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Z源逆變器的特點3共模電流的問題1

最大功率點跟蹤（MPPT）45

無變壓器光伏逆變器介紹

傳統的光伏并網逆變器在交流側裝有變壓器，起到升壓的作用，將主電路與電網隔離開來，起到保護作用。還可以有效濾除三次及三倍數諧波。但由于變壓器損耗等原因，導致系統的轉化效率很低，而且增加了系統的復雜度，造價高并且變壓器的體積較大，會使得整個系統顯得較為笨重。圖1傳統光伏并網逆變器一、傳統光伏并網逆變器結構如圖1所示：

無變壓器光伏逆變器介紹優點：具有體積小，成本低，效率高等優點。主要缺點：1.主電路與網側沒有電氣隔離，安全性不高。2.交流側具有直流分量。3.電路中存在較大的共模電流。4.網側諧波含量較大。圖2無變壓器光伏并網逆變器無變壓器光伏并網逆變器如圖2所示：共模電流的問題圖3無變壓器光伏逆變器共模電流

圖3中L1、L2為交流濾波電感、Cdm為差模濾波電容、Lcm為共模濾波電感、Ccm為共模濾波電容、CPVg為寄生電容、Zg為接地點與電網的串聯阻抗。共模電流產生原因：去掉變壓器使得電網和太陽能電池之間存在直接的電氣連接。光伏板與大地之間存在雜散電容，提供了共模漏電流產生所需的導電回路，如圖3所示：共模電流的問題共模電壓是逆變器輸出與交流側公共參考點N之間的平均電壓UCM：差模電壓UDM為逆變器輸出之間的電壓差：當差模阻抗不對稱時，差模電壓會產生一個等效的共模電壓UCM-DM：電路中的總的共模電壓Utcm為：圖4共模等效電路共模電流的問題●共模電流對系統的影響：共模漏電流一方面會降低系統的發電質量和轉換效率，帶來嚴重的電磁干擾問題；另一方面會增加安全隱患。●目前對共模漏電流抑制集中在三個方面：優化逆變器電路結構、提出新的控制策略、在逆變器中應用新型電力電子器件。Z源逆變器的特點特點：1）利用X型LC網絡能夠實現單級升降壓。2）不需要添加死區時間，可以避免由加入死區時間引起的波形畸變。3）同橋臂直通成為常態，增加了逆變器的抗干擾能力。圖5單相Z源逆變器三、單相Z源逆變器，電路結構如圖5所示：Z源逆變器的特點圖6直通狀態圖7非直通狀態逆變橋輸出電壓峰值和逆變橋直流鏈峰值電壓如下：圖6直通狀態圖7非直通狀態Z源逆變器的特點問題：如圖8所示，在Z源逆變器啟動時，由于電路直通，電容電壓會瞬間沖到0.5Us，感容諧振會導致逆變器中的電感電流、電容電壓大大超過穩態值，可能會損壞逆變器圖8Z源逆變器的啟動最大功率點跟蹤（MPPT）四、最大功率點跟蹤(MPPT)光伏電池的輸出功率主要取決于太陽光照強度和工作溫度。為了實現不同條件下光伏組件輸出當前光照的最多的能量，提出了最大功率點跟蹤技術。圖9光伏電池電流（功率）-電壓曲線曲線1—I-U曲線；曲線2—P-U曲線圖10光伏電池的溫度特性最大功率點跟蹤（MPPT）MPPT策略是實時檢測光伏陣列的輸出功率，采用一定的控制算法預測當前工作情況下光伏陣列可以輸出的最大功率，改變當前的阻抗滿足最大功率輸出。常用最大功率點跟蹤算法：1.擾動觀察法2.三點比較法3.電導增量法4.自適應模糊控制法5.二次插值法最大功率點跟蹤（MPPT）擾動觀察法原理：引入一個小的變化進行觀測，并與前一個狀態進行比較，根據比較結果調節光伏組件的工作點，原理如圖11所示：方法：第1步：改變光伏電池輸出電壓，并采樣輸出的電壓電流。第2步：計算功率，并與上一次計算的功率比較。第3步：如果小于上次功率，應控制電壓按原來相反的方向變化，大于則相反。保證了太陽能輸出功率向增大的方向變化。圖11擾動觀察法原理最大功率點跟蹤（MPPT）擾動觀察法總結優點：（1）跟蹤法簡單，易于實現。（2）一般用硬件實現，對傳感器精度要求不高。缺點：（1）在最大功率點震蕩運行會造成一定的功率損失。（2）跟蹤步長無法兼顧響應速度和跟蹤精度。(3)當光照變化較快時，算法可能會失效，導致判斷錯誤。最大功率點跟蹤（MPPT）三點比較法是對擾動觀察法的一種改進，采用了變步長的控制策略。方法：通過編程不斷調整電壓步長△U對最大功率點進行判斷和控制，最后利用閾值判斷是否達到最優點。最大功率點跟蹤（MPPT）a）當PA小于PB且PB小于PC時程序執行{UB=UC;UA=UB-△U;UC=UB+△U}表示起始工作點在最大功率點左側的情況，實現的目的是把電壓值沿著坐標軸向右移動，得到三個新的電壓點，再進行功率的比較，以此類推得到最大功率點所對應的電壓。最大功率點跟蹤（MPPT）b）當PA小于PB且PB大于PC時程序執行{△U=△U-UD;UA=UB-△U;UC=UB+△U}這種情況下，需要采用變步長調節來進一步縮小三點之間的距離，最終使三點控制在某一閾值內，這樣就近似得到了最大功率點。最大功率點跟蹤（MPPT）c）當PA大于PB且PB小于PC時程序執行{UB=UA;UA=UB-△U;UC=UB+△U},表示起始工作點在最大功率點右側的情況，實現的目的是把電壓值沿著坐標軸向左移動，得到三個新的電壓點，再進行功率比較，以此類推得到最大功率點所對應的電壓。最大功率點跟蹤（MPPT）三點比較法總結優點：

（1）可以實