魏小凤 郑植
（国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心 天津 300300）
摘要：并网逆变器是智能电网中可再生能源并网装备的关键部件，其地位和作用十分重要，是连接可再生能源与电网的桥梁，起到将可再生能源输出的能量转化为与电网匹配的交流电而接入电网的作用。由于可再生能源的间歇性、不稳定性、波动性等原因，其能源利用率有待提高，并且在大规模可再生能源并网的情况下，存在大量的逆变器，对逆变器拓扑提出了更高的要求，因此，深入了解逆变器拓扑技术的发展现状以及发展趋势等有关内容，对于推广其应用范围等具有实际价值。
关键词：可再生能源；并网逆变器
1逆变器拓扑发展现状
并网逆变器通常分为单级和双级两大类。典型的双级并网逆变器由 DC/DC 升压变换和 DC/AC 并网逆变组成，单级和双极并网逆变器各具优势。双极并网逆变器具有更加灵活的控制功能和更宽的直流电压接入范围，小容量的并网逆变器更倾向采用此种结构，然而效率低。单级并网逆变器硬件结构简单，造价低，效率高，大型光伏并网系统更青睐于单级结构[1]，然而控制复杂。
根据逆变器是否带变压器可分为隔离型和非隔离型。非隔离型的逆变器，由于省去了体积大的变压器，成本低，但升压能力有限，因此，提高其升压能力一直是人们关注的热点；由于光伏电池板发出的直流电电压远低于并网电压要求，仅依靠逆变器中的DC/DC环节升压，升压能力有限；而隔离型逆变器则可依靠变压器升压，升压能力大，且能实现输入与输出侧隔离的优势，但体积大。为实现能量缓存，通常逆变器中含有大容量电解电容。而大容量电解电容是制约逆变器寿命的关键因素，因此，如何减少电解电容以延长逆变器的寿命也是人们的关注热点。
针对全桥逆变器而言，为避免直通，一般需要加入死区，然而，死区的加入又会导致输出电流畸变，为解决此问题，又有学者提出了Z源、准Z源等逆变器拓扑，还可以通过调整直通占空比来实现升压。然而，直通占空比与逆变器的调制因数互相制约，其理论上的升压能力有限，因此，学者们又在Z源的基础上进一步改进提出了多种级联式Z源或准Z源网络以提高其升压能力。然而，因为过多的无源器件的引入，又造成了设计复杂，并且因为仅需要通过一级逆变器实现直流到交流的变换控制、升压控制、并网控制等，系统控制耦合性高，控制复杂。
为实现并网控制，并同时满足一些特殊的功能，又有学者提出了多种针对全桥式逆变器的替换结构，如为减小输出谐波提出了多电平逆变器。典型的有中点箝位（neutral point clamped，NPC）的变流器拓扑、6管三电平等；又如为了降低损耗提出了由RB-IGBT组成的三电平逆变器拓扑；再如为了电流型并网控制而提出的电流型逆变器。以上几种拓扑结构分别如图1（a）至1（d）所示：
2 逆变器拓扑发展趋势
为了更全面了解逆变器拓扑的发展趋势，本文针对可再生能源发电并网逆变器技术的国内外专利进行了检索，并进行总结分析，其中，中国专利申请关于逆变器拓扑分支的申请趋势如下图5所示：
图5 中国专利申请逆变器拓扑分支申请趋势
由图5可知，中国的专利申请的各拓扑技术分支申请量从2011年开始到2014年为增长趋势，2015年大幅降低，此后呈波动上升中。可见，逆变器技术自2011年至2014年发展较为快速，2015年虽然有所下降，但2015年之后呈稳定增长趋势。
3结语
总而言之，目前全球范围内的不可再生资源都已经日益缩减，随之而来的多种极端气候如地震、全球变暖等，都时刻影响着老百姓的日常用电需求。因此，对传统电网的改革已经是大势所趋，而在智能电网中逆变器技术起着至关重要的作用，应继续持续发展，为我国智能电网的改革助力。（本文中第二作者对本文贡献等同第一作者）
参考文献：
[1]杨明，大型光伏电站逆变器并网控制策略及稳定性分析[D].重庆大学，2014.
[2]阿依姑扎丽·吐鲁洪等. 多电平并网逆变器拓扑结构综述[J].中国科技论文，2016，11（23）：2705-2710.
作者简介：
魏小凤（1986.9.19），女，湖北随州，汉，硕士研究生，助理研究员，审查员，研究方向：电力电子；国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心。
郑植（1987.10.24），男，辽宁辽阳，汉，硕士研究生，助理研究员，审查员，研究方向：电力电子；国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心。
论文作者:魏小凤,郑植
论文发表刊物:《河南电力》2018年20期
论文发表时间:2019/4/30
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