第六章太阳能光伏系统的构成.pptVIP

脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 太阳能光伏系统所用的逆变器一般使用脉冲宽度调制方式来实现将矩形波的交流电转换成商用电力系统的正弦波交流电。 脉冲宽度调制方式(PWM) 当前第30页\共有74页\编于星期五\10点 利用高频PWM技术，使开关在半周期间内同方向多次地动作，将正弦波两端附近地方的电压宽度变窄，中间部分宽度变宽，得到脉冲波的序列，然后通过滤波器则得到下图中所示的正弦波交流电。 当前第31页\共有74页\编于星期五\10点 其中ei为逆变器输出电压，eL为电抗器的电压。ec为系统电压，ic为逆变器的输出电流。电抗器L称为并网电杭器，它也起到PWM波形的平滑电抗器的作用。 系统并网逆变器的输出功率调整方法 当前第32页\共有74页\编于星期五\10点 逆变器始终监视系统的电压，如果要增加输出功率，可使半导体元件的触发时间提前，使逆变器的输出电压的相位超前系统侧的电压的相位。下图是系统并网逆变器的输出矢量图。 当前第33页\共有74页\编于星期五\10点 利用控制手段使逆变器的输出电流ic始终与系统电压ec同向，电抗器的电压eL与逆变器的输出电流ic始终保待90°的关系并使其超前动作。 逆变器的输出功率为： 逆变器的输出功率为： （ωL是电抗器的阻抗） 又： 逆变器的输出功率: 当前第34页\共有74页\编于星期五\10点 从太阳电池输入输出特性可知，当电流增加时电压会降低。因此，太阳电池特性存在最大功率时的最佳动作点(太阳电池的最佳输出电压、最佳输出电流)，因此有必要进行最大功率点控制(MPP控制)。 2、最大功率点跟随控制 功率调节器具有使太阳电池的出力电压上下变动，并监视其功率的变化，改变电压使功率向增加的方向变化，使太阳电池输出最大功率的功能。 当前第35页\共有74页\编于星期五\10点 太阳电池温度特性 当前第36页\共有74页\编于星期五\10点 太阳电池日照特性 当前第37页\共有74页\编于星期五\10点 由以上两图可以看出，当温度、日照量变化时，太阳电池的输出功率也随之变化，所以十分有必要对太阳电池进行最大功率点的控制(MPPT)。 最大功率点的控制有登山法、dV/dI法、二值比较法以及遗传式算法等，这里主要介绍登山法。 当前第38页\共有74页\编于星期五\10点 当前第39页\共有74页\编于星期五\10点 当太阳冉冉升起，日射强度不断增大，达到可以输出电能的条件时，逆变器开始自动运行，监视太阳电池的出力，并在满足可输出电能的条件下连续运行。如果出现阴天，太阳电池的出力变小，逆变器的出力接近0时，逆变器进人待机状态，日落时逆变器自动停止运行。 3、自动运行停止功能 当前第40页\共有74页\编于星期五\10点 一般的家庭所使用的电压为220V的交流电，可以使电气设备安全、稳定地工作。同样，为了使配电线的电压维持在一定的范围之内，有必要控制光伏系统配电线的电压维持在一定的范围内。 4、自动电压调整功能 当前第41页\共有74页\编于星期五\10点 如当系统并网型太阳能光伏系统与商用电力系统连接并处在逆潮流运行状态时，如果连接点处的电压超过电力系统的允许范围，则会给其他的用户带来麻烦。 因此，需要设置自动电压调整功能防止连接点的电压上升。但对于小容量的太阳能光伏系统来说，由于几乎不会引起电压上升，所以一般省去此功能。 当前第42页\共有74页\编于星期五\10点 自动电压调整功能有两种方法，一个是超前相位无功功率控制方法，另一个是出力控制方法。 ⑴超前相位无功功率控制方法 一般逆变器输出电流的相位是与商用电力系统的电压同相的，但是，如果并网连接点处的电压上升并超过超前相位无功功率控制所设定的电压，此时，逆变器的输出电流的相位会超前商用电力系统的电压的相位，从而通过控制，使连接点处的电压下降。 当前第43页\共有74页\编于星期五\10点 由于超前相位无功功率控制只能使电压上升的抑制效果达2%-3%的程度，如果系统电压继续上升，超前相位无功功率控制将失去作用，此时必须抑制太阳能光伏系统的出力，以防止连接点处的电压上升