非隔離光伏並網逆變器及其控製技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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謝少軍 著

圖書標籤:

• 光伏逆變器
• 並網逆變器
• 非隔離逆變器
• 電力電子
• 控製技術
• 新能源
• 電力係統
• 諧波控製
• 電能質量
• 微電網

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121309069

版次：1

商品編碼：12151198

包裝：平裝

叢書名： 新能源電能變換與控製技術叢書

開本：16開

齣版時間：2017-03-01

用紙：輕型紙

頁數：184

字數：294000

正文語種：中文

內容簡介

本書以光伏並網逆變器為對象，結閤作者自身的研究和工作經驗，對並網逆變器的漏電流抑製技術及高電能質量電流控製技術進行瞭係統深入的介紹，包括：漏電流抑製技術、進網濾波器設計、直流側控製技術、進網電流控製技術以及鎖相環技術等。此外，深入討論瞭實際應用場閤中並網逆變器存在的各種非理想因素（包括死區、功率管開通關斷延時和導通壓降、逆變器橋臂不對稱、電網電壓諧波、電網阻抗以及電網電壓不平衡等）對電能質量與係統可靠性的不利影響及抑製策略。

作者簡介

謝少軍，博士，南京航空航天大學自動化學院教授，博士生導師，南京航空航天大學航空電源重點實驗室副主任者。主要從事電力電子功率變換技術研究，承擔專業領域多項科研項目研究，獲得省部級科技奬多項。

目錄

第1章 緒論 1
1．1 光伏發電 1
1．2 光伏並網發電係統 2
1．2．1 集中式 3
1．2．2 串式和多串式 3
1．2．3 交流模塊式 3
1．3 光伏並網逆變器 4
1．3．1 工頻隔離型 4
1．3．2 高頻隔離型 4
1．3．3 非隔離型 5
1．4 非隔離光伏並網逆變器關鍵技術 6
1．4．1 漏電流抑製技術 6
1．4．2 入網濾波器 7
1．4．3 直流側控製技術 8
1．4．4 進網電流控製技術 10
1．4．5 鎖相環技術 12
1．4．6 非理想電網的影響 13
1．5 本書的主要內容 14
第2章 光伏並網逆變器的漏電流抑製技術 16
2．1 概述 16
2．2 橋式逆變拓撲漏電流係統化分析模型 17
2．3 漏電流抑製途徑 21
2．4 常見單相橋式逆變拓撲漏電流抑製機理分析 22
2．4．1 采用抑製途徑A的橋類逆變拓撲 22
2．4．2 采用抑製途徑B的橋類逆變拓撲 31
2．4．3 采用抑製途徑C的橋類逆變拓撲 35
2．4．4 常見單相橋式逆變拓撲小結 42
2．5 單相非隔離橋式逆變拓撲的構造 42
2．5．1 改進型H5拓撲 43
2．5．2 改進型Heric拓撲 44
2．5．3 H5變化拓撲1的改進 44
2．6 三相並網逆變器的漏電流抑製 45
2．6．1 采用抑製途徑A的拓撲 45
2．6．2 采用抑製途徑B的拓撲 46
2．7 本章小結 48
第3章 光伏並網逆變器的入網濾波器 49
3．1 概述 49
3．2 L濾波器及參數設計 49
3．2．1 L濾波器結構 49
3．2．2 設計依據 50
3．2．3 設計實例 51
3．3 LCL濾波器及參數設計 52
3．3．1 LCL濾波器結構 52
3．3．2 設計依據 53
3．3．3 設計實例 55
3．4 LLCL濾波器及參數設計 63
3．4．1 LLCL濾波器結構 63
3．4．2 設計依據 64
3．4．3 設計實例 65
3．5 本章小結 68
第4章 光伏並網逆變器的直流側控製技術 69
4．1 概述 69
4．2 最大功率點跟蹤（MPPT）控製 69
4．2．1 恒定電壓法 70
4．2．2 電導增量法 71
4．2．3 擾動觀察法 73
4．3 NPC半橋逆變器直流側電容電壓均衡控製 74
4．3．1 NPC半橋逆變器等效電路 74
4．3．2 電容電壓自平衡機理 77
4．3．3 閉環控製對電容電壓均衡的影響 86
4．3．4 電容電壓均衡控製 89
4．3．5 半橋並網逆變器均壓控製策略 93
4．4 本章小結 94
第5章 光伏並網逆變器的電流控製技術 96
5．1 概述 96
5．2 單L濾波並網逆變器的電流控製技術 96
5．2．1 電流控製的穩定性 97
5．2．2 基波電流跟蹤 99
5．2．3 進網電流諧波失真的原因 101
5．2．4 進網電流低頻諧波抑製 106
5．2．5 典型的三相L濾波並網逆變器電流控製 108
5．3 LCL濾波並網逆變器的諧振現象 110
5．3．1 LCL濾波器固有諧振 110
5．3．2 單進網電流閉環控製 111
5．3．3 單逆變器側電流閉環控製 113
5．4 LCL濾波並網逆變器的無源阻尼技術 115
5．5 LCL濾波並網逆變器的有源阻尼技術 117
5．5．1 有源阻尼控製機製 117
5．5．2 基於附加單變量反饋的有源阻尼 118
5．5．3 前嚮通路附加數字濾波器的有源阻尼 127
5．6 LCL濾波並網逆變器的多變量反饋控製技術 128
5．6．1 基於零點配置的控製技術 129
5．6．2 基於極點配置的控製技術 140
5．7 LCL濾波並網逆變器的低頻諧波電流抑製技術 144
5．7．1 低頻諧波的抑製方案 144
5．7．2 諧波抑製的分析模型 145
5．7．3 電網電壓諧波的影響 146
5．7．4 逆變器橋臂輸齣電壓擾動的影響 148
5．8 本章小結 150
第6章 光伏並網逆變器的鎖相技術 151
6．1 概述 151
6．2 電網電壓過零點檢測法 152
6．3 數字鎖相環技術 152
6．3．1 三相數字鎖相環 153
6．3．2 單相數字鎖相環 158
6．4 不平衡電網下的數字鎖相環 162
6．5 本章小結 167
參考文獻 168

前言/序言

能源問題備受世界各國關注。加快發展風能、太陽能、生物質能等可持續能源是我國“十一五”、“十二五”規劃明確提齣的任務。近年來，光伏並網發電係統的應用雖然發展迅速，但其規模化發展還是受到瞭一定的製約，其主要原因之一在於經濟性仍有待提高。提高光伏發電係統的經濟性，除瞭提高光伏電池的光電轉換效率外，發展高效、低成本的逆變器結構和高性能的逆變器控製技術是可行的突破口。

並網逆變器作為光伏發電係統中的核心電能變換裝置，其主要組成包括逆變功率模塊、進網濾波器以及逆變器控製係統等。特彆地，非隔離光伏並網逆變器結構不含變壓器，擁有變換效率高以及體積小、質量輕和成本低等優勢，但是光伏電池闆與電網之間存在電氣連接，由功率器件高頻開關動作以及電路寄生參數導緻的共模電流（也稱漏電流）可能會大幅增加而造成安全隱患。因此，提高光伏利用效率、降低成本以及優化電能質量的關鍵在於非隔離並網逆變器拓撲與控製技術，包括漏電流抑製技術、進網濾波器設計、直流側控製技術、進網電流控製技術以及鎖相環技術等。同時，在實際應用場閤中，並網逆變器存在的各種非理想因素（包括死區時間、功率管開通關斷延時和導通壓降、逆變器橋臂不對稱、電網電壓諧波、電網阻抗以及電網電壓不平衡等）嚴重影響電能質量與係統可靠性。本書以光伏並網逆變器為對象，結閤作者自身的研究和工作經驗，對並網逆變器的漏電流抑製技術及高電能質量電流控製技術進行瞭係統深入的介紹。所介紹的新型非隔離逆變器電路拓撲及提齣的控製技術都經過瞭實驗驗證，書中給齣瞭詳細的理論分析並給齣瞭部分控製方法的仿真結果，方便讀者理解並做更為深入的分析和驗證，不僅對科研工作者，對相關領域的工程技術人員也有很好的參考價值。

全書共有6章，各章內容安排如下：第1章對目前主流的光伏並網發電係統結構及逆變器拓撲結構的發展現狀、非隔離並網逆變器的漏電流抑製技術、直流側控製技術以及並網側控製技術進行瞭簡要的介紹；第2章著重介紹並網逆變器的漏電流抑製技術，建立瞭適用於橋式拓撲逆變器的漏電流統一分析模型，總結瞭一些抑製甚至消除漏電流的方法，推演瞭一些新型的低漏電流非隔離並網逆變器拓撲結構；第3章介紹適用於非隔離光伏並網逆變器的L、LCL以及LLCL等進網濾波器結構及其參數設計方法，給齣瞭一些設計實例供讀者參考；第4章介紹並網逆變器的直流側控製技術，包括光伏電池最大功率追蹤技術和半橋類逆變器的電容電壓均衡控製；第5章詳細介紹瞭並網逆變器的進網電流控製技術，包括基波跟蹤及低頻諧波抑製技術，尤其針對LCL濾波器的諧振問題，深入分析瞭單電流閉環控製的局限性，分析瞭可抑製LCL濾波器諧振的有源阻尼技術的控製機製，係統地介紹瞭基於單變量反饋的諧振抑製技術以及基於多變量反饋零點配置與極點配置的諧振抑製技術；第6章介紹適用於單相以及三相並網逆變器的鎖相技術，尤其針對不平衡電網條件，詳細介紹一些具有良好適應性的鎖相環，以供讀者參考。

本書是在許愛國、湯雨、肖華鋒、許津銘、楊晨等博士研究生及闞加榮、過亮、徐誌英、豐瀚麟、黃如海、石祥花、唐婷、張曉蕊、季林等碩士研究生研究工作的基礎上總結而成的，由謝少軍編寫第1~2章，許津銘編寫第3~6章，全書由謝少軍負責統籌和定稿。在編寫本書過程中，錢強、張斌鋒、季林等研究生做瞭大量編輯和校對工作，除前述提及的參與這些課題具體研究工作的研究生外，作者的其他研究生也在本書相關技術的研究中奉獻瞭智慧和辛勤勞動，在此一並錶示感謝。

本書的部分內容是在國傢自然科學基金（項目號：51077070、51477077）的資助下完成的，在此深錶謝意。

本書可供光伏、風力等可再生能源並網發電領域的科研工作者和工業實踐開發人員參考，也可作為電力電子與電力傳動高年級本科生和研究生的學習參考書。

由於作者水平有限，且編寫時間倉促，而並網逆變器的拓撲及控製技術仍在快速發展之中，書中難免有不足和錯誤之處，敬請讀者批評指正。

編著者

2017年1月

《非隔離光伏並網逆變器及其控製技術》 內容簡介： 本書係統闡述瞭非隔離光伏並網逆變器的核心理論、關鍵技術及工程應用。書中不僅深入剖析瞭非隔離拓撲結構的設計原理、工作模式及優勢，還詳細介紹瞭適用於不同場景下的直流升壓與隔離功能集成技術。 核心內容涵蓋： 非隔離拓撲研究： 詳細解析瞭多種主流非隔離光伏並網逆變器拓撲，如Boost型、SEPIC型、ZVS/ZCS軟開關拓撲等。重點分析瞭各拓撲在功率密度、效率、成本、EMI等方麵的性能特點，以及其適用於不同光伏陣列配置的選型依據。 關鍵器件選型與設計： 針對非隔離逆變器的工作特性，係統闡述瞭功率開關器件（MOSFET、IGBT）、高頻變壓器（若采用）、電感、電容等關鍵元器件的選型原則與設計方法。強調瞭如何通過閤理的器件選擇來優化效率、降低損耗、提高可靠性。 最大功率點跟蹤（MPPT）技術： 全麵介紹瞭多種常用的MPPT算法，包括擾動觀察法（P&O）、電導增量法（INC）、模糊邏輯控製（FLC）、神經網絡控製（NNC）等。深入分析瞭不同算法在響應速度、跟蹤精度、魯棒性、計算復雜度等方麵的優缺點，並結閤非隔離拓撲的特點，探討瞭如何優化MPPT算法以最大化光伏陣列能量輸齣。 並網控製策略： 詳細闡述瞭非隔離光伏並網逆變器並網所需的核心控製技術，包括電壓定嚮控製（VSC）、電流定嚮控製（CSC）等。重點介紹瞭如何實現零電壓穿越（ZVT）、零電流穿越（ZCT）等，以滿足電網對逆變器穿越故障的要求。同時，深入研究瞭同步鎖相環（PLL）在並網中的作用，以及各種PLL算法的原理與應用，確保逆變器能夠快速、精確地跟蹤電網電壓相位。 電網適應性與保護： 深入探討瞭非隔離逆變器在不同電網條件下的運行特性，包括電壓畸變、頻率波動、缺相故障等。詳細介紹瞭逆變器所需的各項保護功能，如過壓、欠壓、過流、短路、接地故障保護等，並分析瞭各種保護策略的實現方式，確保逆變器在各種異常工況下的安全可靠運行。 電磁兼容性（EMC）設計： 針對非隔離逆變器中存在的電磁乾擾問題，本書提供瞭詳細的EMC設計方法和降噪技術。包括PCB布局優化、濾波電路設計、屏蔽技術等，旨在滿足國際和國內的EMC標準要求。 集成與模塊化設計： 探討瞭非隔離逆變器在集成度和模塊化方麵的設計思路。介紹瞭如何將升壓、濾波、控製等功能集成到一個緊湊的單元中，以及模塊化設計在降低成本、提高可靠性和方便維護方麵的優勢。 工程應用與實例分析： 結閤實際工程項目，本書提供瞭多個非隔離光伏並網逆變器應用的案例分析。包括戶用光伏係統、商用屋頂電站、大型地麵電站等不同規模的應用場景。通過實際案例，讀者可以更直觀地理解書中理論技術的應用價值和工程實現的關鍵點。 本書內容翔實，理論與實踐相結閤，旨在為從事光伏發電係統設計、逆變器研發、電力電子技術研究的工程師、技術人員及相關專業的研究生提供一本全麵、實用的參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值還在於其前瞻性。光伏發電技術發展日新月異，對於逆變器的要求也越來越高。書中不僅關注瞭當前主流的非隔離拓撲，也對一些新興的拓撲結構和控製技術進行瞭介紹和展望，例如，關於軟開關技術在非隔離逆變器中的應用，以及如何利用人工智能和大數據來優化逆變器的運行性能等，這些都為我們未來的研究和開發指明瞭方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，那種沉靜的深藍色，配上燙金的標題，一眼看過去就給人一種專業、紮實的質感。我從事新能源領域研究已經有好幾年瞭，也閱讀過不少關於光伏逆變器的書籍，但當翻開這本《非隔離光伏並網逆變器及其控製技術》時，我還是被它深深吸引瞭。首先，其內容的深度和廣度就讓我印象深刻。作者並沒有僅僅停留在對非隔離拓撲的簡單介紹，而是深入剖析瞭各種主流非隔離拓撲的原理、優缺點以及在實際應用中的考量，比如LCL、LCLC等濾波器結構的詳細設計和參數選擇，以及不同拓撲在成本、效率、EMC方麵的權衡。這一點對於我這樣一個在實際項目開發中經常需要做齣技術選型的人來說，無疑是非常寶貴的。

評分☆☆☆☆☆

對於從事光伏逆變器研發工作的工程師而言，這本書無疑是一本不可多得的案頭必備。它不僅涵蓋瞭非隔離拓撲的基本原理和控製策略，更重要的是，它深入探討瞭在實際工程應用中所麵臨的各種挑戰，並提供瞭切實可行的解決方案。例如，書中關於可靠性設計的部分，詳細闡述瞭如何通過元器件選型、均流控製、過溫保護等措施來提高逆變器的魯棒性，這對於延長産品壽命、降低維護成本具有重要的指導意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的另一大亮點在於其對非隔離逆變器EMC（電磁兼容性）問題的深入探討。隨著光伏發電係統規模的不斷擴大，EMC問題也日益凸顯，成為影響係統穩定運行和電網質量的重要因素。書中專門開闢瞭一個章節來討論非隔離逆變器的EMC設計，包括輻射發射和傳導發射的抑製方法，濾波器的選擇和設計，以及接地和屏蔽等措施。作者在這一部分的講解非常有條理，從理論分析到實際應用，都提供瞭詳細的指導。我曾經遇到過一個項目中，EMC問題睏擾瞭很久，如果當時有這本書，我想我能少走不少彎路。

評分☆☆☆☆☆

總而言之，《非隔離光伏並網逆變器及其控製技術》是一本非常優秀的技術專著。它內容全麵，理論紮實，實踐性強，語言流暢，圖文並茂。無論你是光伏逆變器領域的研究者、開發者，還是對相關技術感興趣的學生，都能從中受益匪淺。這本書不僅能幫助你建立起係統、深入的理論知識，更能為你在實際工程設計和開發中提供寶貴的指導和參考。它絕對是一本值得反復閱讀和珍藏的技術書籍。

評分☆☆☆☆☆

從內容的可讀性上來說，《非隔離光伏並網逆變器及其控製技術》也做得相當不錯。雖然這是一本技術性很強的專業書籍，但作者的語言風格卻並不晦澀難懂。相反，他善於用簡潔明瞭的語言來解釋復雜的概念，並且結構清晰，邏輯嚴謹。即使是對非隔離逆變器不太熟悉的讀者，也能通過這本書逐步掌握相關的知識。我尤其喜歡書中在介紹新概念時，總會先迴顧相關的基礎知識，這樣能夠幫助讀者建立完整的知識體係，避免齣現理解斷層。

評分☆☆☆☆☆

我尤其欣賞書中對控製技術部分的詳盡闡述。非隔離逆變器的並網控製，尤其是涉及到電網諧波抑製、功率因數補償以及低壓穿越等復雜功能的實現，一直是技術難點。這本書在這方麵提供瞭非常係統性的解決方案。作者不僅講解瞭PI控製、PID控製等經典控製策略，更重要的是，他詳細介紹瞭諸如模型預測控製（MPC）、自適應模糊控製等先進控製算法在非隔離逆變器中的應用。每一種控製算法的推導都清晰明瞭，並且配有大量的仿真結果和實驗波形圖，讓我能夠直觀地理解其工作原理和性能錶現。特彆是關於如何優化控製參數以應對不同電網擾動和負載變化的部分，非常實用。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在學術界和工業界都有一定研究經驗的讀者，我深知一本好的技術書籍，其價值不僅在於理論的嚴謹，更在於其實踐的可操作性。《非隔離光伏並網逆變器及其控製技術》在這方麵做得非常齣色。書中關於功率器件選擇、PCB布局、散熱設計等硬件層麵的考量，雖然不是核心內容，但卻至關重要，直接影響到逆變器的可靠性和穩定性。作者在這方麵也給予瞭足夠多的關注，給齣瞭許多具有參考價值的建議。此外，書中還提供瞭幾個典型的設計案例，從原理圖到參數計算，再到關鍵部分的實現細節，都進行瞭細緻的講解，這對於我這樣的讀者來說，無疑是一份寶貴的“實戰指南”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的另一個優點是其豐富的圖錶和案例。大量的仿真圖、實驗波形圖、電路圖以及係統框圖，使得復雜的理論概念變得直觀易懂。每一個章節都配有精心設計的圖錶，這些圖錶不僅僅是簡單的插圖，更是對內容的重要補充和解釋。同時，書中穿插的實際設計案例，更是將理論知識與工程實踐緊密結閤，讓讀者能夠看到理論是如何應用於實際中的。

評分☆☆☆☆☆

我特彆喜歡書中對數學模型的嚴謹推導和詳細分析。對於我這種偏重理論研究的讀者來說，清晰的數學模型是理解復雜係統工作原理的關鍵。作者在書中對每個拓撲的數學模型都進行瞭詳細的推導，並且對模型中的關鍵參數進行瞭深入的分析，這使得我們可以更好地理解逆變器的動態特性和穩態特性。例如，在分析死區時間對逆變器性能的影響時，作者給齣瞭非常詳細的數學推導，並給齣瞭相應的補償策略。