光伏发电系统实验用能馈型模拟负载的研究

《光伏发电系统实验用能馈型模拟负载的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、光伏发电系统实验用能馈型模拟负载的研究1.1引言目前,煤、石油、天然气等传统能源过度开采利用,引发了一系列环境问题,如雾霾、沙尘暴、龙卷风、地震、水资源枯竭、水土流失等。人与自然之间的矛盾日益突出,各种疾病频发,如埃博拉病毒、甲流、禽流感等,让人防不胜防。这些问题证实,过去的发展模式是高能耗型、重污染型。如今,人类不得不走绿色低碳环保道路[1]。解决能源问题有两大途径。一种是节能减排,提高能源利用效率,从而减少现有能源开采量。这要求科技界、工业界、生产商等积极努力地改善相关领域发展模式,研究科技含量更高的自动化、智能化产品。另一个途径是积极探索和使用新能源,增大绿色能源在

2、现有能源结构所占的比例[2]。如太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能等新型可再生能源已经引起了普遍关注,积极研究这些新能源的利用形式、方法是大势所趋。电能与人类的生产活动密切相关,是人们所熟知的二次能源,也是其它能源的最终转化归宿。如火电厂、水电站、核电站等都是将其它形式的能源转化为电能,再供给人们直接使用。新型可再生能源的利用也不例外,最终均转化为电能。其中,光伏发电是最具代表性、发展最快的新能源利用形式。除此之外,还有风力发电、地热发电、生物质能发电等。与传统能源发电相比,新能源发电具有环保、可再生等优点;但是新能源自身具有随机性、间歇性、波动性等缺点,导致新能源发

3、电系统不稳定、控制复杂。为此,相关学者提出微电网结构,将多种分布式电源联合在一起,形成一个容量大、稳定性好、输出电能质量高的可控单元,它既可以独立运行,也可以纳入大电网。光伏发电系统是交流微电网的一个基本单元,研究光伏发电系统显得尤为重要[3]。..........1.2光伏发电系统实验简介光伏发电系统实验的主要内容有单晶硅电池组件、多晶硅电池组件、薄膜电池组件的I-V曲线、P-V曲线测量;离网逆变实验;并网逆变实验;不同材料光伏电池的电特性测试;光伏发电系统功率测量实验等。其中,光伏电池(包括单晶硅电池、多晶硅电池、薄膜电池)组件的I-V、P-V曲线测量原理图如图1.1

4、所示。光照由12只500W卤钨灯提供,通过控制卤钨灯的个数,可以改变光照强度。光伏电池组件输出端串联二极管D用于防止电流反向流动,起到保护光伏组件的作用。可变电阻箱能够提供一系列不同阻值电阻。在一定光照条件下,改变可变电阻箱阻值,并测试不同阻值下光伏组件端电压Upv和输出电流Ipv,从而得到一系列(Upv,Ipv)点,再拟合成I-V曲线。P-V曲线根据I-V曲线得到。可变电阻箱用于光伏组件I-V、P-V曲线测试,存在以下问题:(1)可变电阻箱只能提供个数有限的单点阻值,因而测得的(Upv,Ipv)点有限,拟合的I-V、P-V曲线精确度有限。(2)测试过程中,光伏组件输出的

5、大部分能量以热能的形式耗散,不仅造成了能源浪费,而且会使实验环境温度升高,温度升高进一步导致电阻值发生变化,光伏组件输出功率受到影响,从而造成测试结果不准确。特别地,当光伏组件额定输出功率较大时,可变电阻箱的实用性更差。..........2系统总体方案设计由绪论部分可知,光伏发电系统实验中既要测试光伏组件伏安特性,又要测试单相离网逆变器输出特性、转化效率。其中,光伏组件为直流源;单相离网逆变器为交流源。如果用能馈型模拟负载代替目前使用的可变电阻箱、单相交流负载箱,则该能馈型模拟负载必需具有通用性,即它可以测试直流源,也可以测试单相交流源。能馈型模拟负载要实现通用性,一种

6、方案是将前级负载模拟器通用化,即同一个负载模拟器通过不同控制方式或接入方式,实现交流源、直流源均可测,其基本思路可用图2.1所示框图表示。2.1主电路拓扑离网逆变器最大输出有功功率为270W。整个系统有功功率不超过870W,留一定裕量,系统额定功率按1kW计算。单相并网逆变器直流侧母线电压控制在400V[1][2][3][4]下一页ok3),即利用正弦波作为调制波、三角波作为载波控制开关通断,如图2.14(b)所示。具体调制方式有双极性调制、单极性调制、单极性倍频调制等[17]。双极性调制时,全桥变换器对角功率开关状态一致,两组对角功率开关轮流导通,有两条电流通路....

7、.....3交流负载模拟器设计.......273.1单相VSR工作原理............273.2单相VSR滞环比较控制............283.3仿真及分析........323.4本章小结....394直流负载模拟器设计.......404.1二次型BOOST变换器主电路参数设计...........404.1.1电感的选取.....404.1.2电容的选取.....414.2二次型BOOST变换器控制器参数设计...........424.2.1二次型Boost变换器数学模型......424.2.2PI控