[01791980]大功率Z源/准Z源光伏逆变装置及并网电能质量控制系统关键技术与应用

光伏等新能源并网系统的关键核心技术是并网逆变器。其中，大功率逆变器技术的落后制约了我国在新能源利用领域的发展。Z源/准Z源逆变器作为一类新型逆变拓扑，在光伏等新能源并网的大功率逆变器中具有较为明显的优势，较传统的两级逆变系统而言不但简化了系统结构，而且可提高系统的抗干扰能力。在国家大力推进新能源发展的时期，能掌握新能源的利用技术对企业来说无疑是一个发展的战略机遇期，优先研究掌握新技术快速进入市场，不仅有利于企业技术的升级，而且可以抢占市场占有率，促进企业发展的同时，带动上下游产业链的建设。本项目在国家及省部级科技项目的支持下，围绕大功率Z源/准Z源光伏逆变及并网电能质量控制问题，展开了大量的研究与实践，形成以下的创新成果：1）设计了Z源/准Z源光伏逆变器的新型拓扑结构，利用数学建模方法建立起相应的并网发电系统的稳态和动态模型，并通过仿真软件进行优化设计。2）针对Z源/准Z源光伏并网发电系统多变量非线性系统的特点，提出了基于功率扰动法的最大功率跟踪方案。结合时域解耦同时实现了光伏电池的最大功率跟踪、阻抗网络的升压以及逆变电流的同步并网输出。3）设计了一种基于FBD法的改进的电流检测方法，实现了并网电流谐波分量的快速检测问题。完成了多换流器式统一电能质量调节装置以及基于可控串补的故障限流装置设计与开发。4）解决光伏并网逆变系统的孤岛与伪孤岛效应检测以及发电系统的快速解并列技术问题。完成成果包括基于主动频率偏移和被动电压检测相结合的反孤岛检测算法、基于涡流斥力和永磁保持技术的快速开关操动机构以及基于反向电流注入的开关限流等技术。5）建立并研制开发 Z源/准Z源逆变器样机系统，根据理论数据和仿真结果设计样机系统的软硬件系统，通过分析比较仿真与试验结果以及工程应用反馈情况，改进系统模型和控制策略等。主要技术指标：1）接入光伏阵列功率范围50kW,100kW；2）工作温度：-25～+60℃；3）能够实现uS级的最大功率跟踪响应；4）逆变控制装置逆变效率>92%；5）能够实现输出交流电压：单相220±5%；6）输出交流频率：50±0.2Hz；7）THD<5%；8）反孤岛效应检测时间小于0.3。本项目申请国家发明专利12项，实用新型专利1项。其中获授权发明专利4项，实用新型专利1项。已发表学术论文79篇，其中SCI、EI收录49篇。2010年—2012年，本项目产品已累计销售收入10497万元，实现利润1934万元、税收973万元，出口创汇1170万美元。产品主要销往德国、意大利、西班牙和澳大利亚等国，创造了显著的经济效益。本产品具备成本低以及效率高等优点，通过对它的研制开发，不仅可以从技术上达到国内外领先的水平，抢占大功率光伏逆变器技术的制高点，未来市场前景广阔。