太阳光伏发电理念并网控制科技研究

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1、太阳光伏发电理念并网控制科技研究第一章绪论1.1太阳能光伏发电系统概述1.1.1太阳能光伏发电的研究目的及意义20世纪，人类使用的能源主要是煤炭，石油，天然气等化石燃料。这些化石燃料经过数亿年的沉积、腐蚀等变化，演变成今天地球上的能源矿藏。千百年来，这些化石能源已经消耗了相当大的比例。当今世界，经济迅猛发展，人口数量不断增加，社会生活水平也逐步提高，因而世界化石能源的消耗不断大幅度增长，对这些化石能源的消费终有一天会达到极限。因此世界各国都在探寻替代能源以实现可持续发展。目前在世界上主要有水能、风能、地热能、太阳能、氢能、潮汐能和生物能等可再生能源。其中太阳每秒辐射到地球表面的

2、能量相当于500多万吨煤的能量，它是一种非常大的可再生能源。而且太阳能是一种清洁能源，利用太阳能可以有效地避免对环境产生污染，因此开发利用资源丰富的太阳能是实现能源可持续发展的重要道路，也是现在世界各国急需要研究的课题。本文以太阳能光伏发电为研究背景，制作了光伏并网逆变器，并研究了太阳能光伏发电系统同步并网的相关控制措略[16]。光伏发电是利用太阳能电池将太阳辐射能转换成公共电能的一种直接发电方式。开发利用太阳能光伏发电系统具有众多优点：1、太阳能可以不受海拔、地域等条件的限制，因此只要有太阳的地方就可以利用太阳能发电。而且太阳能取之不尽，用之不竭，在地球上分布广泛，可理想地替

3、代化石能源。2、利用太阳能发电不仅可以节省输电成本，而且它随处可在不用长距离输送，节约了因长距离输送而导致的电能损耗。3、利用太阳能发电不会对环境产生污染，是真正的可再生绿色能源。4、太阳能光伏发电系统安装简便，使用寿命长。5、可以在太阳能光伏发电系统上采用广泛的自动控制技术，实现无人值守，大大节约了人力资源。6、由于太阳能电池重量比较轻，体积比较小，因此极易安装和运输，对于光伏发电系统的扩容与组合也比较简单。从上述特点能够得出，太阳能光伏发电系统在应用中有着独特的优势。对于太阳能光伏发电系统的开发和利能够带来很好的社会效益和环境效益，太阳能光伏发电不仅具有明显的经济价值而且具

4、有广阔的市场价值。1.1.2太阳能光伏发电系统的分类太阳能光伏发电系统可以根据用户情况分为两大类：独立式光伏发电系统和并网式光伏发电系统。独立光伏发电系统不与电网连接，它由太阳能光伏电池和蓄电池构成独立的供电系统给负载供电。独立光伏发电系统主要由太阳能光伏电池、蓄电池、直流交流逆变装置、控制器和连接装置等构成。独立式光伏发电系统结构框图如图1.1所示：在太阳光的照射下，太阳能光伏阵列接收太阳能并将其转换为电能，其发出的电能经过逆变器转换成用电负载所需要的正弦波电压，通过控制器给蓄电池充电或者通过配电器向负载供电，若向负载供电有剩余电量则通过充电器向蓄电池充电。在一些边远或者孤立

5、地区可以依靠独立光伏发电系统来解决无电或电力不足等问题，例如我国新疆、西藏等偏僻边远地区。在这些地区他们对电能的需求量非常小，由于居住分散对能源的需求也比较分散。因此通过柴油发电或建立电网供电来解决电力不足的问题，其性价比都是非常低的。太阳能光伏发电系统有效地解决了上述问题，它的系统装置相对简单，维修工作量比较小，而且可以携带，非常适合那些住所不固定且居住相对分散的地区使用。与独立式太阳能光伏发电系统相比，并网发电系统能够为电力系统，提供充足的电能。太阳能光伏发电系统由太阳能光伏阵列、变换装置和控制装置组成。变换装置使太阳能电池发出的直流电转换成可以并入电网的220V、50Hz

6、的交流电。控制装置可以使太阳能电池板始终工作在最大功率点处。使向电网输送的电能功率能够与光伏阵列工作在最大功率点处电能相平衡。第二章太阳能光伏并网逆变器的设计2.1光伏并网逆变器的总体设计方案太阳能光伏发电系统根据功率结构可以分为：DC-AC单级式并网发电系统和DC-DC-AC双级式并网发电系统。在双级式并网发电系统中，DC-DC环节和DC-AC环节具有独立的控制目标和控制方案，可以分开进行设计。DC-DC环节将光伏阵列电压经过升压电路进行升压，为后面的DC-AC逆变电路提供了足够高的母线电压，此外在此可以实现最大功率跟踪。DC-AC环节输入电压较高且相对稳定，有利于逆变器有效

7、工作。DC-AC环节使逆变器输出电流与电网电压同频同相，从而为并网提供条件。本设计主电路采用两级式结构即前级DC-DC变换器和后级DC-AC逆变器。在本系统中，光伏阵列输出直流电的平均电压为84V，该直流电压通过DC-DC推挽电路升成350V，接着经过DC-AC逆变后得到220V、50Hz的交流电，设定系统额定功率为1000anningC.D..Photovoltaicconvertersystermkzgclallscalestand-aloneorgridconnectedapplica