Ⅰ 太陽能光伏發電並網原理
太陽能光伏發電並網原理
太陽能光伏發電並網原理,光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而腔橡將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。下面看看太陽能光伏發電並網原理。
光伏發電並網原理:依靠太陽能電池組件,利用半導體材料的電子學特性,當太陽光照射在半導體PN結上,產生了較強的內建靜電場,在內建靜電場的作用下,將光能轉化成電能。
其工作原理是:太陽電池組件產生的直流電經並網逆變器轉換成符合電網要求的交流電之後,直接進入公共電網,光伏電池方陣所產生的電力除了供給交流負載外,多餘的電力反饋給電網。在陰雨天或夜晚,太陽電池組件沒有產生電能或者電能不能滿足負載需求時,就由電網供電。
由於太陽能發電直接供入電網,免除配置蓄電池,省掉了蓄電池儲能和釋放的過程,減少了能量的損耗,並降低了系統的成本。但是,系統需要專用的並網逆變器,以保證輸出的電力滿足電網對電壓、頻率等指標的要求。因為逆變器效率的問題,會有部分能量損失。
光伏發電的基本原理
獨立光伏發電系統由太陽能電池陣列、蓄電池、逆變器組件、控制器和負載(直流負載和交流負載)組成。因為太陽能電池產生的電能為直流,但是由於光照強度實時變化,太陽能電池輸出的電壓也不穩定,這時也需要蓄電池來起到一個濾波的作用,將太陽能電池產生的電壓穩定在蓄電池的電壓值上,
在另外一種意義上,用蓄電池也有儲能的作用,可以將過剩的電能儲存起來供在光照強度較低的時候使用。如果是直流負載就可以直接接在蓄電池上工作,如果是交流負載,那麼需要經過逆變器的DC-AC 變換,將直流電變成交流電,供給交流負載。
並網光伏發電的基本原理
獨立光伏發電系統由太陽能電池陣列、蓄電池、逆變器組件、控制器和負載組成。因為需要將光伏發出來的電回饋給電網,這就需要將直流電轉換為電網要求的220V、50HZ 的交流電,並且在相同相位的情況下並網,像電網供電。
無論是獨立光伏發電系統還是並網光伏發電系統,逆變系統對於交流負載和並網發電都是必不可少的,接下來我們主要就光伏分布發電中的逆變系統的相關設計進行研究。
光伏發電逆變系統的組成
光伏發電系統主要由太陽能電池、主迴路、控制電路和負載組成。主迴路主要包括DC/DC 電路、DC/AC 電路、濾波器組件。下面主要對於主迴路部分的設計做介紹,其中包括主迴路的拓撲結構進行分析,介紹一下全橋逆變電路的工作原理以及逆變器模塊的選型,以及相關保護的設計。
光伏發電逆變系統的拓撲結構
通常單相電壓型逆變器主要分為推挽式、半橋和全橋逆變電路三種。這三種方式根據其不同的特點應用於不同的場合。
推挽式逆變電路的電路結構比較簡單,如圖3-1 所示。其上電路只需要兩個晶閘管,基極驅動電路不需要隔離,驅動電路比較簡單,但是晶閘管需要承受2 倍的線路峰值電壓,所以適合於低輸入電壓的場合應用。
同時變壓器存在偏磁現象,初級繞組有中心抽頭,流過的電流有效值和銅耗較大,初級繞阻兩部分應緊密藕合,繞制工藝復雜。因為推挽式逆變電路對於晶閘管的耐壓要求比較高,不適合作為光伏發電的.逆變系統主迴路。
相比於推挽式逆變電路,單相半橋式逆變電路中所使用的晶閘管的耐壓要求就相對較低,不會有線電壓峰值2 倍這么多,絕對不會超過線電壓峰值。其逆變出來的波形也相對推挽式比較接近於正弦波,所以濾波的要求也相對梁春較低。由於晶閘管的飽和壓降減小到了最小,所以不是最重要的影響因素之一。
但是由於半橋式逆變電路的結構決定其集電極電流在晶閘管導通時會增加一倍,使得在晶閘管選型的過程中,要考慮大電流、承受高壓的情況,就難免會因為其價格昂貴,所以不適合作為光伏發電的逆變系統主迴路。
太陽能發電主要分為兩種,一種是並網型發電,一種是獨立光伏系統。二者的區別主要在於一個需要並網,可以不適用蓄電池,一個是自給自足,需要蓄電池,其他基本一致。
基本組成如下: 光伏陣列將太陽能轉變成直流電能,經逆變器的直流和交流逆變後,根據光伏電站接入電網技術規定光伏電站容量確定光伏電站接入電網的電壓等級,由變壓器升壓後,接入中壓或高壓電網。
原理如下: 光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯後進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。
目前市面上太陽能光伏發電站的「並網模式」通常有三種:自發自用余電上網模式、全額上網模式、全部自用模式。
首先,在這三種並網模式中選擇其中一種,那麼就需要根據自身的實際情況來進行選擇了:比如說像普通家庭住戶,大多數的人都選擇自發自用余電上網的模式,這也是現在分布式光伏發電站中所用比例占最高的一種選擇方式。
這種模式的好處,是光伏電站發出來的電優先給自己家裡面供電使用,然後用不掉多餘的電直接自動並入到電網裡面,這樣的話就避免了浪費,還能賺錢。這種模式是比較適合普通家庭用戶選擇的,也是非常經濟實惠,因為不用額外花錢買電池來儲存電量。
除了家庭用電以外,比如說工業用電、廠房屋頂、工商業樓房屋頂這些地方就是商業用電,也是比較適合自發自用余電上網模式的。
為什麼這么說呢?因為商業用電的費用比民用電費更高,如果工商業以及廠房屋頂安裝光伏電站的話,那麼經濟效益會大大地增高,回本時間也會更短,這種選擇方式是非常有利的,用不掉的電直接並網到電網上面。
Ⅱ 個人光伏電站應該怎樣選擇並網逆變器
並網光伏逆變器選擇:
並網光伏逆變器主要分高頻變壓器型、低頻變壓器型和無變壓器型三大類,主要從安全性和穗陸效率兩個層面來考慮變壓器類型。
並網光伏逆變器選型時應考慮的方面有:悶森
(1)容量匹配設計
並網系統設計中要求電池陣列與所接逆變器的功率容量相匹配,一般的設計思路是:
組件標稱功率×組件串聯數×組件並聯數=電池陣列功率
在容量設計中,並網逆變器的最大輸入功率應近似等於電池陣列功率,已實現逆變器資源的最大化利用。
(2)MPP電壓范圍與電池組電壓匹配
根據太陽能電池的輸出特性,電池組件存在功率最大輸出點,並網逆變器具有在特點輸入電壓范圍內自動追蹤最大功率點的功能,因此電池陣列的輸出電壓應處於逆變器MPP電壓范圍以內。
電池組件電壓×組件串聯數=電池陣列電壓
一般的設計思路是電池陣列的標稱電壓近似等於並網逆變器MPP電壓的中間值,這樣可以達到MPPT的最佳效果。
(3)最大輸入電流與電池組電流匹配
電池組陣列的最大輸出電流應小於逆變器最大輸入電流。為了減少組件到逆變器過程中的直流損耗,以及防止電流過大對逆變器造成過熱或電氣損壞,逆變器最大輸入電流值與電池陣列的電流值的差值應盡量大一些。
(4)轉換效率
並網逆變器的效率標示一般分最大效率和歐洲效率,通過加權系數修正的歐洲螞族畝效率更為科學。逆變器在其它條件滿足的情況下,轉換效率應越高越好。
(5)配套設備
並網發電系統是完整的體系,逆變器是重要的組成部分,與之配套相關的設備主要是配電櫃和監控系統。並網電站的監控系統包括硬體和軟體,根據自身特點而需要量身定做,一般大型的逆變器廠家都針對自己的逆變器而專門開發了一套監控系統,因此在逆變器選型過程中,應考慮相關的配套設備是否齊全。
Ⅲ 燃料電池並網發電和光伏並網發電所用的逆變器一個原理嗎
1.1光伏並網發電系統的基本原理
光伏並網逆變器系統是將太陽能光伏陣列發出的直流電轉化為與公共電網電壓同頻同相的交流電,因此該系統是既能滿足本地負載用電又能向公共電網送電。一般情況下,公共電網系統可看作是容量為無窮大的交流電壓源。當太陽能光伏發電並網系統中太陽能光伏陣列的發電量小於本地負載用電量時,本地負載電力不足部分由公共電網輸送供給;當光伏電池陣列的發電量大於本地負載用悉檔電量時,太陽能光伏系統將多餘的電能輸送給公共電網,實現並網發電
1.2光伏派羨並網發電系統的組成
太陽能光伏發電並網系統組成如圖所示,該系統一般由太陽能電池光伏陣列、MPPT控制、DC/DC變換器、驅動電路以及控制器組成,其中變換器可將太陽能光伏陣列發出的直流電逆變成正弦交流電並入公共電網。控制器主要控制逆變器並網電流的波形、功率以及光伏電池最大功率點的跟蹤,以便向電網傳送的功率與太陽能光伏電池陣列所發的最大功率電能相匹配。
1.3光伏並網發電系統的控制方式
如果光伏並網逆變器的輸出採用電壓控制,則相當於是電壓源與電壓源並聯運行;如果光伏並網逆變器的輸出採用電流控制,就相當於電流源與電壓源並聯運行。逆變器採用電流控制時,只需控制逆變器的輸出電流跟蹤電網電壓,控制輸出電流與電網電壓同塵陸拍頻同相,這樣系統的功率因數為1。目前,光伏並網逆變器一般都採用電壓源輸入、電流源輸出的控制方式。
太陽能光伏發電並網系統的逆變器通常採用電流控制模式,這樣整個系統系統實際上就是一個電壓源和電流源並聯的系統。逆變器並網運行的主要控制目標是要保證逆變器輸出電流與公共電網電壓同頻同相,並且還能實時跟蹤電網電壓實現最大功率跟蹤控制。通過採用鎖相控制技術實現太陽能光伏發電並網系統輸出的並網電流與公共電網電壓相位同步,保證系統輸出的功率因數為1。光伏並網逆變器運行時還要控制並網電流的總畸變失真要低,以減小對電網的諧波影響,使並網系統的有功功率輸出達到最大。
1.4光伏並網發電系統的分類
光伏並網發電系統可以按照系統功能分為兩類:一種為不含蓄電池環節的不可調度式光伏並網發電系統;另一種為含有蓄電池組的可調度式光伏並網發電系統。系統結構圖如1.1所示
可調度式光伏並網發電系統增加了儲能環節,系統首先對蓄電池進行充電,然後根據需要將系統用作並網或者經逆變後獨立使用,系統工作時間和並網功率大小可以人為設定。可調度式並網系統雖然在表面上看來比不可調度式系統功能齊全,但由於增加了儲能環節,帶來了很多嚴重的問題,這是因為:
(1)由於採用蓄電池作為儲能設備,系統必須增加蓄電池的充電裝置,這就增加了成本並且降低了系統的可靠性。
(2)蓄電池組的壽命較短。目前免維修蓄電池在良好環境下的工作壽命通常為5年,而光伏陣列穩定工作的壽命則在25~30年之問,這樣就需要定期更換蓄電池組,又增加了許多系統的投入。
(3)蓄電池組較為笨重,需要佔用較大空間,同時要防止泄露出腐蝕性液體,另外報廢的蓄電池組要專門處理,否則會造成污染。
基於上述原因,目前的光伏並網系統主要以不可調度式系統為主。不可調度式光伏並網發電系統的集成度高,其安裝和調試相對方便,可靠性也高。
Ⅳ 光伏並網逆變器的工作原理
逆變器將直流電轉化為交流電,若直流電壓較低,則通過交流變壓器升壓,即得到標准交流電壓和頻率。對大容量的逆變器,由於直流母線電壓較高,交流輸出一般不需要變壓器升壓即能達到220V,在中、小容量的逆變器中,由於直流電壓較低,如12V、24V,就必須設計升壓電路。
中、小容量逆變器一般有推挽逆變電路、全橋逆變電路和高頻升穗宴壓逆變電路三種,推挽電路,將升壓變壓器的中性插頭接於正電源,兩只功率管交替工作,輸出得到交流電睜畢力,由於功率晶體管共地邊接,驅動及控制電路簡單,另外由於變壓器具有一定的漏感,可限制短路電流,因而提高了電路的可靠性。其缺點是變壓器利用率低,帶動感性負載的能力較差。
全橋逆變電路克服了推挽電路的缺點,功率晶體管調節輸出脈沖寬度,輸出交流電壓的有效值即隨之改變。由於該電路具有續流迴路,即使對感性負載,輸出電壓波形也不會畸變。該電路的缺點是上、下橋臂的功率晶體管不共地,因此必須採用專門驅動電路或採用隔離電源。另外,為防止上、下橋臂發生共同導悉族芹通,必須設計先關斷後導通電路,即必須設置死區時間,其電路結構較復雜。
Ⅳ 220v光伏並網逆變器面板功能
220v光伏並網逆變器面板功能
(1)防孤島效應保護並網逆變器應具有可靠而完備的非計劃性孤島保護功能。並網逆變器防非計劃性孤島功能應同時具備主動與被動兩種孤島檢測方案。如果非計劃性孤島效應發生,逆變器應在2s內停止向電網供電,同時發出報警信號。
(2)恢復並網保護由於電網故障原因導致並網逆變器停止向電網供電後,在電網的電壓和頻率恢復到正常范圍後的20s到5min,並網逆變器應能自動重新向電網送電,送電時輸出功率應緩慢增加,不應對電網造成沖擊。
(3)交流側過流保護並網逆變器的交流輸出側應設置過流保護。當檢測到電網側發生短路時,並網逆變器應在0.1s內停止向電網供電,同時發出警示信號。故障排除後,並網逆變器應能正常工作。
(4)防反放電保護當並網逆變器直流側電壓低於允許工作范圍或逆變器處於關機狀態時,並網逆變器直流側應無反向電流流過。
(5)極性反接保護當光伏方陣的極性反接時,並網逆變器應能保護而不會損壞。極性正接後,並網逆變器應能正常工作。
(6)電網過/欠壓,過/欠頻保護在並網逆變器的交流輸出側,並網逆變器應能夠准確判斷供電電網(接線)的過/欠壓,過/欠頻等異常狀態,並網逆變器應按要求的時間進行保護,切斷時應岩虛發出警示信號。在電網電壓、啟罩頻率恢復到允許的電壓、頻率范圍時,逆變器應能正常啟動運行。
(7)直流側過壓保護當直粗旁燃流側輸入電壓高於逆變器允許的直流方陣接入電壓最大值時,逆變器不得啟動或在0.1s內停機(當正在運行時),同時發出警示信號。直流側電壓恢復到逆變器允許的工作范圍後,逆變器應能正常啟動運行。
(8)直流輸入過載保護a)若逆變器輸入端不具備限功率的功能,則當逆變器輸入側輸入功率超過額定功率的1.1倍時需跳保護。b)若逆變器輸入端具有限功率功能,當光伏方陣輸出的功率超過逆變器允許的最大直流輸入功率時,逆變器自動限流工作在允許的最大交流輸出功率處。
(9)內部短路保護當並網逆變器內部發生短路時,逆變器內的電子電路、熔斷器等保護應快速、可靠動作。
(10)過熱保護並網逆變器應具備機內環境溫度過高報警(例如著火引起的機箱內環境溫度過高)、機內關鍵部件溫度過高保護等過熱保護功能。
(11)保護的靈敏度和可靠性在正常的逆變器運行環境和符合國標要求的電網環境下,逆變器不應出現誤停機、誤報警和其他無故停止工作的情況。由逆變器本身缺陷所引起的非正常停機對客戶造成的發電量等損失由我公司負責並賠償。當出現故障時,逆變器應能夠按照設計的功能可靠動作。由逆變器本身缺陷或可靠性引起的故障拒動等對客戶造成的所有損失由我公司負責並賠償。
(12)整機阻燃性逆變器走線應使用阻燃型電線和電纜,線槽和線號標記套管等採用阻燃材料,逆變器機體內應裝有環境溫度感測器,實時監控逆變器內部溫度。逆變器在任何情況下均不能產生蔓延性明火,由逆變器引起的蔓延性火災對客戶造成的所有損失,由我公司負責及時處理並賠償。
(13)絕緣監測逆變器具備完善的絕緣監測功能,當設備帶電部分被接地時,絕緣監測系統應能夠立即監測到逆變器的故障狀態、停機並報警。
(14)防雷,逆變器應設有防雷保護裝置,具備6000V的浪涌保護。
(15)冷卻,逆變器應具有確保逆變器持續正常工作時不因溫度過高而損壞的措施。
(16)雜訊,逆變器要求雜訊不超過50dB
Ⅵ 光伏並網逆變器與離網逆變器有什麼區別混合逆變器又有什麼優勢
並網逆變器將能量直接送到電網上則如備,所以要跟蹤電網的頻率、孫毀相位,相當於一個電流源。當然現在也有部分逆變器稱有低壓穿越能力,可以做PQ調節。
離網逆變器相當於自己建立起一個獨立的小電網,主要是控制自己的電壓,就是一個電壓源。
並網逆變器不需要儲能,但能量不可調控,光伏發多少就往網上送橡核多少,根本就不管人家要不要。電網很不喜歡。
離網一般需要儲能,並不往網上送能量。電網無權干涉。
混合逆變器沒有明確的概念,但目前既儲能雙並網的逆變器確實有,有接收調控制的能力,希望電網能接收,畢竟光伏產業需要他們的支持。
Ⅶ 有源濾波器與並網逆變器硬體電路的區別
有源濾波器是帶有一系列控制系統的改善電簡李源環境的一組器件。
逆變器是通過專門茄咐虧控制顫神系統設計的把直流或者交流電源轉化為穩定的需求頻率的電源系統。
Ⅷ 光伏並網逆變器有功無功調節的作用
光伏並網逆變器是將太陽能電池板發出的直流電轉換成交流電,並將其注入到公共電網中。在這個過程中,逆變器不僅需要保證輸出的交流電質量和穩定性,還需要滿足公共電網對有功功率、無功功率等方面的要求。
有功無功調節是指通過控制逆變器輸出的有功和無功來實現對系統運行狀態進行調整。具體虛含來說,當系統負載較大時,可以增加逆變器輸出的有功以提高供給負載所需的總能量;而當系統負載較小或者處於部分負荷狀態時,則可以減少逆變器輸出的有功,並相應地增加無功補償來維持穩定運行。
光伏並網逆變器通過實現精確控制和管理,在最大限度地利用可再生能源資源同時也保障了公共電力網路安全穩定運行。此外,在一些國家或地區政策法規中也規定了光伏並網設備必須具備一定程度上的無功補償功能,以降低諧差賣笑波污染、提高系統效率等目標。因此,在設計和選擇光伏並網逆變器時,其是否具備良好且可靠有效地有/無 功調節功能顯得尤為重配掘要。
Ⅸ 有懂逆變器的嗎我想問一下關於並網逆變器輸出電壓的問題
太陽能光伏發電是21 世紀最為熱門的能源技術領域之寬襪一,是解決人類能源危機的重要手段之一,引起人們的廣泛關注。本文介紹了太陽能光伏並網 控制逆變器的工作過程,分析了太陽能控制器最大功率跟蹤原理,太陽能光伏逆 變器的並網原理及主要控制方式。 太陽能光伏發電是21 世紀最為熱門的能源技術領域之一,是解決人類能源危機的重要手段之一,引起人們的廣泛關注。本文介紹了太陽能光伏並網 控制逆變器的工作過程,分析了太陽能控制器最大功率跟蹤原理,太陽能光伏逆變器的並網原理及主要控制方式。
1 引言:
隨著工業文明的不斷發展,我們對於能源的需求越來越多。傳統的化石能源 已經不可能滿足要求,為了避免面對能源枯竭的困境,尋找優質的替代能源成為 人們關注的熱點問題。可再生能源如水能、風能、太陽能、潮汐能以及生物質能 等能源形式不斷映入人們的眼簾。水利發電作為最早應用的可再生能源發電形式 得到了廣泛使用,但也有人就其的環境問題、安全問題提出過質疑,況且目前的 水能開發程度較高,繼續開發存在一定的困難。風能的利用近些年來也是熱點問 題,但風力發電存在穩定性不高、噪音大等缺點,大規模並網對電網會形成一定 沖擊,如何有效控制風能的開發和利用仍是學術界關注的熱點。在剩下的可再生 能源形式當中,太陽能發電技術是最有利用價值的能源形式之一。太陽能儲量豐富,每秒鍾太陽要向地球輸送相當於210 億桶石油的能量,相當於全球一天消耗的能量。我國的太陽能資源也十分豐富,除了貴州高原部分地區外,中國大部分 地域都是太陽能資源豐富地區,目前的太陽能利用率還不到1/1000。因此在我國 大力開發太和耐陽能潛力巨大。
太陽能的利用分為「光熱」和「光伏」兩種,其中光熱式熱水器在我國應用廣 泛。光伏是將光能轉化為電能的發電形式,起源於100 多年前的「光生伏打現象」。 太陽能的利用目前更多的是指光伏發電技術。光伏發電技術根據負載的不同分為離網型和並網型兩種,早期的光伏發電技術受制於太陽能電池組件成本因素,主要以小功率離網型為主,喚巧春滿足邊遠地區無電網居民用電問題。隨著光伏組件成本的下降,光伏發電的成本不斷下降,預計到2013 年安裝成本可降至1.5 美元/Wp,電價成本為6 美分/(kWh),光伏並網已經成為可能。並網型光伏系統逐步成為主流。
本文主要介紹並網型光伏發電系統的系統組成和主要部件的工作原理。
2 並網型光伏系統結構
圖1 所示為並網型光伏系統的結構。並網型光伏系統包括兩大主要部分:其一,太陽能電池組件。將太陽傳送到地球上的光能轉化成直流電能;其二,太陽能控制逆變器及並網成套設備,負責將電池板輸出直流電能轉為電網可接受的交流能量。根據功率的不同太陽能逆變器的輸出形式可為單相或者三相;可帶隔離變壓器,也可不配隔離變壓器。
太陽能控制逆變器及並網成套設備,主要包括控制器、逆變器以及監控保護單元組成。控制器主要實現太陽能電池板的最大功率跟蹤,逆變器主要負責將控制器輸出的直流電能變換成穩壓穩頻的交流電能饋送電網,監控保護單元主要負責發電系統安全相關問題如孤島效應的保護,並及時與上位機通訊傳遞能量傳輸信息。
3 太陽能控制器及其原理
3.1 太陽能電池組件模型
圖2 所示硅型光伏電池板的理想電路模型。其中,Iph是光生電流,Iph值與光伏電池的面積、入射光的輻射度以及環境溫度相關。ID為暗電流。沒有太陽光照射的情況下,硅型太陽能電池板的基本外特性類似於普通的二極體。暗電流是指光伏電池在沒有光照條件下,在外電壓的作用下PN結流過的單向電流。v為開路電壓,RS為串聯電阻一般小於1 歐姆,RSH為旁路電阻為幾十千歐。
光伏電池的理想模型可由下式表示:
其中,v 為電池板熱電勢。
圖3 表述在特定光照條件下電池板的伏安特性。陰影部分是電池板在相應條件下所能夠輸出的最大功率。太陽能電池板在高輸出電壓區域,具有低內阻特性,可以視為一系列不同等級的電壓源;在低輸出電壓區域內,該電源有高內阻特性,可以視為不同等級的電流源。電壓源與電流源的交匯處便是電池板在相應條件下的最大輸出功率。在電池板的溫度保持不變的情況下,這個極大功率值會隨著光照強度的變化而變化,最大功率跟蹤要求能夠自動跟蹤電池板的工作在輸出功率極大的條件。
3.2 太陽能控制器電路拓撲
圖4 為太陽能控制器的電路拓撲結構,從原理上說是以及升壓斬波器,通過調整開關器件S 的占空比,調節電池板的等效負載阻抗,實現對電池板的最大功率跟蹤功能。
3.3 最大功率跟蹤方法
最大功率跟蹤技術有兩種技術路線:其一是CVT 技術,控制電池組件埠電壓近似模擬最大功率跟蹤,這種方法原理簡單但是跟蹤精度不夠;其二是MTTP 技術,實時檢測光伏陣列輸出功率,通過調整阻抗的方式滿足最大功率跟蹤。目前,太陽能逆變器廠家廣泛採用的MPPT 技術。目前,常用的MTTP 方法有兩種。
(A )干擾觀測法(PO):
干擾觀測法每隔一定時間增加或減少電壓,通過觀測功率變化方向,來決定下一步的控制信號。如果輸出功率增加,那麼繼續按照上一步電壓變化方向改變電壓,如果檢測到輸出功率減小,則改變電壓變化的方向,這樣光伏陣列的實際工作點就能逐漸接近當前最大功率點。如果採用DC/DC 變換器實現MPPT 控制,在具體實施時應通過對占空比施加擾動來調節光伏陣列輸出電壓或電流,從而達到跟蹤最大功率點的目的。如果採用較大的步長對占空比進行「干擾」,這種跟蹤演算法可以獲得較快的跟蹤速度,但達到穩態後光伏陣列的實際工作點在最大功率點附近振盪幅度比較大,造成一定的功率損失,採用較小的步長則正好相反。
(B)電導增量法(INC):
光伏電池在最大功率點Pm處dP/dU=0,在Pm兩端dP/dU均不為0。
而
則有
要使輸出功率最大,必須滿足(4 )式,使陣列的電導變化率等於負的電導值。首先假設光伏陣列工作在一個給定的工作點,然後采樣光伏陣列的電壓和電流,計算Δv =v (n) - v (n-1)和Δi =i (n) - i (n-1),其中(n)表示當前采樣值,(n-1)為前一次的采樣值;如果Δv=0,則利用Δi 的符號判斷最大功率點的位置;如果Δv≠0,則依據Δi /Δv +I /V 的符號判斷。
這種跟蹤法最大的優點是當光伏電池的光照強度發生變化時,輸出端電壓能以平穩的方式追隨其變化,電壓波動較擾動觀測法小。缺點是其演算法較為復雜,對硬體的要求特別是對檢測元件的精度要求比較高,因而整個系統的硬體成本會比較高。
4 太陽能逆變器及其工作原理
太陽能逆變器的電路拓撲如圖5 所示,5-a)是單相並網逆變器電路拓撲,5-b)是三相並網逆變器電路拓撲。從電路拓撲結構上看屬於電壓型控制逆變電路。從控制方式上屬於電流控制型電路。
4.1 電路的基本工作原理
以圖6 的單相光伏逆變電路分析。
按照正弦波和載波比較方式對S -S 進行控制,交流側AB處產生SPWM波1 4 ,u 中含有基波分量和高次諧波,在L 的濾波作用下高次諧波可以忽略,當
AB AB Su 的頻率與電網一致時,i 也是和電網一致的正弦波。在電源電壓一定的條件下,
AB s i 的幅值和相位僅有u 的基波的幅值和相位決定,這樣電路可以實現整流、逆變
s AB以及無功補償等作用。圖7 所示是電路的運行向量圖,其中7-a)是整流運行,7-b)是逆變運行,7-c)是無功補償運行,7-d)是I 超前φ角運行。單相光伏逆變器工作
s 在7-b)狀態。
4.2 電路的基本控制方法
光伏逆變器對於功率因數有較高要求,為了准確實現高功率因數逆變,需要對輸出電流進行控制,通常的電流控制方式有兩種:其一是間接電流控制,也稱為相位幅值控制,按照圖7 的向量關系控制輸出電流,控制原理簡單,但精度較差,一般不採用;其二是直接電流控制,給出電流指令,直接採集輸出電流反饋,這種控制方法控制精度高,准確率好,系統魯棒性好,得到廣泛應用。
5 監控保護單元簡介
監控保護單元的主要作用有:
保護發電設備的安全以及電網的安全;
型代表,如何准確測定孤島效應也是監控保護單元的重要作用;
區,智能電量管理和系統狀況檢測上報也是光伏發電系統需要重點考慮的因素。
5.1 並網保護裝置
並網保護裝置主要實現以下保護功能:低電壓保護、過電壓保護、低頻率保護、國頻率保護、過電流保護以及孤島保護策略等內容。通常大型光伏電站需要設置冗餘保護裝置,保證系統故障時及時處理。
5.2 孤島檢測技術
孤島效應是指並網逆變器在電網斷電時,並網裝置仍然保持對失壓電網中的某一部分線路繼續供電的狀態。當電網的某一區域處於光伏發電的孤島狀態時電網將不再控制這個電力孤島的電壓和頻率。孤島效應會對光伏發電系統與電網的重連接製造困難,同時可能引起電氣元件以及人身安全危害,因此孤島效應必須避免。目前常用的孤島效應檢測方法主要有兩種,分別是被動檢測方法和主動式檢測方法。
(A)被動式孤島檢測:
孤島的發生和電網脫離時的負載特性及與電網之間的有功和無功交換有很大的關系。電網脫離後有功的波動會引起光伏系統埠電壓的變化,無功的波動會引起光伏系統輸出頻率的變化。電網脫離後,如果有功或者無功的波動比較明顯,通過監測並網系統的埠電壓或者輸出頻率就可以檢測到孤島的發生,這就是被動式孤島檢測方法的原理。然而在電網脫離後,如果有功和無功的波動都很小,此時被動式檢測方法就存在檢測盲區。
(B )主動式孤島檢測:
主動式孤島檢測方法中用的比較多的是主動頻移法(AFD ),其基本原理是在並網系統輸出中加入頻率擾動,在並網的情況下,其頻率擾動可以被大電網校正回來,然而在孤島發生時,該頻率擾動可以使系統變得不穩定,從而檢測到孤島的發生。這類方法也存在「檢測盲區」,在負載品質因數比較高時,若電壓幅值或頻率變化范圍小於某一值,系統無法檢測到孤島狀態。另外,頻率擾動會引起輸出電流波形的畸變,同時分析發現,當需要進行電能質量治理時,頻率的擾動會對諧波補償效果造成較嚴重的影響。智能電量管理及系統狀況監控系統大型光伏電站由於地處偏遠地區,常常為無人值守電站。為了准確計量電站的電能輸出及系統運行狀況需要設立智能電量管理及系統狀況監控系統。系統往往基於計算機數據處理平台以及互聯網技術將分散的發電系統信息收集到集中控制中心進行數據分析處理工作,這部分的工作原理及系統結構在本文中不在詳述。
6 結語
本文主要介紹了光伏並網系統的結構,分析了其主要組成部件的系統框圖、功能。給出了最大功率跟蹤的基本原理,分析了光伏逆變器的主要電路拓撲結構及控制方式。太陽能光伏發電技術作為有可能徹底改變人們生活的朝陽技術,擁有美好的未來,讓我們共同期待光伏技術在明天為人類做出更大的貢獻。
Ⅹ 逆變器的作用及工作原理
作用:逆變器是一種將直流電(DC)轉化為交流電(AC)的裝置,由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。
原理:逆變器將Adapter輸出的12V直流電壓轉變為高頻的高壓交流電,兩個部分同樣都採用了用得比較多的脈寬調制(PWM)技術。其核心部分都是一個PWM集成控制器,Adapter用的是UC3842,逆變器則採用TL5001晶元。
正弦波逆變器輸出的是同我們日常使用的電網一樣甚至更好的正弦波交流電,因為它不存在電網中的電磁污染。
正弦波逆變器的性能:
1、純正弦波輸出,適用於電視機、電冰箱、電磁爐、電風扇。
2、微波爐、空調等家用設備使用# 微電腦(CPU)控制技術,性能優越。
3、超寬輸入電壓范圍、高精度輸出、全自動穩壓。
4、內置過載、短路、過壓、欠壓、過溫等保護功能,可靠性高。
5、簡潔明了的 LED顯示,可升級到全面的數字化 LCD 顯示,方便觀察機器狀態。
6、供電時間可根據不同要求任意配置。
7、採用閥控式免維護鉛酸電池,智能型電池管理,過充,過放電保護,延長電池使用壽命。