一种户用型光伏并网逆变器的研究与设计

*宁波锦浪新能源科技股份有限公司     宁波 315712*

摘要

本文系统介绍了户用型光伏并网逆变器的特点，呈现了户用逆变器光伏逆变器发展方向，针对目前户用逆变器应用特点，设计一种新型户用光伏逆变器，该逆变器具有电弧故障检测、硬件死区技术、防逆流控制等特点。

关键词：光伏发电，户用逆变器，电弧检测

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引言

随着2012年《关于做好分布式光伏发电并网服务工作若干意见》的发布，我国正式允许并鼓励大量分布式光伏能源并网输电[1]。和电站型逆变器或集中型逆变器不同的是，户用型光伏逆变器具有单相/三相低压并网、无变压器、高转换效率、满足IP65防护等级和轻便友好型等特点。将户用光伏逆变器应用于乡村地区，能有效改善居民生活用电情况，能有效缓解过负荷、低电压、故障频发等现象[2]。在户用型光伏逆变器设计过程中，应注意产品安全性、稳定性和防孤岛效应功能。

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户用型光伏逆变器设计

如图1所示，为本文设计的新型户用光伏逆变器主电路拓扑结构示意图。该逆变器采用单块四层电路板设计，有效提升EMS、EMC性能，有效减小了逆变器体积，同时避免了逆变器长时间运行后存在于连接器间的安全隐患。

图1. 逆变器原理图

Fig.1 Principle diagram of the inverter

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逆变器保护机制

本文设计的逆变器，在控制系统中内嵌了电弧故障检测机制和防逆流控制技术。

如图2所示，逆变器采用高精度电弧故障传感器，通过快速傅里叶变换，识别故障电流，同时，检测组件到逆变器输入端的火患，在发生电弧起火时，逆变器将在短时间内切断电路，能有有效避免99%的火灾。

图2. 电弧故障检测原理

Fig.2 Principle diagram of Arc detection

光伏逆变器在将光伏组件产生的直流电变换成交流电时，会夹杂有直流分量、谐波、三相电流不平衡、输出功率不确定性等问题。所以每一个光伏发电系统都必须配套加装防逆流设施，来防止逆功率的产生。该逆变器采用可选集成防逆流控制措施，在结合手动和自动控制的基础上增加断路器控制机制，当运行负载大于阈值时，闭合断路器，保护逆变器及相关设备。

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总结

本文根据户用型光伏发电相关特点，分析了户用型光伏发电现状，设计一种集成高精度电弧故障检测机制和防逆流控制机制与一体的逆变器。所设计逆变器具有抗谐振、设计轻便、安全有效等优点。

特别鸣谢：宁波锦浪新能源科技股份有限公司供稿

参考文献：

[1]张强，高志强，周强. 基于无功补偿技术户用型并网逆变器研究[J], 2015.1 pp.90-92

[2]何军，司德亮，郭延军. 户用型光伏并网逆变器的研究与设计，电源技术，2015.10 pp.2175-2178

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