大功率光伏逆变电抗器损耗分析与优化
1 引言随着世界人口持续增长，人们对能源的需求量日益增加，不仅传统化石能源是有限的，还会造成严重的环境污染。在追求低碳社会的今天，太阳能作为一种取之不尽用之不竭的绿色新能源，越来越受到世界各国的关注[1]。在各国政府的大力支持下，光伏发电技术和产业得到了快速的发展。太阳能应用需求不断上升，逆变器供应商在持续不断地提高产能的同时，要着重考虑逆变器的成本以及整体效率的问题[2]。其中输出滤波电抗器的体积、重量、效率是极其重要的，它越来越成为光伏逆变器技术开发和产业化关注的热点。光伏逆变器电抗器的特点在于需要通过工频大电流的同时，还要承受逆变器的开关频率的高频纹波，这给电抗器的损耗分析带来很大困难。本文主要分析电抗器的损耗机理，优化电抗器的电气参数，旨在减少损耗，提高效率和降低成本。因此如何提高光伏发电系统的效率，从而降低开发成本，日渐成为国内外研究的热点[3-4]。 欧洲效率是衡量逆变器性能指标的最重要参数。欧洲效率并不是仅由额定功率确定的，而是由不同负载下的各个效率的加权组合。这将使磁性元件的设计增加了许多困难。磁性元件的损耗包括磁芯损耗和绕组损耗。在光伏并网逆变器电感电流中同时含有工频的基波和高频谐波分量，考虑到高频涡流效应，损耗模型和计算要变得复杂许多[5-7]。本文基于一个容量为500kVA的3相光伏逆变器的LCL型电抗器进行损耗分析及优化设计，最终得到最佳的欧洲效率。第一个电感（逆变器侧）L1=0.12mH，第二个电感（电网侧）L2=0.04mH。L1含有基波和谐波，由于滤波电容的作用，L2的谐波分量很小，视为仅含基波。铁芯材料为B23P090材质的硅钢片。 |
