淺談光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)

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1、淺談光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)畢向陽(yáng)（國(guó)網(wǎng)浙江余姚市供電公司）摘要：木文主要是針對(duì)對(duì)我國(guó)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀，從光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)（MPPT）跟蹤技術(shù)、對(duì)雙閉環(huán)的控制策略以及調(diào)制方式等方面來(lái)分析和研究光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電、并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)、研究0引言在太陽(yáng)能的利用過(guò)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(jìn)步和完善，太陽(yáng)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(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)程中仍然存在著一些不足之處，嚴(yán)重地制約了我國(guó)光伏發(fā)電事業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。對(duì)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(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率，不能很好地利用太陽(yáng)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(shí)候，我們要嚴(yán)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(shí)對(duì)電網(wǎng)所造成的污染和孤島效應(yīng)等負(fù)面影響。1逆變器的工作原理（如圖所示：）圖中是一個(gè)推挽式拓?fù)淠孀冸娐?，?dāng)E1驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)時(shí)，Q1導(dǎo)通，使VT3、VT6導(dǎo)通，VT7、VT8截止，此時(shí)電路進(jìn)行正半周波形放大，變壓器升壓到次級(jí)，通過(guò)高頻整流管整流，當(dāng)E2脈沖驅(qū)動(dòng)

3、時(shí)，Q2導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)VT7、VT8導(dǎo)通。VT3、VT6截止，進(jìn)得負(fù)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(fù)責(zé)正負(fù)半周的波形放大任務(wù)，電路工作時(shí)，兩只對(duì)稱的功率開(kāi)關(guān)管每次只有一對(duì)導(dǎo)通，所以導(dǎo)通損耗小效率高。推挽輸出既可以向負(fù)載灌電流.)2光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)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(diǎn)的位置會(huì)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(diǎn)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(diǎn)，最人化地利用光伏電池陣列所產(chǎn)生的電能，進(jìn)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(diǎn)跟蹤技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法主要有電導(dǎo)增量法、恒壓跟蹤法和擾動(dòng)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(diǎn)處，而且還能夠通過(guò)對(duì)輸出端靜態(tài)值和動(dòng)態(tài)電導(dǎo)值大小的比較來(lái)決定光伏陣列輸出電壓的擾動(dòng)方向，進(jìn)而達(dá)到光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)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(diǎn)處的輸出電壓基本上都會(huì)在某一個(gè)恒定的電壓附近徘徊。人們將這個(gè)恒定的電壓當(dāng)做最人功率點(diǎn)的電壓，來(lái)對(duì)最大功率點(diǎn)進(jìn)行追蹤，達(dá)到簡(jiǎn)化控制設(shè)計(jì)的B的。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，我們可以通過(guò)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(lái)達(dá)到最大功率點(diǎn)的跟蹤效果。這一控制方法十分簡(jiǎn)單，非常容易實(shí)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(dòng)觀察法給光伏電池的輸出電壓增加擾動(dòng)電壓信號(hào)，進(jìn)而比較擾動(dòng)前后的功率人小是擾動(dòng)觀察法的工作原理。功率值的增加代表擾動(dòng)方向正確，可以繼續(xù)朝著冋一方向進(jìn)行擾動(dòng)；功率值的減小代表擾動(dòng)方向不正確，這吋應(yīng)該往反方向進(jìn)行擾動(dòng)，通過(guò)對(duì)光伏電池輸出電壓進(jìn)行不斷地?cái)_動(dòng)來(lái)達(dá)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(diǎn)跟蹤控制中的應(yīng)用比較普遍。3對(duì)雙閉環(huán)的控制策略當(dāng)人們將對(duì)電壓型逆變器

6、的控制作為電壓源的吋候，一般會(huì)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(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行電路控制吋，增加瞬時(shí)值的控制器，不僅可以減小負(fù)載變化過(guò)人而造成的系統(tǒng)波動(dòng)，還可以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在對(duì)內(nèi)環(huán)瞬吋值的控制環(huán)節(jié)中，動(dòng)態(tài)響應(yīng)的吋間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能變差，對(duì)于這種情況，我們需要提高瞬吋值控制器的積分系數(shù)來(lái)縮短蘇動(dòng)態(tài)的響應(yīng)時(shí)間。3.2外環(huán)平均值的控制策略通過(guò)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(dòng)過(guò)大的時(shí)候，還可以使光伏發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)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(duì)外環(huán)平均值的控制環(huán)節(jié)中，動(dòng)態(tài)響應(yīng)的吋間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能變差，對(duì)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(lái)縮短其動(dòng)態(tài)的響應(yīng)時(shí)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(shí)，JC?輸出的響應(yīng)差別就會(huì)越小。然而，當(dāng)我們將其輸出的響應(yīng)波形進(jìn)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(duì)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(gè)周期內(nèi)，雙極性調(diào)制的輸出波形都是在正負(fù)極性