太阳能光伏发电并网系统相关技术研究

《太阳能光伏发电并网系统相关技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第11卷第l期Vo1．1lNo．12009年1月Jan．2009太阳能光伏发电并网系统相关技术研究闰士职，尹梅，李庆，张伟鹏(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：光伏并网发电系统是光伏发电系统的发展趋势。文章分析了太阳能光伏并网发电系统的组成，阐述了对最大功率点进行跟踪的控制方法，详细分析了作为系统核心部分的逆变器的工作原理。给出了逆变环节的控制策略和产生SPWM渡的软件设计方法。关键宇：光伏并网发电；最大功率点跟踪；逆变器；控制方法0引言随着全球经济的迅速发展和人口的不断增加，以及石油、天然气和煤炭等化石能源的逐步

2、消耗．能源危机已成为世界各国共同面临的课题。与此同时，化石能源造成的环境污染和生态失衡等一系列问题，也成为制约社会经济发展的瓶颈。新能源应用正成为全球的热点。太阳能资图1并网型光伏发电系统组成源作为最丰富的可再生能源之一，它分布广泛，且不污染环境，因而是理想的替代能源。2最大功率点跟踪控制方法光伏并网发电是太阳能利用的一种形式．它可将光伏电池组件转换的直流电经逆变器逆变后最大功率点跟踪技术是光伏发电的关键技向电网输送能量。可在一定程度上能缓解能源紧术。由于太阳能电池的输出电压与输出电流成非张的问题。目前，我国的光伏产业还处于起步阶线性

3、关系，而且输出功率会随着日照与温度的变段，还有很多问题需要解决。我国政府也高度重化而改变．输出功率受环境因素的影响也不可忽视光伏并网发电，并逐步推广“屋顶计划”。太略，因此，必须根据太阳能电池所能产生的最大阳能光伏并网发电正在由补充能源向替代能源方功率来调节其输出，才能达到最大的功率转换效向迈进。率。扰动观察法是借以周期性的改变负载大小来1光伏发电并网系统的组成改变太阳能电池的输出电压及功率，也就是改变太阳能电池的工作点，它通过观察比较和变动前并网光伏逆变系统一般由光伏阵列、变换器后两次的输出功率和输出电压的大小．来决定下和控制器组成

4、，图1所示是其系统组成，其中变个周期负载的变动是增加还是减少。换器可将光伏电池发出的电能逆变成正弦电流并该方法的具体操作是给输出电压一个扰动值人电网，控制器主要控制光伏电池最大功率点的a(k)，其方向可正a(k)=+△U)可负(a(k)一跟踪、以及逆变器并网电流的波形和功率，以便Au)，然后根据测出的电压电流值计算出电池的向电网转送的功率与光伏阵列所发的最大功率电输出功率P(k)，然后将其与上一个测量值P(k-1)能相匹配。进行比较。若输出功率增大，说明扰动所加的方向有利于输出功率的提高，此后继续向这个方向收稿日期：2008—10—2

5、8．ecd~cn2oo9a电予充器件主用77第11卷第l期电子元嚣件主用Vo1．11No．12009年1月ElectronicComponent&DeviceApplicationsJan．20o9施加扰动(a(k)=a(k-1))，并继续观察；若施加的扰动使太阳能电池的输出功率减小，说明扰动的方向错误，则在下一次的扰动中使方向相反fa(k)一a(k一1))，如此不停的观察调整，以使太阳能电池工作在最大功率点附近。其操作程序方框图如图2所示。图3单级式光伏并网逆变器电路同的工作状态。当功率器件T1，T4导通时，光伏电池阵列直流侧能量反

6、馈入电网，并网电流增大，电感储能增加。当功率器件T1，rI'3导通时，光伏电池阵列能量对直流侧电容进行充电。交流侧电感储存能量通过Tl及D3组成的回路反馈人电网，并网电流减小，电感储能减小。当功率器件，I’2，导通时，电感的储能除了图2最大功率点跟踪控制操作程序图通过反并联二极管D2和D3组成的回路反馈人电网外，还通过D2，D3与光伏电池阵列一起对直扰动观察法的实现原理较为简单，容易实流侧电容进行充电。此时并网电流减小，电感储现，其控制精度也较电压控制法精确，但是这种能减小。方法会使系统总是在电池的最大功率点附近振荡当功率器件，T4导

7、通时，光伏电池阵列对工作，且其扰动的初始值和扰动步长对控制精度直流侧电容进行充电。电感储能通过DZ及T4组和速度有较大的影响。成回路反馈入电网，并网电流减小，同时电感储能亦减小。3单级光伏并网逆变器的工作原理对于并网电流的负半周．也可以进行相同的单级式光伏并网逆变器的电路原理如图3所分析。这四种开关状态经过SPWM调制，并通过交示，图中，1f1一T4是功率器件，用于组成逆变桥，流滤波器滤除载波高频分量后。即可使送人电网D1一D4是对应的反并联二极管，D是防反二极管。的电流波形为正弦波。为太阳能电池的输出电压，、和分别为逆变器输出电压、

8、电感L端电压和电网电压的有对于逆变器的输出端电路，取电网电流为状效值。电感L除用于滤除高频谐波外，还兼有平态变量。则有：衡逆变器和电网之间电压差的作用。桥式逆变电鲁=一-，n路的驱动信号采用单极性脉宽调制方式fSPWM，