高效率、长寿命并网光伏微型逆变器关键技术研究

直接集成在太阳能电池板的微型逆变器具有扩展性好、安装简单、不存在高压直流和能最大限度利用太阳能电池的转换能量等优点，特别适合光照和安装环境复杂、安全要求高的民用住宅、商业建筑和太阳能建筑一体化等应用场合。但是目前微型逆变器短寿命、低效率和高成本的缺点已成为大范围推广应用的主要技术障碍。本申请项目针对这些关键问题提出相应解决方法：（1）提出在微型逆变器交流侧实现功率解耦的方案，从根本上去掉影响微型逆变器寿命的电解电容；（2）提出变结构LLC谐振变换器推演方法，拓宽了高效率、高功率密度LLC变换器在宽电压输入范围场合中的应用，并建立精确模型及其优化设计方法，提高了微型逆变器前级DC-DC的效率和功率密度；（3）提出DC-AC拓扑的控制型软开关形成规律，进一步提高了后级DC-AC的效率并降低成本。研究成果将为长寿命、高效率、低成本并网光伏微型逆变器的实用化和大规模推广作出实质性贡献。

微型逆变器具有扩展性好、安装简单、易于实现最大限度光照能量转换，是未来分布式发电并网核心关键部件，但是微型逆变器的高成本、低效率和短寿命是制约其大面积推广的关键制约因素。为了克服这些技术障碍，本项目针对上述问题展开相关研究。针对高成本和低效率问题，本项目对高效率、高功率密度的LLC谐振变换器从优化设计和拓扑两方面进行研究。鉴于LLC谐振变换器传统设计方法的误差大，采用基于模态分析的数值计算方法来精确设计和优化参数，以满足光伏系统的宽范围、高效率的应用，同时对DC-AC逆变.器提出了临界连续的模式实现控制型软开关，变换效率达到98.6%，节约了成本。为了减少微型逆变器的储能电容量，结合拓扑结构，采用功率解耦的方法减少电容量，实现了长寿命薄膜电容的应用。本项目的研究为微型逆变器的产业化奠定一定技术基础。