4.7.1  在光伏发电逆变单元中的应用

作为高级直流-直流变换装置的应用举例，下面对隔离型太阳能发电逆变电路进行说明。在图4.9所示的简易变换器中，太阳电池电路和商用电源电路没有进行隔离，大面积的太阳电池不能接地，所以在安全和EMC方面容易出现问题。更大功率的装置一般采用如图4.29所示的隔离型电路^[22]。

图4.29 高频变压器隔离型太阳能发电逆变电路

该装置包括6个部分，第1部分是太阳电池，为了使太阳电池电流不发生变动，一般必须插入链接电容器。第2部分是升压斩波电路，用来实现太阳电池的最大功率点跟踪控制，同时适当调整输出电压，以便于下一部分电路升压到适当的电压。第3部分是利用高频变压器隔离的全桥变换电路，为了提高频率，采用单一脉冲的三电平PWM控制。隔离变压器的二次电压由第4部分的SDA-7（二极管桥式整流电路）进行整流，与SDA-7并联的环流二极管D_f在零时间段内作为电流的循环通路，这有利于减少正向压降带来的损耗。另外，第3部分的SDA-4进行PWM控制，从而使持流电抗器L₁（两个分开串联连接类型）的电流i_L被全波整流为正弦交流波形。将L₁分割成两个绕组串联，对于输出的接地点，可以实现正负部分的电路平衡，利于减少共模噪声（参考本书的参考文献1）），由于两个绕组绕在同一铁心上，所以按照单一电抗器处理。(https://www.daowen.com)

第5部分的SDA-4虽然与图4.20所示的四象限斩波器具有相同的功能，但此时的对象是将交流全波整流的电流i_L与第6部分的商用电压e₄进行配合，每隔半个工频周期进行极性反转，从而形成正弦交流电流i₄。事先通过控制第3部分的SDA-4，使得i₄与输出端子间电压e₄同相位，因此第5部分的SDA-4只是进行无零电压V段的极性切换，实现电源切换型功率变换，这属于单相电流型逆变器^[23]。L₂在原理上并不是持流电抗器，而是和在输出端子的电容一起构成高频LC滤波器。另外，第5部分输入口处的电容是为了应对假定引起动作不正常的情况^[24]。

第6部分是商用电源，假设为可以吸收3～5kW功率的单相三线式商用电源，电源中点接地。

上述装置的各构成部分用等效电源、负载进行表示后，得到图4.30所示的等效电源系统图。尽管之前对各个装置已经进行了说明，但是仍需强调在该电路中第5部分四象限斩波电路和第6部分商用电源的连接是交流电流源与交流电压源负载的级联连接。一般来说，商业电网的等效电路是线路电感加理想电压源，所以为了处理线路电感的影响，必须在两者电源间进行波形整合等的特殊准备，并在两者中间连接对应交流的链接电容器，这里一般称它为LCL回路的滤波电容器。

图4.30 太阳能发电逆变电路的等效电源系统图（电压电流波形参考图4.29，L₂不是持流电抗器，而是LC滤波器的L）