储能逆变器电路拓扑

光伏漫谈4- 逆变器拓扑结构

       在光伏系统的世界里，逆变器的巧妙设计如同艺术与科技的结晶。其拓扑结构繁多，如NPC三电平、多级全桥、工频/高频隔离与非隔离等，每一种都承载着独特的使命和优势。工频隔离虽然结构简单，但其变压器体积较大，适合大型应用；而微型逆变器如昱能和禾迈，常采用高频隔离技术，小巧灵活，效率卓越。

       效率之冠，非隔离的挑战与解决方案：无直流母线的串联谐振逆变器，凭借其高效性，成为小功率应用的理想选择。然而，2电平结构的非隔离逆变器虽然效率高，但可能存在直流分量问题。聪明的设计师们如SMA，通过创新的H5专利技术，引入双模式BOOST，巧妙地解决了这一难题。

       革新与发展：组串式NPC的崛起，特别是I型NPC、ANPC和T型，它们在工商和户用系统中大放异彩。I型NPC通过调整Q2和Q3的导通策略，降低了IGBT的耐压要求；ANPC则通过IGBT平衡耐压，实现更均衡的设计；而T型拓扑则兼顾开关损耗，特别适合低压应用场景。

       前沿科技的应用：TI的ANPC和T型拓扑，借助GaN和SIC MOSFET的先进器件，展示了在高电压领域的无限可能。然而，拓扑选择并非一成不变，它取决于功率需求、器件特性以及成本效益的权衡。随着技术的不断进步，我们期待看到更多优化的拓扑设计，它们将在提升效率和降低成本的道路上走得更远。

       在2023年10月22日的创新浪潮中，逆变器的拓扑演变仍将持续，为我们的绿色能源世界带来更多惊喜。让我们共同期待，未来逆变器的每一次创新，都是为了更好地拥抱太阳能的馈赠。

户用储能的DC-DC实现方案

       户用储能系统通常在光伏逆变电路的直流侧增加双向DC-DC单元，以此实现对电池包的充放电操作。该系统由MPPT、DC-DC和PCS三个部分组成。其中，双向DC-DC单元主要有两种实现方式：

       第一种是双向全桥型DC-DC拓扑，该拓扑结构紧凑，可以根据电池组的数量灵活配置DC-DC的数量，满足大规模电池组的需求。电池包与直流母线之间是隔离的，适合需要安全隔离的场合。

       第二种是双向DC-DC拓扑，这种拓扑在电池放电时以Boost模式工作，在电池充电时以Buck模式工作。该拓扑结构简单，器件少，驱动和控制简单，损耗也较少，但缺点是电池和直流母线不隔离，共地。

       户用储能PCS拓扑结构可实现电池储能系统直流电池与交流电网之间的双向能量传递。通过控制策略实现对电池系统的充放电管理、网侧负荷功率的跟踪、电池储能系统充放电功率的控制以及正常及孤岛运行方式下网侧电压的控制等。户用PCS与光伏逆变一般共用DC/AC逆变器，功率较小的情况下也会使用Heric这种拓扑结构。传统方式根据电压的高低选择使用双电平、三电平或更多电平模式。

逆变器的作用是什么按照电路拓扑结构可分…

       1. 逆变器的主要功能是将直流电转换为交流电。

       2. 该设备由逆变桥、控制逻辑和滤波电路构成。

       3. 逆变器在多个领域有着广泛的应用，例如空调、家庭影院系统、电动工具、缝纫机、DVD/VCD播放器、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱、录像机、按摩器、风扇和照明设备等。

       4. 逆变器能够将直流电能（如电池或蓄电瓶储存的电能）转换为定频定压或调频调压的交流电，通常为220V，50Hz的正弦波电源。

       5. 在国外，由于汽车普及，逆变器常用于外出工作时通过连接到蓄电池上为电器和工具供电。

       6. 车载逆变器有不同功率规格，如20W、40W、80W、120W至150W，通常通过点烟器接口连接。

       7. 对于更大功率的需求，逆变电源需要通过连接线接到电瓶上。

       8. 逆变器的工作原理是将直流电转换为交流电，这一过程是电压的逆变。

       9. 它和电源适配器一样，采用了脉宽调制（PWM）技术，适配器将交流电压转换为稳定的12V直流输出，而逆变器将12V直流电压转换为高频高压交流电。

       10. 逆变器的核心部分由PWM集成控制器构成，例如UC3842用于适配器，而TL5001芯片用于逆变器。

       11. TL5001芯片的工作电压范围为3.6～40V，内部集成了误差放大器、调节器、振荡器、PWM发生器（带死区控制）、低压保护和短路保护回路等。

       以上内容参考自：百度百科-逆变器。

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