淺談光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器的設(shè)計

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1、淺談光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器的設(shè)計畢向陽（國網(wǎng)浙江余姚市供電公司）摘要：木文主要是針對對我國光伏發(fā)電的現(xiàn)狀，從光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點（MPPT）跟蹤技術(shù)、對雙閉環(huán)的控制策略以及調(diào)制方式等方面來分析和研究光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器的設(shè)計。關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電、并網(wǎng)逆變器設(shè)計、研究0引言在太陽能的利用過程中，光伏組件的成木不斷地降低，而且光伏發(fā)電的技術(shù)也在H益進步和完善，太陽能的利用，即光伏發(fā)電模式己經(jīng)成為了主流，然而并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)乂是光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要發(fā)電形式?，F(xiàn)如今，我國光伏發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)展過程中仍然存在著一些不足之處，嚴重地制約了我國光伏發(fā)電事業(yè)的進步和發(fā)展。對于光

2、伏電池而言，其能量的轉(zhuǎn)換效率比較低，特別是太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率，不能很好地利用太陽能；與傳統(tǒng)的能源相比，光伏發(fā)電由于受到其電池的限制，生產(chǎn)成木相比較高；光伏發(fā)電系統(tǒng)還特別容易受到外界環(huán)境等因素的影響；在使用光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的時候，我們要嚴格地控制并網(wǎng)的電壓，盡可能地避免或者減少輸出電壓并網(wǎng)時對電網(wǎng)所造成的污染和孤島效應(yīng)等負面影響。1逆變器的工作原理（如圖所示：）圖中是一個推挽式拓撲逆變電路，當(dāng)E1驅(qū)動脈沖驅(qū)動時，Q1導(dǎo)通，使VT3、VT6導(dǎo)通，VT7、VT8截止，此時電路進行正半周波形放大，變壓器升壓到次級，通過高頻整流管整流，當(dāng)E2脈沖驅(qū)動

3、時，Q2導(dǎo)通，驅(qū)動VT7、VT8導(dǎo)通。VT3、VT6截止，進得負半周波形放大。經(jīng)升壓變壓器升壓后，高頻整流。（此VT3678以推挽方式存在于電路中，各負責(zé)正負半周的波形放大任務(wù)，電路工作時，兩只對稱的功率開關(guān)管每次只有一對導(dǎo)通，所以導(dǎo)通損耗小效率高。推挽輸出既可以向負載灌電流.)2光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤技術(shù)光伏電池的電氣特性告訴我們，光伏電池最大功率點的位置會隨著外界環(huán)境條件的改變而發(fā)生改變。所以，我們采取光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤技術(shù)，使光伏電池的輸出功率盡量工作在最大的功率點，最人化地利用光伏電池陣列所產(chǎn)生的電能，進一步提高光伏發(fā)

4、電系統(tǒng)的利用效率。光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤技術(shù)的實現(xiàn)方法主要有電導(dǎo)增量法、恒壓跟蹤法和擾動觀察法等。2.1電導(dǎo)增量法電導(dǎo)增量法能夠正確地判斷光伏陣列輸出功率的位置是否在最大的功率點處，而且還能夠通過對輸出端靜態(tài)值和動態(tài)電導(dǎo)值大小的比較來決定光伏陣列輸出電壓的擾動方向，進而達到光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤的目的。2.2恒壓跟蹤法當(dāng)外界的環(huán)境條件發(fā)生改變吋，光伏電池最大功率點處的輸出電壓基本上都會在某一個恒定的電壓附近徘徊。人們將這個恒定的電壓當(dāng)做最人功率點的電壓，來對最大功率點進行追蹤，達到簡化控制設(shè)計的B的。在實際的應(yīng)用過程中，我們可以通過選用

5、的光伏電池的參數(shù)和光伏電池陣列輸出的電壓值來達到最大功率點的跟蹤效果。這一控制方法十分簡單，非常容易實現(xiàn)，而且其系統(tǒng)也具冇較好的穩(wěn)定性和可靠性。2.3擾動觀察法給光伏電池的輸出電壓增加擾動電壓信號，進而比較擾動前后的功率人小是擾動觀察法的工作原理。功率值的增加代表擾動方向正確，可以繼續(xù)朝著冋一方向進行擾動；功率值的減小代表擾動方向不正確，這吋應(yīng)該往反方向進行擾動，通過對光伏電池輸出電壓進行不斷地擾動來達到光伏電池陣列的輸出功率不斷接近最大功率的目的。這種方法在光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制中的應(yīng)用比較普遍。3對雙閉環(huán)的控制策略當(dāng)人們將對電壓型逆變器

6、的控制作為電壓源的吋候，一般會采用雙閉環(huán)的控制策略。光伏發(fā)電系統(tǒng)雙閉環(huán)的控制策略包括內(nèi)環(huán)瞬吋值的控制策略和外環(huán)平均值的控制策略。3.1內(nèi)環(huán)瞬吋值的控制策略在對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行電路控制吋，增加瞬時值的控制器，不僅可以減小負載變化過人而造成的系統(tǒng)波動，還可以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在對內(nèi)環(huán)瞬吋值的控制環(huán)節(jié)中，動態(tài)響應(yīng)的吋間過長會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能變差，對于這種情況，我們需要提高瞬吋值控制器的積分系數(shù)來縮短蘇動態(tài)的響應(yīng)時間。3.2外環(huán)平均值的控制策略通過使用外環(huán)平均值控制器，可以使它的輸出精度比較高，在輸出波動過大的時候，還可以使光伏發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)

7、性能變快，同吋也能減小輸出的畸變率。然而，在對外環(huán)平均值的控制環(huán)節(jié)中，動態(tài)響應(yīng)的吋間過長也會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能變差，對于這種情況，我們冋樣也需要增加瞬吋值控制器的積分系數(shù)來縮短其動態(tài)的響應(yīng)時間。4調(diào)制方式4.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)采樣控制的理論告訴我們，在給慣性環(huán)節(jié)輸入沖量相同而形狀不相同的窄脈沖吋，它們輸出的響應(yīng)狀態(tài)是一樣的，而脈沖越窄時，JC?輸出的響應(yīng)差別就會越小。然而，當(dāng)我們將其輸出的響應(yīng)波形進行傅立葉變換吋，我們可以看出它們低頻段的特性特別類似，而i僅在高頻段存在明顯的差異，這就是光伏發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)的基本理論基礎(chǔ)。按輸出電壓

8、的極性，對空間矢量脈寬的控制方法可分成兩種，即雙極性和單極性調(diào)制。其中，在每半個周期內(nèi)，雙極性調(diào)制的輸出波形都是在正負極性