近年来，运用于可再生动力的并网改换技能在电力电子技能领域构成研讨热门。并网改换器在太阳能光伏、风力发电等可再生动力分布式动力体系中具有宽广开展前景。太阳能、风能发电的重要运用形式是并网发电，并网逆变技能是太阳能光伏并网发电的关键技能。在光伏并网发电体系中所用到的逆变器首要依据以下技能特色：具有宽的直流输入规模;具有最大功率盯梢(MPPT)功用;并网逆变器输出电流的相位、频率与电网电压同步，波形畸变小，满意电网质量要求;具有孤岛检测维护功用;逆变功率高达92%以上，可并机运转。逆变器的主电路拓扑直接决议其全体功能。因而，开宣布简练、高效、高性价比的电路拓扑至关重要。
1、逆变器原理
该规划为大型光伏并网发电体系，据文献所述，一般选用工频阻隔型光伏并网逆变器结构，如图1所示。光伏阵列输出的直流电由逆变器逆变为沟通电，经过变压器升压和阻隔后并入电网。光伏并网发电体系的中心是逆变器，而电力电子器材是逆变器的根底，尽管电力电子器材的工艺水平现已得到很大的开展，可是要出产能够满意尽量高频、高压和低EMI的大功率逆变器时仍有很大困难。所以对大容量逆变器拓扑进行研讨是一种具有代表性的解决计划。作为太阳能光伏阵列和沟通电网体系之间的能量改换器，其安全性，可靠性，逆变功率，制作本钱等要素关于光伏逆变器的开展有着无足轻重的作用，决议着光伏发电体系的出资和收益。商场主流光伏改换器大都选用电压源型改换器，因为光伏电池的电流源输出特性，所认为满意光伏电池的直流端电压或许大起伏改动的特性，都选用二级改换的技能计划，这导致改换功率的下降。大功率电流源改换技能因为逼迫断流缓冲电容的高价，低可靠性，使电流源型改换器的运用受到限制。注入式电流源型改换器的直流侧电流电压全控特性，使光伏电池宣布的直流电仅经一级改换就能够完结，这一的特性使电流源型改换器有或许成为高效的光伏改换技能计划。
1.1两电平逆变器
传统的逆变器一般也称为两电平改换器，并网逆变器一般运用桥式电路，这种拓扑结构比较简单。太阳能光电池具有电流源型特性，光伏阵列串联大电感后相当于电流源，以这种办法并接入电网，称为电流源并网。为改进并网电流，在沟通侧需求加滤波%&&&&&%器，光伏电池要串联电感才干接在相应的直流母线上。因为大电感的存在，使直流回路电流不易改动，在逆变器开关动作时，假如不能确保逆变器输入电流安稳，则易发生很高的di/dt，影响逆变器的安全运转。
1.2多级注入式电流源型逆变器
将谐波注入的概念用在功率改换器现已有半个多世纪的前史。可是将谐波注入用于功率改换器中作为削减谐波含量的一种办法。多级注入电流起伏与作业条件相匹配，经过附加晶闸管触发操控和运用纹波电压完成天然换相，注入电流的频率和相位与供应电源获得同步。建立在直流电流和注入电流的固定幅值关系上，各种作业条件下的最优的谐波按捺得到确保，沟通电流波形和直流电压波形质量进一步进步。在文献中，提出了一种新的直流电流注入的概念，而且发现了6倍基频的注入电流用在12脉冲电流源改换器能够起到彻底按捺谐波的作用。其间十分规体系的研讨办法来寻觅注入电流波形的幅值，然后到达最小谐波畸变率的意图。而且经过严厉的数学分析归纳总结了这种思维，导出了能够彻底消除规范12脉波电流源改换器沟通测输出波形谐波的抱负注入波形。12脉波电流源改换器，主电路的作业形式和一般三相全控桥式改换器相同，每个桥中的6个晶闸管距离60°依序触发导通，每个主桥开关导通120°。这样，对两个并联的三相全控桥而言，每隔30°触发一支桥臂上的开关，恣意时间都有两只开关导通。它不需求沟通体系供给换相电压，与沟通体系同步衔接能够作为整流器运转也可作为逆变器运转。当有功功率从沟通体系向直流体系运送时，该设备作业在整流状况，当有功功率从直流体系向沟通体系运送时，此设备作业在逆变状况。多级注入式电流源型逆变器(MLCR-CSC)的直流电压可正可负，改换器需求选用具有对称特性的开关器材，即具有双向电压阻断才能和单向电流流转才能的器材。所以IGBT不能够直接用于MLCR-CSC，二极管与IGBT串联能够满意这种功能要求，可是器材串联又会引起额定的功率损耗。因为MLCR-CSC的相对较低的开关频率，晶闸管适用于大功率的MLCR-CSC。因为直流侧电感的存在，使得直流电流单向活动，而直流电压极性或许瞬时改动，所以多级注入式电流源改换器需求的开关器材应具有双向电压阻断才能和单向电流流转才能。
2、试验仿真
2.1太阳能电池模型建立
依据文献原理光伏电池的等效电路见图2。在此根底上建立输出0～450V的直流电源在PSCAD中，模型如图2所示。该仿真模型选取的是典型光伏参数，组件选用型号为YL85(17)1010×660，首要参数为：输出峰值功率85W、峰值电压17.5V、峰值电流4.9A、开路电压22V、短路电流5.3A。要求光伏阵列输出5000W，可核算光伏组件衔接办法为20串3并。
由图3的光伏阵列的仿真模型，得出I-U特性曲线和P-U特性曲线如4所示。
经过核算得出的最大功率为5.1kW，与模型输出的功率根本符合，输入量的其他参数也根本符合，故能够在工程实践中运用。
2.2逆变器拓扑电路
在该拓扑结构(见图5)中主控桥选用由两组并联的三相全桥串联组成一个12脉波电流源改换器。主桥由24个换流阀组成，每一个开关阀由一个晶闸管组成。其沟通侧经过变压器串联而成。变压器别离选用Y/Y和Y/△衔接，变比别离为Kn：1和Kn：。构成与Y/△相连的6脉波改换器的触发脉冲全体滞后于与Y/Y相连的6脉冲改换器30°，使得两改换器的输出在变压器一次侧各相电压同相。图中的注入电路是由晶闸管与二极管的串联或反串联构成，与上桥所接的开关是晶闸管与二极管反串，下桥则相反，经过对晶闸管宣布不同触发脉冲来完成逆变器的四象限运转，相同使上桥注入抱负电流波形，使波形输出抱负。
图6下主桥注入电流波形上部与下部对应三相桥输出直流电流巨细持平，相位差为15°，电感支路电流为叠加少数纹波的直流，各支路电流平均值为IDC/6。沟通电压、电流波形见图7。多电平电流波形的正弦度较好，电压波形有显着的毛刺，这是由开关切换时电感能量转移引起的，各开关器材引进阻容吸收回路后，可使电压毛刺显着削减。
图8中，CH1是A相电压波形;CH2是B相电压波形;CH3是C相电压波形。定论是三相电压正弦波形上叠加一些毛刺，与仿真相符合。
3、试验定论
各注入支路电力电子开关最佳组合操控计划的确认。多个注入支路具有多种开关组合计划，如何故较低杂乱程度的开关组合计划完成改换要求，是研讨的首要技能难点之一。在仿真中，运用PSCAD做了6级电流注入的研讨，证明了该体系无需加设滤波器以及选用PWM技能，就能得到抱负的输出波形。正是因为该设备具有十分低的谐波畸变率以及低的开关损耗，因而该设备很合适运用于大功率的运用场合。
