來自德州農工大學電氣和電子工程師學會的科學家們提出了一種住宅太陽能儲能逆變器的新拓撲。

太陽能光伏的可變性給許多科學家和電網工程師帶來了困難。德州農工大學的Jorge Ramos-Ruiz和Bin Wang發表了一項新的研究，表明一種新的電力電子裝置可以為配電網提供更強的彈性。

科學家們提出了所謂的網絡邊緣電力電子智能（PINE），以使電網更具彈性。他們表示：“住宅太陽能+儲能系統與單獨的電池和光伏轉換器隔離直流/直流，隔離和直流/交流階段。”

提出的PINE系統是一個自組織的電力電子智能解決方案，與配電系統一起工作。新概念采用三階段控制策略。第一階段控制輸入脈沖寬度調制（PWM）整流器，以調節直流鏈路電壓和形狀的輸入電流為正弦。另一個階段控制輸出PWM逆變器調整輸出電壓。另一個階段控制屋頂光伏安裝，跟蹤最大功率點，和電池能量儲能系統。該系統雙向工作，允許通過反饋控制負載側電壓，并讓輸入分布電壓在需要的范圍內變化。

該系統還可實現單位輸入功率因數，并可注入無功功率進行電壓無功控制，以輔助配電電壓調節。安裝在每個住宅電網節點上的單個PINE轉換器可以彼此和配電網運營商進行通信。通信和電力電子操作的精確調制可以通過一個定制的物聯網控制單元來實現。

前端變換器控制允許雙向功率流和有兩種工作模式。在整流模式下，電網提供連接松樹的負載，而在逆變模式下，功率從直流鏈路反饋到網絡中。

在整流模式下運行，確保了一個統一的功率因數，消除了所有諧波，由于高頻開關。在此模式下，輸入電流與柵極電壓相位差為負相位角。當光伏板和儲能系統有多余的功率時，前端PWM控制器切換到逆變模式，使相位角變為正。在這種模式下，無功功率被供應到電網。

該團隊已經使用了一個基于IEEE-37測試節點饋線的測試饋線來顯示PINE轉換器穿透能力增加的影響。通過仿真和實驗，實驗樣機驗證了PINE概念的有效性。

據微鋰電小組分析，其優點包括PINE部署在每個住宅負荷前，因此輸入電壓可以在更大范圍內變化，因為PINE允許對輸出電壓進行調節。

松木的整流部分可以控制為一個單位輸入功率因數和正弦輸入電流形狀。

住宅負荷消耗的電力完全通過PINE轉換器處理，因此在災害期間，根據可用的電力可以限制輸出負載電流，從而實現能源預算。

一個PINE轉換器的總成本相當于一個單獨的PV逆變器和存儲轉換器。PINE允許使用電力分解，或無創負荷監測和電壓保護減少。