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太阳能光伏发电系统,对光伏逆变器提出哪些基本要求?
日期:2021-02-08   [复制链接]
责任编辑:dingyi 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
 太阳能光伏发电是一种将太阳光辐射能直接转换为电能的新型发电技术,太阳光辐射能经过太阳能电池转换为电能,再经能量储存、控制与保护、能量变换等环节,使之可按人们的需要向负载提供直流电能或交流电能。太阳能电池阵列所发出的电能为直流电,但是大多数用电设备采用的是交流供电方式,所以系统中需要有逆变器将直流电变换为交流电以供负载使用。

光伏发电系统中,逆变器的效率将直接影响到整个系统的效率,因此,太阳能光伏发电系统逆变器的控制技术具有重要的研究意义。在逆变器的设计中,通常采用模拟控制方法,然而,模拟控制系统中存在很多缺陷,如元器件的老化及温漂效应,对电磁干扰较为敏感,使用的元器件数目较多等。

典型的模拟PWM逆变器控制系统采用自然采样法将正弦调制波与三角载波比较,从而控制触发脉冲,但三角波发生电路在高频(20kHz)时容易被温度、器件特性等因素干扰,从而导致输出电压中出现直流偏移,谐波含量增加,死区时间变化等不利影响。高速数字信号处理器(DSP)的发展使太阳能光伏发电系统中逆变器的数字化控制成为可能。因其大部分指令可在一个指令周期内完成,因此可以实现较为复杂的先进的控制算法,进一步改善输出波形的动态性能、稳态性能,并且可以简化整个系统的设计,使系统具有良好的一致性。

逆变器是一种功率电子电路,能把太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电为交流负载供电,是整个太阳能发电系统的关键组件。光伏逆变器有两个基本功能:一方面是为完成DC/AC转换为交流负载提供电能,另一方面是找出最佳的工作点以优化太阳能光伏系统的效率。对于特定的太阳光辐射、温度及太阳能电池类型,太阳能光伏系统都相应有唯一的最佳电压及电流,从而使光伏发电系统发出最大功率的电能。因此,在太阳能光伏发电系统中对逆变器提出以下基本要求:

1)逆变器要具有合理的电路结构,严格的元器件筛选,并要求逆变器具备各种保护功能,如输入直流极性接反保护,交流输出短路保护,过热,过载保护等。

2)具有较宽的直流输入电压适应范围,由于太阳能太阳能电池阵列的端电压随负载和日照强度而变化,蓄电池虽然对太阳能电池的电压具有钳位作用,但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动,特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大,如12V蓄电池,其端电压可在10V~16V之间变化,这就要求逆变器必须在较宽的直流输入电压范围内保证正常工作,并保证交流输出电压稳定在负载要求的电压范围内。

3)逆变器尽量减少电能变换的中间环节,以节约成本、提高效率。

4)逆变器应具有较高的效率,由于目前太阳能电池的价格偏高,为了最大限度地利用太阳能电池,提高系统效率,必须提高逆变器的效率。

5)逆变器应具有较高的可靠性,目前太阳能光伏发电系统主要用于边远地区,许多太阳能光伏发电系统无人值守和维护。这就要求逆变器具有高的可靠性。

6)逆变器的输出电压与国内市电电压同频、同幅值,以适用于通用电器负载。

7)在中、大容量的太阳能光伏发电系统中,逆变器的输出应为失真度较小的正弦波。因在中、大容量系统中,若采用方波供电,输出将含有较多的谐波分量,高次谐波将产生附加损耗,许多太阳能光伏发电系统的负载为通信或仪表设备,这些设备对电源品质有较高的要求。对于太阳能光伏发电系统的逆变器而言,高质量的输出波形有两方面的指标要求:一是稳态精度高,包括THD值小,基波分量相对参考波形在相位和幅度上无静差;二是动态性能好,即在外界扰动下调节快,输出波形变化小。

8)逆变器要具有一定的过载能力,一般能过载125%~150%。当过载150%时,应能持续30s;当过载125%时,应能持续60s以上。逆变器应在任何负载条件(过载情况除外)和瞬态情况下,都应保证标准的额定正弦输出。

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