适应可再生能源宽发电范围的高效在线拓扑切换并网逆变技术研究

基于经典电能变换理论的并网逆变技术已经接近性能极限，难以解决性能、效率与成本的矛盾。本项目首次提出可实现可再生能源宽发电范围的高效在线拓扑切换并网逆变技术新思想，从全新的视角探索新的电能变换形式，以期同时满足可再生能源发电领域在高效率、高性能、高投入产出比等多方面的需求。开展如下研究：（1）基于加权有向图论的拓扑寻求及最小切换开关数量计算理论；（2）不同拓扑模式的线性损耗模型及基于效率最优的切换区间计算；（3）不同拓扑模式的复用调制策略、切换过程的安全切换策略与瞬态功率平衡控制策略。.本项目为全面提高可再生能源并网发电系统的综合性能、进而推进其大力发展开拓了新的思路，具有重要的理论意义和广阔的应用前景。

可再生能源并网发电系统仍然面临拓宽发电范围、提高全工作范围内的工作效率、降低系统体积和成本等诸多亟需解决的问题。本项目提出高效在线拓扑切换并网逆变技术以解决上述问题。开展了新型逆变器拓扑寻求、不同拓扑模式的线性损耗模型建模、基于效率最优的拓扑模式选取原则、不同拓扑模式的复用调制策略、安全在线切换策略、实用化技术等研究工作。取得的主要研究成果包括：（1）获得了基于级联型逆变器的在线拓扑切换型并网逆变器的具体结构；提出了基于载波移相正弦波脉宽调制策略的同时适应逆变器两种工作模式的可复用脉宽调制策略及安全在线切换方案；（2）给出了在线拓扑切换型并网逆变器不同工作模式下的损耗以及电流THD关于直流母线电压和并网电流幅值的表达式；给出了基于上述理论分析结果、以满足并网条件为约束的基于效率优化的拓扑模式选取原则；（3）提出了一种基于延时信号消除滤波器的改进型EPLL方案，实现了包含谐波和直流偏移等非理想电网条件下的准确锁相；（4）给出了结合准比例谐振控制策略的在线拓扑切换型光伏并网发电系统的总体结构以及具体实现方案，有效提高了不同输出功率时的工作效率，达到了预期目标。