光伏组件中的单相并网逆变器回顾

光伏组件中的单相并网逆变器回顾摘要主要是对于单相电网连接光伏 PV 模块中的逆变器技术的回顾。 逆变器分为四个等级 1 数量在级联 ; 2 电源处理阶段的电源类型光伏组件 S 和单相电网之间的耦合 ; 3 他们是否利用了变压器 无论是在线或高频 或 ; 和 4 的并网发电阶段。对于以上四种逆变器的拓扑介绍、比较，并评估其要求、寿命、组件评级和成本。最后，综合结果选出适合单个光伏组件或多个光伏组件的最佳候选逆变器。索引条目 AC 模块，光伏发电系统，单相并网逆变器。引言随着世界对电力的需求不断增加，光伏发电的供电电网也越来越的到重视 [1]。但是同多数传统能源例如石油、天然气、煤炭、核能、风力和水利相比其较高的并网成本，是许多光伏发电系统未能并入电网的主要原因。 固态逆变器已被证实是将光伏发电系统并入电网的可行技术。在过去光伏发电系统的花费主要被光伏组件的价格所影响。 但是随着现在光伏发电组件的生产规模扩大，其价格也在逐步下降。例如在 1992 年，每瓦特的光伏组件的成本价格为 4.47.9 美元，现在成本已经下降到 2.63.5 美元 [2] 。因此，系统的总造价中并网逆变器的价格变得各家可预计。每一个逆变器的成本下降使得光伏发电变得更具吸引力 [4]。现在大家所关注的是有没有更新的、 更便宜的、 更具有创造力的逆变器解决方案， 这些导致包括逆变器在内的高多样性和新系统的配置。本文以对逆变器的要求开始， 并由电网公司、 光伏组件和运营商创设。 也是根据回顾历史上是如何达成这些要求、 如何在现今实现并且对未来有怎样的认识。 随后将对用于连接到网络的光伏组件的逆变电源的拓扑结构进行概述。 并将进一步的讨论和评估以便得出最适合并且能够适用于未来发展的光伏逆变器拓扑结构，并且给出最终结论。规格、要求和标准将光伏组件逆变器接入电网主要面临两个问题。 一个是确保光伏组件工作在最大功率点（ MPP ） 。另一个是将正弦电流注入电网。这些问题将在这一章节得到进一步的审查。A.有电网需求的定义由于逆变器是连接到电网上的， 所以必须遵循公共事业公司所制定的标准。 尤其是未来的国际标准（仍然是一个还在审议的委员会草案 CDV ） IEC61727 [3] 目前的标准EN61000-3-2 [4] ,IEEE1546 [5] 和美国国家电气法规 （ NEC） 690 [6] 都是值得考虑的。 这些标准能够处理诸如孤岛运行的电能质量检测、接地等问题。摘要列于表一。正如表一中所示， 同现行的 IEEE 与 IEC 关于电流谐波标准相比较而言， EN 的标准 （在欧洲应用） 比较容易达到要求。 这也反映在所选择的逆变器的拓扑结构， 从晶闸管配备大型并网逆变器改为较小的绝缘栅双极晶体管（ IGBT ） /MOSFET 配备并网逆变器。逆变器还必须能够检测孤岛运行状态的情况并且能够采取适当的措施来保护工作人员和设备 [7]。孤岛效应是当逆变器持续工作时，电网由于事故或受到损坏取消了连接。换句话说， 电网将逆变器断离，然后只供应本地负荷。 通常将可行的检测计划分为两组主动和被动。 被动的方法对电能质量有任何的影响， 因为他们只监控电网的参数。 积极的方法这是将扰动引入电网并监控所造成的影响。 这样可能会影响电能的质量， 并对并联在线路上的其他逆变器造成影响 [7]、 [8]。IEEE [5] 和 IEC [3] 的标准限制了注入电网的最大直流电流值。 这个限制注入值得目的是为了避免配电变压器的饱和。但是限制值却非常小（额定输出电流的 0.51 ） ，这么小表一的数值在逆变器的电路中是十分困难得到精确测量。 这可以通过使用改进后的测量电路减缓包括工频变压器在内的逆变器与电网间的测量压力。一些逆变器使用嵌入高频 DC-DC 转换器的变压器来隔离光伏组件和电网。 但是， 这样并不能真正的解决问题。 由于直流电流的注入，使得光伏组件变得更容易接地短路。NEC690 标准 [6] 要求当光伏组件达到最大的输出电压水平时例如 50V [6] [7] [26] ，应系统接地并监视接地故障。系统接地包括光伏阵列的负极 （正极） 的接地。由于单相逆变器与中心线连接电网是电网侧接地系统， 这样会对许多高功率无变压器系统造成麻烦。 其他的电力局只需要装备接地的光伏组件以防电气隔离失效 [7][9] 。设备接地时为了防止框架或其他的金属部分接地。假设电网电压和电网包含其基本部分并且同相，则注入电网的瞬时功率等于22 sin grid grid gridp P t （ 1）Pgrid 为平均注入功率， ω grid 角频率 ， t 是时间。B.光伏组件的需求定义图所描述的是一个太阳能电池的模型（ a） ，其电气特性说明图如图（ b） 。时下最常见的光伏硅模块是单晶硅和多晶硅模块，他是基于传统的电子制造流程，但是价格昂贵 [1]。这期号 IE61727[3] IEEE1547[5] EN61000-3-2[4] 额定功率 10kW 30kW 16A 230V3.7kW 正弦电流允许值（ 3-9） 4.0 （ 2-10） 4.0 （ 3） 2.30A （ 11-15） 2.0 （ 11-16） 2.0 （ 5） 1.14A （ 17-21） 1.5 （ 17-22） 1.5 （ 7） 0.77A （ 23-33） 0.6 （ 23-34） 0.6 （ 9） 0.40A （ 35） 0.3 （ 11） 0.33A （ 13） 0.21A （ 15-39） 2.25/h 即使这些谐波在这些范围内也应小于25所列出的奇次谐波的限制约 30奇次谐波遵循标准最大即时电流 5.0 - 功率因素在标称功率的 50 0.90 - 直流电流注入 小于额定输出电流 的 1.0 小于额定输出电 流的 0.5 0.22A 对应一个 50W 的半波整流器正常运行的电压范围85-110 196V-253V 88-110 97V-121V - 正常运行的频率范围 50 1Hz 59.3Hz 到 60.5Hz - 222122M PPM PPM PPM PPM PPM PPM PP M PP M PPM PPd IdUdI UdUdIU U IdU2PV PV PVi u u22 1 2 123P V M P P P V M P Pp P VM P PP Vk P k PdUd u些光伏组件的 MPP 电压定义的一般范围在发出 160W 功率时是从 2338V ，开路电压低于45V。然而随着新技术如薄层硅、无定型硅、光电（ PEC）发展 [1][10] 。这种类型的光伏组件可以通过并不昂贵的滚装过程生产出任意大小。 这就意味着， 只要有这些新型的细胞模块我们就可以看到发展的潜力。 这些细胞或者说是模块的电压范围大约在 0.51.0V ， 当细胞模块组成一平方米的面积其电流就有几百安培了 [11]-[13] 。逆变器必须保证光伏组件在 MPP 能够获得最大能量的情况下。这是通过一个 MPP（ MPPT ）跟踪的。它还涉及到光伏终端的脉动需要足够小，才能控制 MPP 周围没有太多的波动。电路分析图（ a） 显示， 电压纹波的振幅和利用率 K PV 之间有一定的关系， 正如 [14] （ 2） 为电压波动的幅度， PMPP 和 U MPP 分别为 MPP 的功率和电压，ɑ和 β 是描述当前的二阶泰勒近似系数，利用率为发出的平均功率除以 MPP 的理论功率。系数计算（ 3）（ 5）6 （ 7）计算表明， 纹波电压的振幅应低于 MPP 电压的 8.5， 这样才可用达到 98的利用率。 例如0, 0 2hO P O PT TTL L一个 MPP 的光伏组件的电压为 35V 为了利用率能达到 98其纹波电压就不能超过 3.0V（振幅） 。在上一节可以看出，功率注入到电网遵循正弦波，抬高到第二个发点所的变频器必须包含一个电力去耦装置。C.运营商的要求运营商（业主）也有几句话说。首先，所以的逆变器必须符合成本效益，并且在相同的电路中很容易实现，如同现在在使用的单相功率因数校正电路（ PFC）和变数驱动器一样。但是用户也需要一个高效率、 能够接受较广的输入电压和输入功率来应对在很宽范围内变化的太阳辐射和环境温度函数。 图 2 显示的是在一段时期内， 丹麦的一个正常年份的平均日照（欧洲西北部） [15] 。数字显示，大部分的潜在能量范围是从 501000W/ m 的照射。此外，逆变器 必须有较高的可靠性，因为大多数光伏组件的 制造商只保证其工作 25年效率只下降 20的保 修，并提供 5 年的材料和做工的保修 [27] 。元件内的主要限制是逆变器的铝电解电容器用于光伏组件和单相电网间的功率解耦[16]-[19] 。电解电容的运行寿命可以通过公式计算（ 8）其中 L OP 是运行寿命， LOP,0 是在温度为 T0 时的寿命， Th 是热点温度， Δ T 是温度升高，因而寿命缩短的两个因素。 但是， 公式假设了一个恒定的温度， 当逆变器安装在室内时， 忽略电容器的功率损耗， 这并不是交流的逆变器光伏组件集成模块。 在不同的温度下， 必须应用公式（ 8）来确定平均情况下的寿命。光伏逆变器的演变A.过去的集成式逆变器过去的技术如同图 3（ a）所示是基于集中连接有大量光伏组件的逆变器到电网上。光伏组件被分为许多的串联连接 （成为一串） ， 为避免进一步的放大， 每串产生足够高的电压。这些串联的组件并联后， 通过串联二极管以达到较高的功率水平。 这种集中式逆变器存在一些严重的局限性， 如高压直流输电电缆之间的光伏组件和逆变器的功率损耗。 电网连接阶段通常手段整流线晶闸管职权范围， 设计很多的电流谐波和电能质量差。 大量的谐波是在新的逆变器的拓扑记得够和系统的布局以配合新兴的标准，其中也包括电能质量。B.现在的组串逆变器和 AC模块目前的技术组成的组串逆变器和 AC模块。串式逆变器，如图所示 3（ B） ，是一个重新诱导的集中式逆变器版本，在一个单一的串光伏组件连接到逆变器。输入电压可能足够高，以避免电压放大。这将重新邀请大约 16 个欧洲系统系列光伏模块。 16 个光伏组件总开路电压可高达 720V， 1000-V 的 MOSFET/IGBT的要求为你让 75的电压的半导体评级职权范围。然而，正常的工作电压低于 450510V，使用更少的光伏组件串联的可能性也是存在的，如果一个 DC-DC转换器或工频变压器用于电压放大。 有没有先关的损失可以应用到每个串联二极管和独立的 MPPT串中。这增加了整体效率的集中式逆变器，并降低了价格，由于大规模生产。AC模块的描绘图如图 3（ d） 是一体化的逆变器和光伏组件组成的一个电气设备 [7] 。 它消除了光伏之间的失配损耗模块， 因为只有一个光伏组件， 以及支持之间的优化调整光伏模块和逆变器，因此，独立的 MPPT。它包括系统容易扩大的可能性，因为模块化的结构。并且有机会成为一个“即插即用” 的设备， 没有任何人可以通过使用点电气装置的知识， 也是一种内在的功能。另一方面，所需要的高电压的放大降低整体的效率， 增加每瓦的价格，拓扑，因为更复杂的电路。另一方面， AC模块是为了大规模的生产，从而导致了较低的生产成本和零售价格。本方案解决了使用自整流 DC-AC逆变器， IGBE或 MOSFET的手段，涉及电能质量高的符合标准。C.面向未来的多串逆变器， AC模块和 AC细胞多串式逆变器的描绘图如图 3（ c）进一步发展的串式逆变器，其中几个串接口在自己的 DC-DC转换器，一个共同的 DC-AC转换器 [7][28] 。这是有益的，较集中的系统，因为每个串可以单独控制。 因此， 运营商可能开始与一些自己的光伏电站模块， 进一步放大很容易实现， 因为一个新的串与 DC-DC转换器可插入到现有的开发平台形式。 现实现一个灵活的设计，具有效率高。最后， AC细胞逆变器系统是其中一个大的情况下光伏电池连接到 DC-AC逆变器[11]-[13] 。 主要对于设计师的挑战是发展逆变器， 可以放大非常低的电压， 0.5-1.0V 和 100W没平方米， 电网的适当水平，并在同一时间达到高效率。 出于同样的原因， 全新转换观念是必须的。四．逆变器的分类拓扑接下来是一个不同的逆变器分类技术。 拓扑结构的分类数的基础上， 电源处理阶段， 去耦电容的权力位置职权范围，如果他们的雇佣变压器与否，和电网的类型间面对。A.功率处理阶段电源处理阶段，在级联，是第一分组这里。图 4 显示了 3 例单和多阶段逆变器。逆变器如图 4（ A）是单级逆变器，它必须处理所有的任务本身，即 MPPT，电网电流控制，也许电压放大。 这是典型的配置一个集中式逆变器， 与它相关的所有弊端。逆变器的设计必须处理峰值功率的两倍额定功率，根据（ 1） 。图 4（ B）描绘了一个双级逆变器。 DC-DC转换器现在执行的 MPPT（也许是电压放大） 。依赖于控制的 DC-AC逆变器，从输出 DC-DC转换器是一个纯粹的直流电压（ DC-DC转换器仅设计来处理额定功率） ，或输出电流的 DC-DC转换器的调制遵循整流正弦波（ DC-DC转换器现在应该处理额定功率的两倍的峰值功率） 。 DC-AC 逆变器前控制意味着目前的电网解决方案脉宽调制（ PWM）或 Bang-Bang 操作。在后者， DC-AC逆变开关线频率， “展开”的整流全波正弦电流和 DC-DC转换器采用电流控制的护理。 一个高效率达到后者的解决方案， 如果额定功率是低。在另一方面，最好是经营电网的连接转换器的 PWM模式下，如果额定功率高。最后， 图 4（ C） 是多串式逆变器的解决方案。 每个 DC-DC转换器的唯一的任务就是 MPPT和可能电压放大。 DC-DC转换器连接到一个共同的 DC-AC逆变器，直流母线电网电流控制。这是因为有利于更好的控制每一个光伏组件或串实现和普通的 DC-AC 逆变器可能是基于标准的 VSD技术。B.电源去耦电源去耦通常是实现的手段电解电容。 如前所述， 这是主要的组成部分限制因素的一生。因此， 应尽量小并且最好用薄膜电容代替。 在电容器室摆在与光伏组件并联或直流逆变器之间的联系阶段，正如图 5 中所示的。去耦电容的大小，可以表示为（ 9）其中 为光伏组件的额定功率， 是电容两端的电压， 是波的振幅。基于公式（ 9）光伏组件是一个纯粹的 DC，和来自当前并网逆变器的 波形，假设是不变的。 如果冲结果 （ 2） （ ， ， ） 用于 （ 9） ， 电容 2.4MF是在与光伏组件并联。在另一方面，如果放置在直流母线电容器，它成为能够使用 380V 与20V的纹波振幅的 33uF 的相同的光伏组件。C.变压器及类型的互连如前所述，一些逆变器使用一个变压器嵌入式在高频率 DC-DC转换器或 DC-AC逆变器，P VP CU C2sin grid t CU35M PPU V 3.0 V 160M PPP W其他使用电网的工频变压器，一些逆变器不包括在所有的变压器（见图 6） 。行高频变压器被视为一个较弱的组成部分，由于不断增加的大小、重量和价格。现代逆变器往往使用高频变压器。这种全新设计的成果，如印刷电路板（ PCB）的综合磁性元件 [36] 。变压器在光伏逆变器的悖论。 正如以前， 光伏组件的接地系统只需要做大的输入电压低于 50V。另一方面，它是很难实现高效率的电压扩增阳离子无变压器，当输入电压在 23V 到 45V 的范围。 第三， 变压器室多余的当输入电压足够高是。 一个正常的全桥逆变器不能被用来作为电网接口， 当连个变频器的输入和输入是被接地的。 此外， 大面积的光伏组件包括一个 0.1nF10nF 的电容每个光伏组件的地面 [25] 。这也可能导致光伏组件的电感之间的严重振荡在电路中。只有少数的高输入电压变压器的拓扑机构， 可以在输入和输出接地， 尚不得而知； 一个配置图 7。D.电网的接口类型只有在电流源模式玉镯的逆变器在分类， 自光伏逆变器的目的之一， 是正弦电流注入电网。图 8显示了四个多，可能的话，电网连接逆变器。开拓扑结构图 8（ a）和（ b）线频率换向电流源逆变器 （ CSIS） 。 到目前阶段已经调制 / 控制遵循整流波形正弦电路的任务是简单地重新创建的正弦波，并注入电网 。 电路适用于零电压开关（ ZVS）和零电流开关（ ZCS） ，因此，只有传导损耗半导体保持。由于电流调制的另一个阶段， 其他必须在设计阶段为名义的两倍的峰值功率权力， 根据（ 1）和电源退耦，必须实现与光伏组件并联电容器。 转换器喂养图中的电路。图 8（ a）可以是一个具有推挽一个圈，并与两个反激图电路的次级绕组 图 8（ b） 。图的拓扑结构。 8（ C） 是一个标准的全桥三电平 VSI 的， 它可以创建一个正弦电网通电正 / 负直流链路或零电压，电网的加电网电感。 往往是整个电网的电压和电感脉宽调制，但滞后（ Bang-Bang）电流消耗也可应用于控制。 图的拓扑结构的一个变种。 8 （ C）半桥的两个级别的 VSI，则只能创建两个不同的电压的和需要双直流母线电压和双开关频率，以获得相同的性能全桥。图的拓扑结构。 8 （ D） ，这是半桥二极管钳位三电平 VSI 的，许多不同的多层次 VSI的，它可以创造 3， 5， 7在网格不同的电压和电感器。 这是有利的，因为开关频率每个晶体管可以减少，与此同时，良好的电能质量是保证。在 CSI 和晶体管的命令信号电网电流波形的职权主要是基于测量电网电压或过零检测。这可能会导致在严重的问题，电能质量和不必要的故障情况。根据 [8] ，对这些问题的主要原因背景（电压）谐波和穷人设计。 谐波可能与电容器串联谐振启动周围放置在网格中 （如冰箱） ，由于积极从反馈的逆变器的电流或噪声信号过零检测。对于这个问题的一个解决方案是使用锁相环（ PLL） ，为建立一个电流波形高品质的参考。五， AC模块AC模块是一个光伏模块组合电网连接逆变器 [ 见图。第 3（ d） ] 。根据上述讨论中，逆变器应该是双级型一个嵌入式高频变压器。评论交流模块逆变器 [25] - [35] 。接下来遵循一些经典的解决方案 AC模块逆变器。从文献调查结果编制表二。拓扑如图 9 是一个 100 瓦的反激式逆变器 [37] 。 该电路由一个晶体管反激式转换器， 围绕一个中心抽头变压器。从变压器的两个输出连接到电网，一次一个，通过两个 MOSFET，两个二极管，和一个共同的滤波电路 [37] 。反激式转换器，通过这种方式， 可以产生积极和消极的输出电流。在图下的拓扑结构。 10 是一个 105 瓦的联合反激降压 - 升压逆变器 [38] 。避免加入反激式转换器降压 - 升压转换器需要一个大的去耦电容。在变压器的结果，包括在整个晶体管的电压尖峰泄漏电感 SDC记图 10，在关闭。耗散 RCD钳位通常被用来消除过压 ; 见前面的拓扑结构。然而， RCD钳位电路交互大量的降压 - 升压电路，造成变频器故障。解决的办法是修改后的清水拓扑在下一节介绍 [39] 。最后，储能电容 CDC必须进行整个负载电流，从而提高其电流纹波能力的要求。在图中的逆变器。 11 日是以前的拓扑的一个增强版本，额定 160 瓦，在这个逆变器的主要改进是两个晶体管的反激变换器的单晶体管的反激式转换器与更换，克服过压问题。的拓扑结构图 12 是一个 160 瓦的降压 - 升压逆变器 [40] 。 同样， 少量的能量储存在漏感。这种能量正在恢复体二极管的晶体管 SPV2和 SPV3。另一方面，二极管 DPV被阻塞的能量回收，并没有进一步的信息 [40] 应用钳位电路类型。拓扑结构图 13 是一个 150 W的反激式 DC-DC转换器开展连同线频率 DC-AC逆变器 [41] 。在 [42] 相同的拓扑结构， 适用于 100 瓦逆变器， 除了电网的过滤器从电网侧的直流环节中删除。 线频率 DC-AC逆变器配备晶闸管， 它可以打开麻烦， 因为他们需要在他们的控制终端的当前打开的这两种情况下。逆变器图 14 是一个 100 瓦的反激式 DC-DC转换器一起 aPWMdc-AC逆变器 [43][44] 。输出阶段， 现正由四个晶体管， 这是在高频率切换。 电网电流交替连接的正或负直流母线电压（恒定电压 CDC） 中的电感器 Lgrid ， 零电压调制（占空比和 开关周期） 。逆变器图 15 基于 110-W 系列谐振 DC-DC转换器， 高频逆变器向电网 [36] ， 在 [45]250W 。串联谐振变换器是谐振转换器， 参观了这里。 在这样一种方式， 是不能作为整流器从电网侧看到， 走向并网逆变器被修改。 添加两个额外的二极管。 这种方案的优点是没有浪涌电流流动时，逆变器连接到电网首次。市售 Mastervolt Soladin120 逆变器 [46] 是一个“插件和播放”逆变器，基于拓扑图。16。 额定输入功率为 90 瓦在 20-40 至五， 但峰值 120 W存在操作机会。 120 变频器的 Soladin是一个没有内在的动力去耦双级拓扑结构。 在与光伏组件并联电容器， 因此， 而大 （ 2* 1000 MF为 50 V ） ，因为它必须作为能源缓冲区。根据在第 II-B 的工作，这个结果在一个小范围的信号幅度从 1.8 至 3.0 V ，相当于光伏利用系数从 0.984 到 0.993 整整一代。swD T 1 swD T swT六。 STRING和多组串逆变器串和多串系统是一个组合或几家光伏串与网格逆变器见图 3（ b）和（ C） 。根据上面的讨论， 逆变器应是带或不带一个嵌入式高频变压器的单或双级型。 接下来， 遵循一些经典的串和多串逆变器解决方案。图 11。改性清水逆变器 [39] 。请注意，光伏组件的极性是相反的。图 12。双晶体管反激式逆变器 [40] 。图 13。反激 DC-DC转换器，展开 DC-AC逆变器 [41] 。图 14。反激式 DC-DC转换器与 PWM逆变器 [43] ， [44] 。图 15。串联谐振 DC-DC变换器的 Bang-Bang DC-AC 逆变器 [36][45] 。在图中的逆变器。 17 是一个变压器的半桥二极管钳位三电平逆变器 [25][47] 。至于 S1和 S2 对可以创建一个正输出电压，把创建零电压 S2和 S3，并最终创建一个负电压，把 S3 和S4。每个光伏两个字符串连接到地面 / 中性的电网，从而降低了电容的接地电流，并通过增加更多的晶体管逆变器可以很容易地履行 NEC690标准。 变频器可以进一步扩展到五个层次，二极管，光伏字符串。变频器可以进一步扩展，通过增加更多的晶体管，二极管，光伏串五个层次。然而，这需要，必须仔细大小，因为他们比字符串＃ 1 和＃ 2 不同加载外部字符串（例如，放置在位置＃ 0 和＃ 4 在图 17，而不是说明的字符串） 。另一个严重的缺点是在积极的电网电压，反之亦然字符串＃ 2 串 1＃只加载。这就需要去耦电容相比，扩大了约 π 因子第四节的 B。这是不是一种成本或寿命的优势。在图 18 中的逆变器是两个级别的 VSI，两个光伏串接口 [48] ， [49] 。因此，这种变频器只能产生两个级别的输出电压， 开关频率必须是双前一个以获得电网电感的大小相同。 这和前拓扑之间的主要区别在于代控制电路（海合会） ，晶体管 S2 和 S3 和电感 LPV，它可以独立加载每个 PV串。事实上，光伏字符串之一，甚至可以被删除和正弦电流仍然可以注入到电网。海湾合作委员会是一个优势，因为个人的 MPPT可应用于每个字符串。加入另一个PV 字符串加上一个晶体管，电容器，电感器，轻松实现进一步扩大。这种拓扑结构和拓扑图的缺点。 17 日是其降压的特点，因此，最小输入电压始终必须大于最大的电网电压。例如，最大的电网电压等于至 360V，整个光伏模块的最低电压为 23 V-3V（ MPP电压减去整个光伏字符串 100 赫兹纹波） 。因此，两个字符串， 每次至少 18 模块，要求后者拓扑拓扑结构和前两个字符串最低九个模块。市售的逆变器 （ SMA Sunny Boy 的 5000TL[33] ， [50] ） 图 19 是专为 3 个光伏串， 每 2200瓦在 125-750v ， 与自己的 MPPT每个。 光伏串的电路接口是标准的升压转换器， 这是有益的，因为转换器的输入端的高频电流纹波很容易通过薄膜电容器过滤。 电网连接的 DC-AC逆变器是两个级别的 VSI。当此指出，它变得明显，光伏字符串可以不接地，因此，这个逆变器是不会允许在美国，由于 NEC690标准的系统。最后， 原始设备制造商（ OEM）的逆变器（光伏 PowerLynxPOWERLINK4.5千瓦 [51][52] ）图 20 还设计了三个光伏串，每个基于嵌入式高频变压器和整流全桥电流源逆变器的 DC-DC转换器输入范围从 200 至 500 V 和 1500 W。光伏串很容易接地系统并没有与 NEC690标准存在问题， 因为这种逆变器，包括光伏串和电网之间的电气隔离。 再次，电流源的输入阶段是有益的， 因为它减少了在与光伏串并联滤波电容的要求。 此外， 在整流器二极管是电流换向， 其中包括低反向恢复二极管和低电压应力。 电网连接的 DC-AC逆变器是三个层次的 VSI。图 16。 soladin120 商业逆变器 [14] 图 17。电网连接系统半桥二极管钳位三电平逆变器（ HBDC） [25][47] 。图 18。实用与海湾合作委员会的互动光伏逆变器 [48] ， [49] 。七。讨论A.方法组件评等，相对成本，寿命，效率和欧洲提出的 AC模块逆变器都被评估 [14] 。结果显示在表三。平均或均方根电流和他们承受的峰值电压，半导体的评级是基于共同的评级系数为0.23 （ 0.75 德率因素的峰值电压和 0.30 率组成因素为电流的均方根值） ，如光伏逆变器在图边晶体管。 16 必须能承受 90 V 峰值 7.6 A 有效值，因此，弗吉尼亚州的评分为 3.0 千伏安每个计算。变压器的额定值是基于几何不变的核心方法，在 [24] （ 10）哪里是绕组电阻， λ 是应用的初级匝数伏特 - 秒， I tot 是总的绕组电流， f sw 是开关频率， KU为铜的填充因子， Ptot 是在变压器的总功率损耗，和 KFe，一些系数峰值磁通密度和频率的职能描述为核心的亏损。 在核心的总功率损失只限于一个价值， 保证没有环境和核心表面之间的最大温差超过 40℃。相对成本计算的收视率，在不同厂商的组件调查，线性回归分析的基础上计算。用于确定相对成本以下关系电解电容器 （ 11）为磁学 （ 12）光伏侧 MOSFET （ 13）电网侧 MOSFET（ 14）整流二极管 （ 15）表三评价的七逆变器拓扑结构为 AC模块0.458 0.738EU RO E,277.3 1.746g FeEU RO K0.263 0.511EU RO kVA0.570 0.184EU RO kVA0.134 0.090EU RO kVA表四四弦的评价和多串式逆变器拓扑结构（ 9）电源去耦电容的计算。每串光伏模块的数量计的额定功率和电压范围内基准图 19。多串式逆变器中的 [33][50] 阳光男孩 5000TL 电力电子拓扑结构。每串的最大功率为 2200 瓦等于在 125-750 V 。图 20。拓扑电力电子三个字符串变频器在 [21]-[23],[51],[52] 。最大功率每弦等于 1500 W 在电压 200 - 500 V 。去耦电容的大小， 和他们携带的电流量寿命评估。 涉及高电流电容器高功率损失， 从而导致电容内的热点，增加温度是寿命的主要因素。每个逆变器的效率已在 6 个不同的工作点， 计算“平均”的组件， 从组件调查的基础上。据欧洲效率的定义，加权和总结了根据个人效率（ 16）指数值等于额定功率的百分之 [32] 。 这样做是为了使的变频器在部分负荷条件下， 公平的比较。B.交流模块逆变器双级 CSIS 像图的电路。 8（ a）及（ b）容受从一个大的电解去耦电容，而脱钩的 VSI可以实现一个小型电解电容。这是有益的，当一辈子的问题， 因为如前所述，电解电容器的主要限制在逆变器的单组分。只有两个电路是研究欧洲效率时从别人的不同，这些都是在图逆变器。 11 和 16。在图中的逆变器。 11 有一个低效率的，这是造成光伏方面的半导体高电压等级，而与此同时，高电流电路中的流动。在图推挽式逆变器。 16 具有更高的效率比其他变频器。这主要是由于在光伏侧变流器的低传导损失， 其中只有两个晶体管承载电流。 另一方面， 两个晶体管的电压应力是双重的其他逆变器（除了之一。在图 11） 。这也被认为在这个逆变器的半导体，这是比别人高的收视率。 如果一个人应该选择基于这种比较的逆变器拓扑， 推挽式逆变器图。16 将是一个最好的选择，因为它提供了高效率和相对低廉的价格，但应注意的去耦电容，这是最弱的点。C.串和多串逆变器在本次审查提出的串和多串逆变器代表了这一领域内的最新发展。表四载列的逆变器。双接地多 HBDC 的逆变器可以是一个很好的解决方案，但应注意的去耦电容，这在图17 逆变器的情况下必须有相当大的，因为他们只加载网格时期的一半。一个解决办法是，像图中的平衡海合会，包括一些平衡电路如图 18 经审查两种拓扑结构（见图 18 和 19） 。使用双极型 PWM 对电网的开关。为海湾合作委员会在图逆变器， 这是有益的。 18 岁， 但没有图的拓扑结构。 19 由于要求高的直流母线电压和两个去耦电容器系列创建中点。除此之外，逆变器图。 19 不能系统接地，这是一个从 NEC690 标准的要求， 但在光伏模块的终端共模电噪声也可以产生较大的接地电流， 由于从光伏组件到地面的电容。这里参观的最后拓扑电流馈电全桥 DC-DC 转换器与嵌入式高频变压器的基础上，每个光伏字符串。 这就要求比前三个逆变器的组件， 但他们的收视率较低， 可以很容易实现大规模生产的好处。市售的逆变器显示良好的效率和电网性能。八。结论此意见已覆盖一些标准， 光伏发电和电网应用的逆变器必须履行， 这对电能质量的重点，直流电流注入电网，孤岛运行的检测，系统接地。由光伏组件所规定的要求，也被审查，特别是电源模块之间的解耦和电网中的作用已被调查。 一个重要的结果是整个光伏模块的纹波幅度不应超过 3.0 V 的有整整一代的 98％的利用率。 最后， 由操作员定义的基本要求， 也得到了解决，如成本低，效率高，寿命长等优点。下一部分的审查， 是历史的总结了过去， 大面积光伏组件通过集中逆变器连接到电网中使用的解决方案。这包括串逆变器， 因此出现了许多不足之处。一个自然的发展， 是常见的DC-AC 逆变器，添加更多的字符串，每一个单独的 DC-DC 转换器和 MPPT，因此，多串逆变器已败露。 这被认为是未来的解决方案之一。 在这一领域看到的另一个趋势是 AC 模块的5 10 20 30 50 1000.03 0.06 0.13 0.10 0.48 0.20EU发展，自身的 DC-AC 逆变器与电网连接到每个光伏组件其次是与逆变器的分类历史回顾 电源处理阶段的数量， 类型的光伏组件和电网之间的权力脱钩，变压器和互连类型之间的阶段，电网接口的类型。从分类的结论如下。1）大集中的单级逆变器应尽量避免， 但如果输入电压足够高， 以避免进一步放大。双级逆变器是 AC 模块和 AC 细胞的解决方案，因为他们需要电压放大。最后，如果几个字符串连接到电网，多刺的概念似乎是显而易见的选择。2）没有获得移动的光伏组件串联达到高电压， 逆变器的直流环节， 逆变器的输入去耦电容。另一方面，在 AC 模块和 AC 细胞的情况下，最好的位置是电容在直流母线电压高，一个大的波动，可以允许不妥协的利用率。应取代电解电容器，薄膜电容器，以提高可靠性，但是这还涉及到更高的价格，尤其是高功率逆变器， 需要一个大电容。 另一方面， 高可靠性的主要销售是一个参数。3） HFTs 应适用于电压放大，在 AC 模块和 AC 细胞的概念。这也有利于包括哈沃在较大的系统，以避免在当前的主要途径之间的光伏组件和电感的共振。的共鸣，但是，也可以缓解逆变器拓扑结构，支持输入和输出端子接地。双接地方案， 也是在美国， 在欧洲和日本的电压大于 50 伏， 但不光伏开路的要求。4）线频率 CSIS 是适合于低功耗，例如，对于 AC 模块应用。另一方面，高频率逆变器也适用于低收入和高功率系统，像 AC 模块，字符串，和多串逆变器。然后建立规则来判断检测的逆变器， 对 7 个 AC 模块逆变器和四个多组串逆变器进行了审查。这一结论在讨论的拓扑结构。图作为一个公认的最合适的逆变器 160 W AC 模块工作[14] 的基础上图 16。 [14]不处理串和多串光伏系统逆变器，但根据这里给出的审查，最好的候选人似乎是无花果的逆变器如图 18 和 20。