光伏电站光伏发电的原理及构成.ppt

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1、光伏电站光伏发电的原理及构成引言随着环境污染、生态破坏及资源枯竭的日趋严重，近年来世界各国竞相实施可持续发展的能源政策，其中利用太阳能发电最受瞩目一种，由于太阳能发电的普遍性，还有它的长久性和廉洁性，它将成为未来能源组成的一个重要来源。由于太阳能发电具有安全可靠，无污染、无需消耗燃料、无机械转动部件，故障率低，维护方便等独特优点，因此受到各国高度重视和加强。其表现可呈两个方面：一是千屋万户的屋顶及亭院发电用能的离散性；二是大小的独立并可入网的光伏电站可行性。这两种方式，因条件和环境的不同其布局、材料和使用方式有所不同。光伏发电

2、现成本较高，与建筑布局结合还不成熟；但随着人们认识的提高、成本的降低，技术的进步，政策的优惠，社会的需求，市场的拉动，光伏产业必将成为人类能源的一个重要组成部分。一、光伏发电(电站)的原理及构成光伏电站利用太阳能电池的光伏特性，接受辐射阳光，产生光生电流，通过调、变、存贮、分配等供给各种负载使用的一种能源。基本原理方框图电站的组成①太阳电池组阵；接收太阳辐射，产生光伏电能。由太阳能电池板串并联及支架等组成.②贮电设备一般由蓄电池来完成，它构成光伏电站的贮能设备。在太阳能电池板无光照下不发电时向负载提供能量。一般选用免维护密封蓄

3、电池为佳。在要求高质量供电系统中碱性镍镉锂等电池较好。③充放电、逆变控制调解器用以自动对贮能设备，蓄电池的充放电的自动调节。提供适合的输入输出电流电压，起到自动保护作用。④输、送、配电设备用电负荷与负载用电的数量和时间（日、季节及时数），负载的型式和数量（感性、容性等）其它设备还应含盖场地、机房、引入、输出线路，保安等二、系统结构逆变系统是将直流电变换成交流电，其核心是逆变电路，即通过电力电子器件的开通与关断，完成逆变功能。电力电子器件的开通与关断需要合适的控制信号。根据系统的实际需要，本文所设计的逆变系统主要由主电路、控制电

4、路、保护电路、通讯电路、辅助电源、输入滤波、输出滤波等几部分组成。逆变系统采用的基本结构框图如图1所示，控制核心选用TI公司TMS320F2812DSP芯片。三、主电路结构及参数设计逆变器的主电路结构形式多种多样，根据本系统的控制目标，采用单相全桥型带有工频隔离变压器的主电路结构，输入端加入了防反二极管与限流电阻。当工作在独立逆变模式的时候，采用LC滤波；当逆变器工作在并网模式的时候，为了减少电容滤波对相位的影响采用L滤波，将电容C通过开关断开。考虑到容量与频率等因素，系统主电路的开关管选择电力MOSFET。其中，滤波电感的选

5、择要尽可能滤除调制波的高次谐波分量，提高输出波形质量，滤波电感的高频阻抗与滤波电容的高频阻抗相比不能过低，即滤波电感的感值不能太小。为满足输出波形质量，要求一个采样周期中，电感电流的最大变化量小于允许的电感电流纹波△ILfmax。滤波电容的作用是和滤波电感一起滤除输出电压中的高次谐波，从而改善输出电压的波形，滤波电容越大输出电压的THD值越小。然而从电路来看，在输出电压不变的情况下，增大滤波电容会使滤波电容的电流增加，逆变器的无功能量增大，损耗增加，效率降低，因此，滤波电容又不宜太大。所以，滤波电容的选取原则是在保证输出电压的

6、THD值满足要求的情况下，取值尽量小。同时应尽可能使用高频特性较好、损耗较小的CBB电容[4]。本文设计的逆变器的功率器件开关频率为15kHz，设计截止频率fC为2kHz。考虑到系统裕量，经计算与综合考虑，选择滤波电感9mH，滤波电容3μF。四、控制电路结构及控制策略控制电路主要包含：信号检测电路，驱动电路，保护电路，通讯电路四个部分。控制策略主要采用PI控制。其中，独立逆变采用电压平均值外环和电压瞬时值内环的双闭环控制方案，实现电压的稳定输出；并网逆变采用CVT型最大功率点跟踪，通过电压的实时跟踪产生电流内环的参考电流，电流

7、内环采用瞬时值反馈实现对并网电流的跟踪控制，实现太阳能量馈入电网。五、独立逆变控制独立逆变采用电压平均值外环、电压瞬时值内环反馈的双闭环控制系统。其中，电压平均值外环调节器为PI调节，电压瞬时值内环调节器为P调节。输出电压平均值反馈值Uf和电压给定信号Ug的误差经过PI调节器形成电压内环的幅值给定，然后乘以离散的正弦表格数据，形成离散的正弦电压信号作为电压瞬时值内环的给定，电压瞬时值给定值与反馈值的误差信号再经过P调节器产生PWM控制信号，将此信号写入到DSP内部的比较寄存器CMPR1、CMPR2，与三角载波比较后产生4路PW

8、M1~PWM4开关信号，控制主电路中功率器件的通断。产生的高频SPWM信号经过输出LC滤波器滤波后产生标准的正弦波输出电压，然后经升压变压器升压至220V/50Hz，保证了输出电压的稳定。谢谢大家