。详细介绍了
主电路参数设计和控制电路设计方法。样机实验结果表明，该硬件系统很好地满足了逆变器的设计要求。
关键词
：
太阳能；发电；逆变器
／
光伏；并网
中图分类号
：
ＴＭ４６
；
ＴＭ６１５
文献标识码
：
Ａ
文章编号
：
１０００－ １００Ｘ
（
２００８
）
０８－ ００２８－ ０２
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈａｒｄｗａｒｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ３ ｋＷ Ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ
Ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ
ＬＩＡＮＧ Ｘｕｅ－ｆｅｎｇ
，
ＺＥＮＧ Ｇｕｏ－ｈｏｎｇ
，
ＪＩＡＮＧ Ｊｉｕ－ｃｈｕｎ
（
Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
，
Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４
，
Ｃｈｉｎａ
）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
：
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ３ ｋＷ ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ
ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｂｅ ｗｅｌｌ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
：
ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ
；
ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
；
ｉｎｖｅｒｔｅｒ ／ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ
；
ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ
图
１
并网逆变器系统结构
２８
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