光伏发电用的功率调节器及其高效率化技术

逆变器供给副逆变器率的情况。这样一来，不仅输出所需的电压，而且实现了向副逆变器的电力供给。

4应用阶梯控制型逆变器的功率调节器

对应用阶梯控制型逆变器技术的功率调节器予以说明，有关电路结构，操作原理叙述如下。本功率调节器，是在对上述副逆变器供给电力的方法上下一番功夫；向副逆变器供电的方法，以及通过太阳电池寄生电容流过的漏电流，如何降低其漏流等有关情况介绍如下。

4.1应用阶梯控制型逆变器技术的功率调节器

阶梯控制型功率调节器的电路结构如图5所示。新近专门开发的功率调节器示于图6，调节太阳电池输出直流功率的斩波回路，由与原来相同的线圈，半导体开关元件，以及二极管构成。逆变器部分，是由3台全桥(fullbridge)电路组成的不同逆变器组成，包括主逆变器(1B)开关切换输入的直流电压，以及与其串联连接的副逆变器(2B、3B)。一般，太阳电池中发出的直流功率在功率调节器部分变换成交流功率之际，会产生功率损耗。原来的逆变器是使用一台逆变器，产生高电压高频率的矩形波通过滤波回路，修整成正弦波。

如上所述，阶梯控制型逆变器，是由电压不同的3台逆变器组合而成，生成阶梯形模拟正弦波。由于电压的振幅小，滤波电路可实现小型化，故功率变换时的损耗大幅度减小。图7所示为：主逆变器和副逆变器输出电压的波形，全部逆变器的输出电压波形，以及通过输出滤波器后的输出电压波形。本功率调节器的阶梯控制型逆变器，因2个副逆变器较少，副逆变器对正弦波电压与主逆变器矩形波电压的差电压进行补偿的PWM操作，将输出的电压波形修整成正弦波形。

4.2向副逆变器提供功率的方法

阶梯控制型功率调节器是由3台逆变器串联连接的。从太阳电池得到的电力，送至输入电压最大的主逆变器，向其它副逆变器2B-1NV、3B-1NV供给电力，需要通过别的途径。下面介绍有关向副逆变器供给电力的方法。1B-1NV的输出电压波形如图8所示，正弦波的半周期内一次输出1脉冲波形。另方面，2B-1NV与3B-1NV的输出电压是相等的，藉补偿目标输出电压与1B-1NV输出电压差额的PWM控制来进行输出。令各逆变器1B-1NV、2B-1NV、3B-1NB处理的功率为P1B、P2B、P3B，输出有效功率为P。令各逆变器的输入电压为VC1、VC2、VC3，输出正弦波电流峰值为Im，电压峰值为Vm，交流电压的频率为fs，各项功率则表示如下：

(1)

Po=VmIm/2(2)

对连接于功率调节器的负荷而言，假定是在正弦波、功率因数＝1的电流流过的场合。Po=P1B时，2B-1NV和3B-1NB输出的综合功率量为零。从而，通过2B-1NV、3B-1NV输出脉冲宽度的增减，可以控制流向2B-1NV、3B-1NV的功率量。在图8所示的区域A，由2B、3B-1NV的能量进行放电，在区域B则向2B、3B-1NV进行充电。

4.3通过太阳电池寄生电容流过的泄漏电流减小的方法

主逆变器如图9所示，配备了2个MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）QZ1、QZ2构成的零切换电路，零切换是在1B-1NV不动作的低电压输出范围，不通过由Q1~Q4构成的逆变电路，直接连接2B-1NV和3B-1NV，输出零电压。来采用零切换电路的逆变器回路中，一旦零电压输出，就接通逆变器回路的高压侧或低压侧的开关。向这一零电压输出或从这一零电压输出的操作交替进行时，通过太阳电池模块的寄生电容将急剧的产生漏泄电流。为防止这一漏泄电流，输出1脉冲的1B-1NV配备了零切换电路，藉助零切换的操作则输出零电压。

5应用阶梯控制型逆变器的功率调节器特点

本节介绍有关阶梯控制型功率调节器PV-PN40G的特点。这一功率调节器，将功率转换时的损耗比原来的降低44%，达到了同业界最高的功率变换效率97.5%（2010年6月迄今，三菱公司的调查结果）。而且，如图10所示，在广范围的输出功率区内，实现了比额定效率更高的变换效率（97.5%以上）。

因功率变换时的损耗产生的热大幅度降低。故不需要散热用的空气流入口，提高了密封度。由此，也大幅度提高了耐潮湿性能。原来不能设置的脱衣室、洗脸间等设施现在均能配置。同时，因电压振幅的减小，由滤波电路的线圈产生的噪音可以抑制，实际运转工况下，实现了业界顶级的30dB低噪音。

再者，输入电压范围由原来DC115-380V扩展到DC50-380V。由此，原来多矩阵变换器（nultarray-converter，内装升压功能的连接箱）必须3~6只模块串联配置。现在，没有标准的连接箱也能实现升压功能。不仅配置设计容易，而且也可降低系统的造价。

6结束语

以高效率化为目的，阐述了有关适用于太阳光发电用功率调节器的阶梯控制型逆变器技术。并为应用阶梯控制型逆变器而开发了向副逆变器供给电力的方法。对降低太阳电池寄生电