光伏逆变器的设计要求案例.pdf

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1、光伏逆变器的设计要求案例太阳能光伏发电系统目前主要用于无电或缺电的边远地区，作为独立的电源给家用电器及照明设备供电。随着电力紧张、环境污染等问题的日趋严重，与公用电网并网运行的太阳能发电系统已显出越来越大的竞争力。光伏发电的并网运行，将省去独立光伏系统中的贮能环节—蓄电池，从而大大减少了电站的维护。由于蓄电池的寿命较短，省去蓄电池后，发电系统的寿命可与太阳能电池的寿命相当。对于家庭住宅而言，配备光伏发电系统，可缓和白天电力紧张的局面，提高电网功率因素和降低线路损耗。光伏电站的并网发电，最终将取代常规能源发电。光伏发电的并网原理如图1所示。太阳能电池阵列通过正弦波脉宽调制逆变器向电网传

2、送电能，逆变器馈送给电网的电力由阵列功率和当时当地的日照条件决定。逆变器除了具有直流—交流转换功能外，还必须具有光伏阵列的最大功率跟踪功能和各种保护功能。图1所示逆变器为电压型逆变器。目前，电压源型逆变器技术已日趋成熟，所需的硬件也容易购得。本文将对电压型逆变器作进一步研究。1小型光伏并网电站应具备的性能光伏电站并网运行，对逆变器提出了较高的要求。这些要求如下：①要求逆变器输出正弦波电流。光伏电站回馈给公用电网的电力，必须满足电网规定的指标，如逆变器的输出电流不能含有直流分量、逆变器输出电流的高次谐波必须尽量减少、不能对电网造成谐波污染等。②要求逆变器在负载和日照变化幅度较大的情况下

3、均能高效运行。光伏电站的能量来自太阳能，而日照强度随气候而变化，这就要求逆变器能在不同的日照条件下均能高效运行。③要求逆变器能使光伏阵列工作在最大功率点。太阳能电池的输出功率与日照、温度、负载的变化有关，即其输出特性具有非线性特性[1]。这就要逆变器具有最大功率跟踪功能，即不论日照、温度等如何变化，都能通过逆变器的自动调节实现阵列的最佳运行。④要求逆变器具有体积小、可靠性高等特点。对于家用的光伏电站，其逆变器通常安装在室内或壁挂于墙上，因此对其体积、重量均有限制。另外，对整机的可靠性也提出较高的要求。由于太阳能电池的寿命均在20年以上，因此其配套设备的寿命也必须与其相当。⑤要求在市电

4、断电状况下逆变器在有日照时能够单独供电。2正弦波电压型逆变器的实现光伏发电并网运行时的电路原理如图2所示。Up为逆变器输出电压，Uu为电网电压，R为线路电阻，L为串联电抗器，Iz则为回馈电网的电流。为保证回馈功率因数为1，回馈电流的相位必须与电网电压的相位一致。以电网电压Uu为参考，则Iz与Uu同相位，其矢量图如图3所示。内阻R两端的电压UR与电网电压相位一致，而电抗器两端电压UL的相位则落后于UR90º.由此可以求得UP的相位和幅值：其中ω为公用电网角频率。实际电路中，Uu的摘要提出了并网发电所需的光伏逆变器的设计要求。设计时采用电压源型逆变器实现光伏发电的并网运行，并采用16位微

5、处理器和IGBT功率器件改善逆变器的输出波形。太阳能光伏发电系统目前主要用于无电或缺电的边远地区，作为独立的电源给家用电器及照明设备供电。随着电力紧张、环境污染等问题的日趋严重，与公用电网并网运行的太阳能发电系统已显出越来越大的竞争力。光伏发电的并网运行，将省去独立光伏系统中的贮能环节—蓄电池，从而大大减少了电站的维护。由于蓄电池的寿命较短，省去蓄电池后，发电系统的寿命可与太阳能电池的寿命相当。对于家庭住宅而言，配备光伏发电系统，可缓和白天电力紧张的局面，提高电网功率因素和降低线路损耗。光伏电站的并网发电，最终将取代常规能源发电。光伏发电的并网原理如图1所示。太阳能电池阵列通过正弦波

6、脉宽调制逆变器向电网传送电能，逆变器馈送给电网的电力由阵列功率和当时当地的日照条件决定。逆变器除了具有直流—交流转换功能外，还必须具有光伏阵列的最大功率跟踪功能和各种保护功能。图1所示逆变器为电压型逆变器。目前，电压源型逆变器技术已日趋成熟，所需的硬件也容易购得。本文将对电压型逆变器作进一步研究。1小型光伏并网电站应具备的性能光伏电站并网运行，对逆变器提出了较高的要求。这些要求如下：①要求逆变器输出正弦波电流。光伏电站回馈给公用电网的电力，必须满足电网规定的指标，如逆变器的输出电流不能含有直流分量、逆变器输出电流的高次谐波必须尽量减少、不能对电网造成谐波污染等。②要求逆变器在负载和日

7、照变化幅度较大的情况下均能高效运行。光伏电站的能量来自太阳能，而日照强度随气候而变化，这就要求逆变器能在不同的日照条件下均能高效运行。③要求逆变器能使光伏阵列工作在最大功率点。太阳能电池的输出功率与日照、温度、负载的变化有关，即其输出特性具有非线性特性[1]。这就要逆变器具有最大功率跟踪功能，即不论日照、温度等如何变化，都能通过逆变器的自动调节实现阵列的最佳运行。④要求逆变器具有体积小、可靠性高等特点。对于家用的光伏电站，其逆变器通常安装在室内或壁挂于墙上