電動(dòng)汽車(chē)充電站Z源光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置

光伏組件采用的是185 W。太陽(yáng)能電池組件，其工作電壓為36．71 V，共272塊組件，整個(gè)發(fā)電系統的實(shí)際峰值功率50．32kW。其中每17塊電池組件串聯(lián)組成一路，272塊電池組件共計16路，電池組串后進(jìn)入直流防雷匯流箱匯流。直流防雷匯流箱具有16路保護控制和電流監控裝置，每路的正負極都配有高壓直流斷路器，其耐壓值可達DC 1 kV，電流監控可對每一路電池串進(jìn)行電流監控。直流母線(xiàn)電壓為624．07 V，直流匯流后的輸出電流為80．63 A。如圖3所示，經(jīng)過(guò)匯流后，通過(guò)并網(wǎng)逆變器轉化成三相交流電經(jīng)過(guò)LC濾波以及交流防雷配電柜并入充電站低壓電網(wǎng)。

2 Z源光伏并網(wǎng)逆變器
光伏并網(wǎng)逆變器是將光伏組件輸出的直流電轉換成符合電網(wǎng)要求的交流電再輸入電網(wǎng)的設備，是并網(wǎng)型光伏系統能量轉換與控制的核心，光伏并網(wǎng)逆變器的性能影響和決定著(zhù)整個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置能否夠安全、穩定、可靠的運行。光伏并網(wǎng)逆變器根據有無(wú)隔離變壓器可以分為隔離型和非隔離型。隔離型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統中的隔離變壓器將電能通過(guò)磁路的耦合進(jìn)行傳遞，在傳遞過(guò)程中會(huì )造成一定的電能損耗，通常情況下，一般的小容量變壓器造成的能量損耗可達5％甚至更高。如果使用隔離變壓器會(huì )使系統的質(zhì)量和體積增大、投資增加、結構更為復雜。所以，采用省去笨重的工頻變壓器或復雜的高頻變壓器的非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器結構是提高光伏并網(wǎng)能量轉換效率的有效手段之一。
常規的電壓源并網(wǎng)逆變器拓撲存在以下問(wèn)題：為防止直通而導致的直流側的電容短路，逆變橋中上下橋臂的兩個(gè)管子導通需要加入死區時(shí)間；只能應用在直流電壓高于電網(wǎng)電壓幅值的場(chǎng)合；直流側的支撐電容值應設計的足夠大以抑制直流電壓紋波。
針對常規逆變器拓撲的不足，裝置采用彭方正教授提出的基于Z源網(wǎng)絡(luò )的逆變器拓撲，相對于常規的電壓源型逆變器，這種新型的電壓源型逆變器可以允許直通狀態(tài)存在，即允許同一相上下橋臂的兩個(gè)半導體管同時(shí)導通，對整個(gè)逆變電路起到保護作用，同時(shí)直通時(shí)間的加入使得電路具有升壓功能，另外加入Z源網(wǎng)絡(luò )使得電路的負載可以是容性也可以是感性。

電壓型Z源逆變器的一般結構如圖4所示，當同一相上下橋臂同時(shí)導通時(shí)，逆變器工作在直通狀態(tài)下，此時(shí)逆變橋相當于短路，等效成零值電流源；正常情況下逆變器工作在非直通狀態(tài)下，此時(shí)逆變橋就等效成一個(gè)恒值電流源。Z源網(wǎng)絡(luò )輸出的直流電壓峰值為

其中，B為升壓因子，當電路的直通時(shí)間改變，直通占空比d0改變，最終使得升壓因子B改變，起到調節電壓作用。
逆變器交流輸出相電壓的峰值為

其中，M為逆變器的調制因子，當M增大時(shí)，直通占空比會(huì )減小，通過(guò)式(1)可以看出，B會(huì )減小，反之M減小時(shí)B會(huì )增大，因此，合理地調整M與B的值就能夠調節輸出電壓，能夠更加靈活的實(shí)現升降壓調壓功能。此外，裝置的逆變器同時(shí)還具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能，以保證在溫度和日照變化幅度很大時(shí)仍然能自動(dòng)追蹤并以最大功率輸出。在電網(wǎng)側停電時(shí)，能夠自動(dòng)檢測并將系統裝置停止運行，以避免孤島運行的發(fā)生。