并网发电光伏逆变器的设计要求
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并网发电光伏逆变器的设计要求  2012/3/1
1小型光伏并网电站应具备的性能光伏电站并网运行,对逆变器提出了较高的要求。这些要求如下:①要求逆变器输出正弦波电流。光伏电站回馈给公用电网的电力,必须满足电网规定的指标,如逆变器的输出电流不能含有直流分量、逆变器输出电流的高次谐波必须尽量减少、不能对电网造成谐波污染等。②要求逆变器在负载和日照变化幅度较大的情况下均能高效运行。光伏电站的能量来自太阳能,而日照强度随气候而变化,这就要求逆变器能在不同

    1小型光伏并网电站应具备的性能


     光伏电站并网运行,对逆变器提出了较高的要求。这些要求如下:

     ①要求逆变器输出正弦波电流。光伏电站回馈给公用电网的电力,必须满足电网规定的指标,如逆变器的输出电流不能含有直流分量、逆变器输出电流的高次谐波必须尽量减少、不能对电网造成谐波污染等。

     ②要求逆变器在负载和日照变化幅度较大的情况下均能高效运行。光伏电站的能量来自太阳能,而日照强度随气候而变化,这就要求逆变器能在不同的日照条件下均能高效运行。

     ③要求逆变器能使光伏阵列工作在最大功率点。太阳能电池的输出功率与日照、温度、负载的变化有关,即其输出特性具有非线性特性。这就要逆变器具有最大功率跟踪功能,即不论日照、温度等如何变化,都能通过逆变器的自动调节实现阵列的最佳运行。

     ④要求逆变器具有体积小、可靠性高等特点。对于家用的光伏电站,其逆变器通常安装在室内或壁挂于墙上,因此对其体积、重量均有限制。另外,对整机的可靠性也提出较高的要求。由于太阳能电池的寿命均在20年以上,因此其配套设备的寿命也必须与其相当。

     ⑤要求在市电断电状况下逆变器在有日照时能够单独供电。

     2正弦波电压型逆变器的实现

     光伏发电并网运行时的电路原理如图2所示。Up为逆变器输出电压,Uu为电网电压,R为线路电阻,L为串联电抗器,Iz则为回馈电网的电流。为保证回馈功率因数为1,回馈电流的相位必须与电网电压的相位一致。以电网电压Uu为参考,则Iz与Uu同相位,其矢量图如图3所示。内阻R两端的电压UR与电网电压相位一致,而电抗器两端电压UL的相位则落后于UR90º.由此可以求得UP的相位和幅值:

     其中ω为公用电网角频率。实际电路中,Uu的相位、周期和幅值由电压传感器检测得到。由于在实际系统中R是很难得到的,因此回馈电流Iz的相位必须采用电流负反馈来实现,回馈电流Iz的相位角的参考相位即为公用电网相
位。用电流互感器随时检测Iz,确保Iz与电网电压相位一致,以实现功率因数为1的回馈发电。

    实用的光伏发电并网运行专用逆变器结构如图4所示。逆变器主电路功率管采用IGBT,容量为50A、600V,型号为2MBI50N-060。隔离驱动电路采用东芝公司生产的TLP250。逆变器的控制部分由微处理器完成。主控芯片采用INTEL公司最新推出的逆变或电机驱动专用16位微处理器87C196MC,该芯片除了具有16位运算指令外,还具有专用的脉宽调制(PWM)输出口,包括一个10位A/D转换器、一个事件处理阵列、两个16位定时器和一个三相波形发生器。三相波形发生器的每相均能输出两路死区时间可以设定的PWM信号。

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