新型Z源光伏并网发电系统
新型Z源光伏并网发电系统
New Z-Source Grid-connected PV System
南京航空航天大学自动化学院 魏居魁 汤雨 谢少军 Email:wjk.123@https://www.wendangku.net/doc/d617899184.html,
摘要：本文提出了一种新型Z源光伏并网发电系统，与传统的Z源光伏并网发电系统相比，具有更高的功率密度，同时光伏电池与逆变桥臂实现了共地，电磁干扰(EMI)也更小。分析了该发电系统的工作原理和调制策略，并提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的并网控制策略，实现了光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)、直流链电压的升压以及网侧电流的单位功率因数运行。仿真和实验结果验证了新型Z源光伏并网发电系统能够适应光伏电池电压的宽范围变化，具有很好的应用前景。
Abstract: This paper proposes a grid-connected PV system based on the new Z-source inverter,which has higher power density when compared with traditional Z-source grid-connected PV system.In this system,PV array and inverter are common ground, thus EMI is limited.The operation principle and control strategy are presented.This paper also proposes a control strategy to maintain DC-link peak voltage value. This system is able to track the MPP of PV array dynamicly,boost DC-link peak voltage value,synchronize output current with grid voltage,thus transforms power to utility grid with a high power factor. Simulation and experimental results demonstrate that the new Z-source inverte grid-connected PV system,which could adapt well to large-scale variety of PV arry output voltage,has a great future..
关键词：Z源逆变器，光伏，并网，空间矢量调制
Key words: Z-source inverter, PV, grid-connected,SVPWM
1. 引言
随着能源紧张和环境问题的日益严峻，新能源发电技术正越来越受到人们的重视。太阳能作为一种新兴绿色能源,以其永不枯竭、无污染、不受地域资源限制等优点，使得太阳能光伏发电技术得到了持续的发展，光伏并网发电已经成为太阳能利用的主要方式之一。光伏电池在不同的光照条件和环境温度下，输出电压的波动范围很大，其典型的最低与最高电压比可达到1：2，甚至更大，为了得到稳定的交流电压以实现并网，光伏并网系统需要提供升降压变换的功能。此外，为了提高光伏电池的利用率，还需要具有能始终使光伏电池输出最大功率的功能。
传统的并网光伏系统如图1所示。图1(a)为单级式并网系统，由逆变器和工频升压变压器组成，其结构简单，效率高。但是，由于这种单级式结构只有一个能量变换环节，控制时既要考虑跟踪光伏电池的最大功率点，又要保证并网电流的幅值、正弦度和相位，使得控制上一般都很复杂。而且工频变压器的存在增加了系统的体积、损耗以及噪音等。当光伏电池输出电压足够高时，可以使用不含工频变压器的单级式系统。但这种系统需要保证在光伏电池输出电压最低的情况下，仍能实现并网，这无疑增加了系统的安装容量。由于单级式并网系统存在的诸多缺点，目前普遍采用的是图1(b)所示的两级式并网系统。两级式系统由DC/DC和DC/AC两部分组成，DC/DC环节实现升压和最大功率点跟踪(MPPT)的功能，DC/AC 环节实现并网功能。这种系统带来了控制上的简便，减小了逆变器的设计容量，而且没有工频变压器，系统的体积和重量小。但是由于DC/DC环节的存在，增加了开关器件的数目。一般来说，这种两级式系统的效率要低于单级式系统。
图1 传统的光伏并网系统
Z源逆变器利用其独特的无源网络来实现升降压变换的功能[1]。当光伏电池输入电压较低时，Z源逆变器通过直通时间的引入，工作于升压模式；当光伏电池输入电压较高时，不需加入直通时间，此时Z源逆变器工作于降压模式。因此，Z 源逆变器能很好的适应光伏电池电压的宽范围变化，在光伏领域得到了广泛的研究[2-5]。传统Z源光伏并网发电系统如图2所示，能够在单级功率变换中实现最大功率点跟踪、升压以及逆变的功能。
然而该系统中，为了实现升压的功能，Z 源电容的电压高于输入电压，这样，Z 源电容的耐压必须按光伏电池的最高工作电压来设计，这增加了系统的体积、重量和实现成本。
图2 传统Z 源光伏并网发电系统
本文提出了一种新型Z 源光伏并网发电系统，能有效减小Z 源电容的电压应力，系统的体积、重量小；同时，光伏电池与逆变桥臂有一个共地端，电磁干扰可以得到减小。
本文首先介绍了新型Z 源光伏并网发电系统的构架，分析了其稳态原理及调制策略的实现，提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的并网控制策略，在单级功率变换中实现了光伏电池的最大功率点跟踪、直流链峰值电压的升压和稳定以及电流环的解耦控制。
2. 基于新型Z 源逆变器的并网光伏系统
本文所提出的系统如图3所示，通过引入新型Z 源逆变器[6]，在这种单级式结构中实现了升压和并网的功能。与传统的电压源型逆变器和电流源型逆变器不同，新型Z 源逆变器中引入了一个由电感L 1、L 2和电容C 1、C 2组成的阻抗网络。由于这个阻抗网络的存在，新型Z 源逆变器可以利用逆变桥臂的直通状态来实现升压的功能。由于桥臂可以直通，增加了系统的可靠性。同时，由于驱动信号不需要加入死区，改善了控制精度和并网电流的波形质量。
图3新型Z 源逆变器的并网光伏发电系统
2.1新型Z 源逆变器及其工作原理
新型Z 源逆变器的一个开关周期可分为逆变桥的直通和非直通两个模态。考虑到Z 网络的对称性，即L 1=L 2，C 1=C 2，那么有v c1=v c2=V c ，v L1=v L2=v L ，可以得到逆变桥两端的峰值电压为[6]：
1
212in dc c dc dc V V V V BV D =+==? (1)
其中，V dc 为光伏电池的输出电压，D 0=T/T s
为直通占空比，T s 为开关周期，T 为一个开关周期中的直通时间。0
211
D B ?=是由直通零矢量状
态得到的升压因子。
Z 源电容电压为：
001
122
C dc dc
D B V V V D ?=
=? (2)
假设逆变器的调制比为M ，逆变器输出相电压峰值可表示为：
^
11
22
p in dc v MV MBV =
= (3) 如果光伏电池输出的电压比较低，通过加入适当的直通时间，使B >1 ，就可以升高直流链的电压峰值。如果光伏电池输出的电压足以产生所需的交流电压，则不需加入直通时间。此时，D 0=0，B =1，则Z 源电容电压V c =0，逆变器输出电压与电压源逆变器一样，其相电压峰值可以表示为：
^
1
2
p dc v MV = (4)
2.2 新型Z 源逆变器的调制策略
适用于新型Z 源逆变器的调制策略有简单升
压控制、最大升压控制、最大恒定升压控制、空间矢量脉宽调制（SVPWM ）等。简单升压控制实现简单，但由于是三相直通，增加了系统的开关损耗；最大升压控制中由于每个载波周期中的直通占空比是变化的，从而导致Z 源电感电流产生了6倍输出电压频率的低频脉动；SVPWM 由于其
物理概念清晰，算法简单、适合数字化方案、谐波含量低且直流电压利用率高，目前已得到广泛应用。这几种调制策略均可以用于本系统，本文采用的是
SVPWM 。
为了将SVPWM 应用于新型Z 源逆变器，需要对传统的SVPWM 进行改进。在一个开关周期，
传统的SVPWM中需要插入直通时间T，以实现升压功能。以第一扇区为例，传统SVPWM和改进后的SVPWM如图4所示。T s为开关周期，T1，T2分别为有效矢量（1 0 0）、（1 1 0）的作用时间，T0为传统SVPWM中的零矢量作用时间，T为直通时间，t=T/12。
图4 改进的SVPWM
由图4可见，直通状态被均匀的分布在整个开关周期，插入的直通时间没有额外增加开关次数。除了完成升压功能，不会对逆变器的正常工作产生影响。此外，改进后的SVPWM中，零矢量作用时间依然保持了T0=T7的对称关系。
3. 并网Z源逆变器的控制策略
并网逆变器的控制目标，是控制并网电流，使其与电网电压同频同相，从而实现高功率因数并网发电。
本文采用dq坐标系下的直接电流控制，整个控制系统分为三个闭环结构，如图5，分别为：交流并网电流闭环、Z源电容电压闭环、光伏阵列输出电压闭环。交流并网电流闭环实现并网电流的单位功率因数运行；Z源电容电压环稳定Z源电容电压；光伏阵列输出电压环控制阵列电压，实现最大功率点跟踪。
图5 系统控制框图
通过检测光伏阵列的电压和电流，系统进行MPPT控制，跟踪最大输出功率点对应的电压值，图4中MPPT环节的输出为光伏阵列电压指令值。通过调节逆变桥直通占空比D0，来保证对光伏阵列电压指令的准确跟踪。Z源电容电压为整个系统的重要参量，其值过低，不满足变换器固有的交、直流变比关系；其值过高，又会使功率管过压损坏。因此，采用Z源电容电压闭环控制，使电容电压值稳定在合理的给定，其输出作为交流电流环的电流幅值指令。为了减小并网电流的谐波，实现并网电流的正弦化以及单位功率因数，采用电流闭环跟踪控制。d轴的电流指令为Z源电容电压闭环的输出量，q轴的电流指令为零，这样就可以保证单位功率因数并网。电流环的输出v d、v q，与MPPT环节的直通时间u To一起进行空间矢量调制（SVPWM），生成六路驱动信号，控制逆变器的运行。
3.1Z源电容电压的控制
Z源逆变器运行时，直通状态下，逆变桥的直流链电压v in为零，非直通状态下，v in为其最大值V in，因此，直流链电压的波形为方波，这给对其检测和控制带来了困难。一般采用的方法是通过控制Z源电容电压来间接控制直流链电压峰值的稳定。
目前，常用的控制V c的方法主要有两种。一种是控制V c为一恒定的值，这种方法的缺点是当输入电压V dc变化时，由于V in=2V c-V dc，V in也随之变化，使得逆变部分很难工作在一个稳定的状态。另一种方法是根据V in=V c /(1-D0)，通过直通占空比D0来控制V c，使V c随着V dc的变化而变化，从而维持v in峰值的稳定。这种方法在维持V in稳定的同时，也带来了两个缺点：1）：在稳态情况下，V in=V c /(1-D0)是成立的，但当V dc变化时，V c和D0都是需要进行闭环调节的变化的量，这两个变量相互影响，V in= V c /(1-D0)就未必成立，这就很难保证动态调节的性能；2）：由于需要进行除法运算，带来了控制实现上的复杂性。
根据新型Z源逆变器的特点，本文提出了一种新的控制V c的方法。
根据式（1），可以得到：
2
in dc
c V V V ?=
(5) 由上式可见，V dc 的变化可以直接决定V c 的变化。当V dc 变化时，闭环只有V c 这一个需要调节的量，通过设计合适的闭环参数，就可以很容易地保重系统良好的动静态性能。
与保持V c 恒定的控制方法比起来，在本文所
提出的控制方法下，V c 是随着V dc 变化的，保证了逆变桥直流链电压峰值的恒定，从而可以使逆变器工作在一个相对稳定的状态。与根据V in = V c /(1-D 0)控制V c 的方法比起来，本文的控制方法在保持直流链电压峰值恒定的同时，将调节中的变化量减少到一个，而且没有使用除法，简化了运算，而且没有增加硬件上实现的复杂性。
3.2电流环的解耦控制
图3中，v a0、v b0、v c0为桥臂中点电压，e a 、e b 、e c 为三相电网电压，L a =L b =L c 为滤波电感，R a =R b =R c 为电感的寄生电阻。i a 、i b 、i c 为并网电流。在a,b,c 静止坐标系下，根据KVL ，得到系统的网侧数学模型为：
000cos()2cos()3
2cos()3
a
a a a
b b b b
c c c c
di e E t L
v Ri dt
di e E t L v Ri dt di e E t L v Ri dt ωπ
ωπ
ω==?+?=?=?+?=+=?+? (6)
其中，E 和ω分别为电网的相电压最大值和角频率。根据坐标变换，得到两相同步旋转坐标系dq 下的数学模型：
d
d q d d q
q d q q di v L
Li Ri e dt
di v L Li Ri e dt ωω=?++=+++ (7)
可见，dq 坐标系下，电流环的d 轴和q 轴变量是相互耦合的，从而给控制器的设计带来了困难，为此，有必要对电流环进行解耦控制[7，8]。
若令：
d d q d q q d q
v e Li v v e Li v ωω=?+Δ=++Δ (8)
则：
d
d d q
q q
di v L
Ri dt
di v L Ri dt Δ=+Δ=+ (9)
当采用PI 调节器时，
**()()
()()
i d p d d i
q p q q K
v K i i S
K v K i i S Δ=+?Δ=+? (10)
其中，Kp ，Ki 分别为电流调节器的比例调节增益和积分调节增益。
综合式（10）、（11），得：
()0()0i p d d d d i p K R K S
i i L p i i
K R K S L
?
?++??
???????
??=?????
?????
++?
??
?
??
? **i
p d d K K i S L
i +??
+
??????
(11) 其中，p 为微分因子。显然，式（12）实现了电流环的解耦。图6为电流环的解耦控制框图。
图6 电流环的解耦控制框图
4. 仿真和实验研究
仿真中，用图7所示电路代替光伏电池，模拟实现MPPT 功能。用电容电压V dc 作为太阳能电池的输出电压，即系统的输入电压。通过控制V dc ，来模拟实现控制太阳能电池的输出电压，从而控制太阳能电池的输出功率。
图7 光伏电池的模拟电路
仿真参数为：L 1=L 2=500μH ；C 1=C 2=2000μF ；
L a =L b =L c =3000μH ；电网电压三相110V/50Hz ；载波频率10kHz 。图8为V dc =200V 、P o =4kVA 时的稳态仿真波形；图9为V dc =300V 、P o =3kVA 时的稳态仿真波形；图10为V dc =350V 、P o =1750VA 时的稳态仿真波形。图中，V dc ：直流输入电压，V C ：Z 源电容电压， v in ：逆变器桥臂电压，e a ：电网A 相相电压，i a ：A 相并网电流。为了方便同并网电流的对比，图中将电网电压的幅值缩小了10倍。从这三幅图可以看到，系统在输入电压大范围变化下运行良好，Z 源电容电压V c 均稳定在给定值，逆变桥直流链电压峰值V in 稳定在400V ，并网电流的波形良好，且保持了很高的功率因数。
图11为输入电压V dc 在0.2~0.22s 从280V 渐变到320V 的动态过程；图12为输入电压V dc 在0.2~0.2s 从280V 渐变到240V 的动态过程。从这两幅图可以看到，当输入电压变化时，Z 源电容电压能够自动跟踪给定值，从而维持直流链电压峰值V in 的恒定，
使逆变部分工作在一个稳定的状态。动态情况下，并网电流能够自动随着输入功率的变化调节其幅值，从而维持系统的功率平衡，而
且V in 基本没有变化，表明本文所提出的Z 源电容电压的控制方法能后很好的满足保持V in 恒定的要求。
图8 V dc =200V 、P o
=4kVA
图9 V dc =300V 、P o
=3kVA
图10 V dc =350V 、P o
=1750VA
图11 V dc 在0.2~0.22s 从280V 渐变到320V
200
300350604080400
200020-20(V):t(s)(V )
(V )
(V )
(V /A )
(V):t(s)(V):t(s)(V):t(s)(A):t(s)Vdc
Vc
Vin
ea ia
0.18
0.2
0.220.24ia 250ia ea
0.260.28
ea
ia 100
ia
ea
图12 V dc 在0.2~0.22s 从280V 渐变到240V
由以上仿真波形可见，系统具有良好的稳态和动态性能，并网电流的正弦性好、功率因数高。
在实验室搭建了新型Z 源逆变器原理样机。图
13为V dc =200V 、需要加入直通时间进行升压的实
验波形；图14为V dc =400V 、不需要加入直通时间进行升压的实验波形。图中从上到下依次为：Z 源
电容电压v c 、直流链电压v in 、Z 源电感电流i L 和输出交流电压v o 。图13中由于输入电压较低，加入了直通时间进行升压，Z 源电容电压为80V ，远小于传统Z 源光伏并网发电系统中的Z 源电容电压；图14中由于不需要升压，Z 源电容电压为零。
图13 V dc =200V 、阻性负载实验波形
图14 V dc =400V 、阻性负载实验波形
由实验波形可见，系统显著减小了Z 源电容上
的电压应力，可以在输入电压宽范围变化下稳定运
行，表明本文提出的系统非常适应于光伏领域。
5. 结论
本文提出了一种基于新型Z 源逆变器的并网光伏发电系统，分析了该系统的工作原理，并提出了一种能够维持直流链峰值电压恒定的并网控制策略。用直通占空比和调制比分别实现了MPPT 控制和并网控制，使系统能够动态跟踪光伏电池的最大功率点电压并实现并网功能。仿真结果显示，系统在输入电压宽范围变化下具有良好的动静态性能，并网电流的正弦性好，功率因数高，验证了所提系统和Z 源电容电压控制方法的正确性和有效性。初步的实验结果表明本文提出的系统在光伏领域有着良好的应用价值。
参 考 文 献
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3杨水涛，丁新平，张帆，钱照明. Z-源逆变器在光伏发电系统中的应用.中国电机工程学报.2008，28(17)：112~118. 4 P. Xu, X. Zhang, C. W. Zhang, et al. Study of Z-Source Inverter for Grid-Connected PV Systems. IEEE Power Electronics Specialist Conference, 2006:3252-3256.
5 Richard Badin,Yi Huang,Fang Z.Peng,Heung-Geun Kim, “Grid Interconnected Z-source PV System,” IEEE. pp.2328-2333.
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8 Jung-Min Kwon,Bong-Hwan Kwon,Kwang-Hee Nam. Three-Phase Photovoltaic System With Three-Level Boosting MPPT Control. IEEE Transactions on Power Electronics,V ol 23,NO.5, September 2008：2319-2327.
作者简介
魏居魁：男，1985年5月出生，硕士生。研究方向为功率电子变换技术。
太阳能光伏发电系统课程设计家庭并网光伏发电系统的优化设计
太阳能光伏发电系统课程设计家庭并网光伏发电系统的优 化设计 《太阳能光伏发电系统》 课程设计 课题名称: 家庭并网光伏发电系统的优化设计专业班级: 学生姓名: 学生学号: 指导教师: 设计时间: 沈阳工程学院 报告正文 目录 第1章绪 论 ..................................................................... . (3) 1.1 设计背 景 ..................................................................... .. (3) 1.2 设计意 义 ..................................................................... ......................................... 3 第2章朝阳市气象资料及地理情况...................................................................... ............... 4 第3章家用并网型...................................................................... .. (6)
太阳能光伏发电系统的优化设 计 ..................................................................... .. (6) 3.1 设计方 案 ..................................................................... .. (6) 3.2负载的计算...................................................................... . (8) 3.3 太阳能电池板容量及串并联的设计及选 型 (9) 3.4 太阳能电池板的方位角与倾斜角的设 计 (10) 3.5 蓄电池容量及串并联的设计及选型..................................................................... 11 3.6 控制器、逆变器的选 型 ..................................................................... (12) 3.7 电气配置及其设 计 ..................................................................... (13) 3.8 系统配置清 单 .....................................................................
基于Matlab软件平台的光伏并网系统仿真实训
绪论 新能源是21世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。随着世界经济的快速发展，对能源需求逐年增长，而地球上以石油和煤为主的矿物资源日渐枯竭，能源已成为制约各国经济发展的瓶颈。同时，随着化石燃料的燃烧，所产生的二氧化碳在大气中的浓度急剧增加，生态环境逐渐恶化，使地球逐渐变暖。随着人类社会的发展，改善生态环境的呼声越来越高，开发利用无污染的新能源，对促进社会文明与进步，发展经济，改善人民生活具有重大的意义。太阳能作为一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，在日常生活中受到了各国政府的重视，各国都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。 太阳能并网发电系统通过把太阳能转化为电能，不经过蓄电池储能，直接通过并网逆变器，把电能送上电网。太阳能并网发电代表了太阳能电源的发展方向，是21世纪最具吸引力的能源利用技术。光伏发电技术根据负载的不同分为离网型和并网型两种，早期的光伏发电技术受制于太阳能电池组件成本因素，主要以小功率离网型为主，满足边远地区无电网居民用电问题。随着光伏组件成本的下降，光伏发电的成本不断下降，预计到2013年安装成本可降至1.5美元/Wp，电价成本为6美分/(kWh)，光伏并网已经成为可能。并网型光伏系统逐步成为主流。
目录 第一章基于Matlab软件平台的光伏并网系统仿真实训......................... 错误！未定义书签。 1.1 Matlab软件介绍...................................... 错误！未定义书签。 1.2 光伏并网系统 (8) 第二章光伏并网逆变器电路工作原理 (13) 2.1 逆变器定义 (13) 2.3 逆变器功能作用 (13) 2.3.2 孤岛检测技术 (14) 2.3.3 智能电量管理及系统状况监控系统 (14) 第三章SG3525芯片 (15) 3.1芯片特点 (15) 3.2 管脚功能管脚图 (16) 3.3 结构设计内部结构图 (17) 第四章制图 (18) 4.1 用protel绘制原理图 (18) 4.2 根据原理图生成PCB电路板图 (18) 第五章焊接与调试 (19) 5.1 电路前面板的设计 (19) 5.2 调试结果 (20) 第六章实训结论 (21)
光伏并网发电系统设计
光伏并网发电系统设计 摘要：最大功率点跟踪是光伏并网发电系统中经常遇见的问题。系统设计采用电流型控制芯片UC3845实现最大功率点跟踪（MPPT），由单片机STC12C5408AD产生SPWM信号，实现频率相位跟踪功能、输入欠压保护功能、输出过流保护功能。结果表明，该设计不但电路设计简单，软硬件结合，控制方法灵活，而且能够有效的完成最大功率跟踪的目的。 关键词：STC12C5408AD DC-AC转换电路 MPPT 太阳能作为绿色能源,具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭等优点,越来越受到人们的关注。光伏电池的输出是一个随光照、温度等因素变化的复杂量，且输出电压和输出电流存在非线性关系。光伏系统的主要缺点是初期投资大、太阳能电池的光电转换效率低。为充分利用太阳能必须控制电池阵列始终工作在最大功率点上，最大功率点跟踪(MPPT, Maximum Power Point Tracker)是太阳能并网发电中的一项重要的关键技术。 1 设计任务 为研究方便设计一光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S和电阻R S模拟光伏电池，U S=60V，R S=30Ω~36Ω；u REF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率f REF为45Hz~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将u F作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L=30Ω~36Ω。要求系统具有最大功率点跟踪（MPPT）功能，频率、相位跟踪功能，输入欠压保护和输出过流保护功能。另外要求系统效率高、失真度低。 U R L
图1 并网发电模拟装置框图 2 系统总体方案 光伏并网系统主要由前级的DC-DC变换器和后级的DC-AC逆变器组成。在系统中,DC-DC 变换器采用BOOST结构,主要完成系统的MPPT控制;DC-AC部分采用全桥逆变器,维持中间电压稳定并且将电能转换成110 V/50 Hz交流电。设计采用单片机SPWM调制，驱动功率场效应管，经滤波产生正弦波，驱动隔离变压器，向负载输出功率。系统设计保证并网逆变器输出的正弦电流与电网电压同频同相。系统总体硬件框图如图2所示： 图2 系统总体硬件框图 3 MPPT原理及电路设计 MPPT原理 由于光伏阵列的最大功率点是一个时变量，可以采用搜索算法进行最大功率点跟踪。其搜索算法可分为自寻优和非自寻优两种类别。所谓自寻优算法即不直接检测外界环境因素的变化,而是通过直接测量得到的电信号,判断最大功率点的位置。典型的追踪方法有扰动观测法和增量导纳法等。增量导纳法算法的精确度最高,但是,由于增量导纳法算法复杂,对实现该算法的硬件质量要求较高、运算时间变长，会增加不必要的功率损耗,所以实际工程应用中,通常采用扰动观测法算法]1[。 扰动观测法原理:每隔一定的时间增加或者减少电压,并通过观测其后功率变化的方向,
光伏并网发电
光伏并网发电系统 光伏并网发电系统............................................. 错误!未定义书签。 1光伏并网发电系统的简单介绍............................. 错误!未定义书签。 2光伏并网发电系统分类................................... 错误!未定义书签。 有逆流和无逆流....................................... 错误!未定义书签。 可调度式和不可调度式................................. 错误!未定义书签。 3并网光伏系统各部件..................................... 错误!未定义书签。 4并网逆变器............................................. 错误!未定义书签。 并网逆变器功能....................................... 错误!未定义书签。 最大功率点跟踪控制................................... 错误!未定义书签。 孤岛效应及其检测..................................... 错误!未定义书签。 5结语................................................... 错误!未定义书签。 参考文献................................................. 错误!未定义书签。1光伏并网发电系统的简单介绍 根据光伏系统与电网的关系，一般分为并网系统和离网系统。而在并网系统中，根据有无逆流分为有逆流系统、无逆流系统。所谓逆流，即用户处采用太阳能电池和电网并行供电，太阳能电池供电有剩余时，将剩余电能送入电网，电能输送方向恰与电网供电方向相反，故称为逆流。这种系统一般为发电能力大于负载或发电时间同负荷不匹配。无逆流系统，则是光伏系统发电量始终小于负荷的用电量。根据光伏系统是否配置蓄电池，分为可调度系统、不可调度系统。可调度系统主动性较强，当出现电网限电、掉电、停电时仍可正常供电。 虽然光伏系统有并网、离网之分，并网系统又有逆流、无逆流，可调度、不可调度之分，但其基本组件一般都包括以下几个部分：太阳能电池方阵、储能装置、电子电力变换系统、控制器。对于并网系统，由于与电网相连，因此一般不需要储能装置，只有对特殊要求的负
太阳能并网光伏发电系统设计
】 南昌航空大学 自学考试毕业论文 【 题目太阳能并网光伏发电系统 专业光伏材料及应用 学生姓名 准考证号 指导教师 . 2012 年 04 月
光伏发电并网控制技术设计 摘要 随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。能源问题已经成为关系到人类生存和发展的首要问题。所以，迫切需要对新的能源进行开发和研究。而太阳能的利用近年来已经逐渐成为新能源领域中开发利用水平高，应用较广泛的能源，尤其在远离电网的偏远地区应用更为广泛。 本文主要对光伏并网发电系统作了分析和研究。论文首先介绍了太阳能发电的意义以及光伏并网发电在国内外的应用现状。其次，对太阳能发电系统的特性和基本原理分别做了具体分析，并对系统各组成部分的功能进行了详细的介绍。接着，对光伏并网中最重要部分——逆变器进行研究。再次，提出光伏并网发电系统的设计方案。最后，对光伏并网发电系统的硬件进行设计。并网光伏发电充分发挥了新能源的优势，可以缓解能源紧张问题，是太阳能规模化发展的必然方向。我国政府高度重视光伏并网发电，并逐步推广＂屋顶计划＂。太阳能并网发电正在由补充能源向替代能源方向迈进。 关键词：能源；太阳能；光伏并网；逆变器
目录 第一章太阳能光伏产业绪论 (1) 光伏发电的意义 (1) 光伏并网发电 (1) 第二章太阳能光伏发电系统 (5) 太阳能光伏发电简介 (5) 太阳能光伏发电系统的类别 (5) 太阳能光伏发电系统的发电方式 (6) 影响太阳能光伏发电的主要因素 (7) 第三章并网太阳能光伏发电系统组成 (10) 并网光伏系统的组成和原理 (10) 光伏电池的分类及主要参数 (12) 光伏控制器性能及技术参数 (14) 光伏逆变器性能及技术参数 (15) 第四章发展与展望 (18) 发展与展望 (18) 全文总结 (19) 参考文献 (20) 致谢 (21)
100kW光伏并网发电系统典型案例解
100kW光伏并网发电系统典型案例解 100kW光伏并网发电系统典型案例解析 1、项目地点分析 本项目采用光伏并网发电系统设计方案，应用类别为村级光伏电站项目。项目安装地为江西，江西位于位于中国的东南部,长江中下游南岸。地处北纬24°29′-30°04′，东经113°34′-118°28′之间。项目所在地坐标为北纬25°8′，东经114°9′。根据查询到的经纬度在NASA上查询当地的峰值日照时间如下： (以下数据来源于美国太空总署
根据项目所在地理位置坐标，项目所在地坐标为项目所在地坐标为北纬25°8′，东经114°9′，光伏组件安装最佳倾角为20°如下图所示： 2.3组件阵列间距及项目安装面积 采用260Wp的组件，组件尺寸为1650*990*35mm，共用400块太阳能电池板， 总功率104kWp。根据下表公式可以计算出组件的前后排阵列间距为2.4m，单 块组件及其间距所占用面积为2.39㎡。
104kWp光伏组件组成的光伏并网发电系统占地面积为2.39*400=956㎡,考虑到安装间隙、周围围墙等可能的占地面积，大约需要1000㎡。 3、光伏支架 本项目为水平地面安装，采用自重式支架安装方式。自重式解决方案适用于平屋顶及地面系统。利用水泥块压住支架底部的铝制托盘，起到固定系统的作用。
光伏并网发电防逆流方案
. 光伏并网发电防逆流 自动控制技术方案和实施方案 保定特创电力科技有限公司
1工程概况 光伏电源并网供电系统，与其公众电网配电系统（380V低压侧供电）一起并网供电。鉴于对于负荷变化控制有特殊要求，一方面需要供电部门保证用户的供电质量和可靠性，同时使光伏电源能正常工作，充分发挥光伏能源经济效益和试验与示范作用。另一方面，光伏电源的运行不应影响配电系统的安全，不允许光伏电源通过低压配电380V 网络向电力系统倒送电，同时最科学合理使用光伏电源供电，减少用户用电成本。因此，需要对光伏电源进行安全控制。 本装置的任务是对配电变压器的低压侧380V侧进行实时监测；对光伏电源进行必要的控制。采用专门为其设计的微机装置和控制电路，这样可以保证保护动作快速性和控制的准确性。 2 工程配置原则 1、可靠性：提供成熟技术和可靠方案，保证电网运行安全。 2、先进性：工程施工不影响正常供电。 3、拓展性：工程方案易于拓展，有利于将来的升级改造。 4、智能性：先进的逻辑分析和控制手段，合理有效地提供清洁能源。 3 方案概述 光伏电源工程供电系统的运行方式： 光伏电源并网供电由光伏逆变器经过主变低压380V侧后，并网于供电局主进线线路。图纸见附图。 根据以上运行方式，这时的逆功率监控装置控制要求如下： 电流测量点为变压器的低压侧(或系统主进线)380V电力局总入口电流：IA,IB,IC。（由CT来） 电压测量点为变压器的低压侧380V并网电压：UAB、UBC。（电压直接采集来）
1、两个CT互感器的倍率为 A/5A；根据现场配置，精度0.5级 2、电压回路接线,为直接采集式.直接接在并网380V侧即可. 3、每个并网点需要控制的逆变器为3-6台，15KW. 20KW. 4、控制逆变器的方式为通过交流接触器分,合闸逆变器的交流侧方式。 3.1解决方案 基于以上分析，我们提出以下解决方案： 在每个并网点的低压侧电力局公网入口处安装一台TC-3065逆功率监控装置。实时监测380V低压线路的电流电压和功率方向、幅值，同时TC-3065逆功率监控装置控制多路接触器,控制逆变器的交流输出，TC-3065逆功率监控装置的外围设备（如电流互感器、空开、通讯线缆），用户需根据图纸设计自行安装在现场的低压交流配电柜或者低压侧计量柜内，户内柜体嵌入式安装方式。 3.2 系统自动控制过程与功能设置 光伏电源工程供电系统的正常运行方式：一台10kV/400V的配电变压器正常供电，同时清洁电源并网供电，此时的控制要求如下： （1）若测量点出现电压过高、或者电压过低、电流过高（通过设置参数整定），则TC-3065逆功率监控装置在液晶显示上发报警信息，可通过通讯把报 警信息上传。 （2）检测交流电网（AC380V，50Hz）供电回路三相电压、电流（测量点），判断功率流向和功率大小。如果电网供电回路出现逆功率现象，防逆流装 置立即逐级断开清洁电源并网系统中4个模组，直到逆功率现象消失。 防逆流装置控制清洁电源并网系统中4个模组断开逐级累加时间为不大 于600S（可设置）。 （3）逆功率恢复的控制：当防逆流装置检测到逆功率，切断清洁电源供电回路后，若测量点逆功率消失，并且检测到负荷功率（测量点的正向功率）大 于某一门槛值（可设定，单位W二次功率值）时，经过不大于600S延 时（可设置）后，防逆流装置把清洁电源并网系统中接入点合上（控制点）。
光伏并网发电模拟装置
光伏并网发电模拟装置 一、任务 设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S 和电阻R S 模拟光伏电池，U S =60V ，R S =30Ω~36Ω；u REF 为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V ，频率f REF 为45Hz~55Hz ；T 为工频隔离变压器，变比为n 2:n 1=2:1、n 3:n 1=1:10，将u F 作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L =30Ω~36Ω。 R L U S 图1 并网发电模拟装置框图 二、要求 1．基本要求 （1）具有最大功率点跟踪（MPPT ）功能：R S 和R L 在给定范围内变化时， 使d S 1 2 U U =，相对偏差的绝对值不大于1%。 （2）具有频率跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化时，使u F 的频率f F =f REF ， 相对偏差绝对值不大于1%。 （3）当R S =R L =30Ω时，DC-AC 变换器的效率η≥60%。 （4）当R S =R L =30Ω时，输出电压u o 的失真度THD ≤5%。 （5）具有输入欠压保护功能，动作电压U d （th ）=（25±0.5）V 。 （6）具有输出过流保护功能，动作电流I o （th ）=（1.5±0.2）A 。 2．发挥部分 （1）提高DC-AC 变换器的效率，使η≥80%（R S =R L =30Ω时）。 （2）降低输出电压失真度，使THD ≤1%（R S =R L =30Ω时）。 （3）实现相位跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化以及加非阻性负载时，
均能保证u F 与u REF 同相，相位偏差的绝对值≤5°。 （4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。 （5）其他。 3. 器件要求 （1） 必须使用C2000处理器，推荐选择TMS320F28035, TMS320F28027, TMS320F2808；可使用各实验室已有的C2000开发板 ( 视参赛队情况，TI 可提供F28027开发模块 )； （2） 必须选择TI 生产的运放设计，推荐TLC08x ，TLV246x ； （3） 必须使用C2000内建ADC 进行设计，不得使用外部ADC ； （4） 若需MOSFET 驱动器，尽量使用TI 产品，比如UCC27423，UCC27424 和UCC27425等； （5） TI 将免费提供上述推荐使用的芯片，每参赛队处理器两片，模拟芯 片按板上数量乘以3提供（均为DIP 封装）。对于非推荐使用的芯片，TI 不负责提供。样片提供依据为参赛队提交的不雷同的原理图和PCB 图。 三、说明 1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。 2．U S 采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。 3．控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。 4．DC-AC 变换器效率o d P P η= ，其中o o1o1P U I =?，d d d P U I =?。 5．基本要求（1）、（2）和发挥部分（3）要求从给定或条件发生变化到电路 达到稳态的时间不大于1s 。 6．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。 7．制作时应合理设置测试点（参考图1），以方便测试。 8．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、PCB 图和所有源程序以电子档附件形式提交，若不愿公开相关资料请提前说明。 9. 测试方法见附件。
光伏发电并网系统Simulink仿真实验
光伏发电并网系统Simulink仿真实验 报告电气工程学院 王安20 一．光伏发电系统基本原理与框架图 基本原理为：光伏阵列接受太阳能产生直流电流电压，同时电流电压受光照和温度的影响，而后经DC\DC（BOOST升压电路）转化将电压升高，再经DC\AC逆变产生交流电压供给负载使用。在这中间需要用MPPT使光伏电池始终工作在最大功率点处。 二．光伏电池的工作原理 光伏发电的能量转换器件是太阳能电池，又叫光伏电池。光伏电池发电的原理是光生伏打效应。光伏电池应用P-N结的光伏效应（Photovoltaic Effect）将来自太阳的光能转变为电能。当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光电子－空穴对。在电池内电场的作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就变成了可以使用的电能。 三．光伏发电系统并网Simulink仿真 利用MTALAB中的simulink软件包，可以对10KW,380V光伏发电系统进行仿真，建立仿真模型如下： 输入参数如下： Simulink提供的子系统封装功能可以大大增强simulink系统模型框图的可读性封装子模块如下： 光伏电池封装模块： 最大功率点跟踪模块：
PWM模块如下： 并网端PWM内部PI模块： 运行结果如下图所示： 光伏电池输出电压如下： 光伏电池输出电流如下： 光伏电池输出功率波形如下： 并网(220V)成功后输出电流波形： 结果分析:通过对光伏发电的matlab-simulink仿真，得到了与理论曲线基本相同的电压、电流、功率曲线，但仍有不足之处，比如产生了许多谐波。通过这次的仿真实验，让我更加深刻认识了光伏发电的工作原理和过程，对光伏发电过程中可能出现的问题也有了一定的了解。虽然自己现在没办法解决，但随着自己学习的深入，以后会有办法解决的。另外，此次试验是和几个同学一起完成过程中也遇到了很多问题，最后集思广益解决了很多的问题，这让我也明白了合作的重要性。
光伏并网发电系统设计复习过程
光伏并网发电系统设 计
光伏并网发电系统设计 摘要：最大功率点跟踪是光伏并网发电系统中经常遇见的问题。系统设计采用电流型控制芯片UC3845实现最大功率点跟踪（MPPT），由单片机STC12C5408AD产生SPWM信号，实现频率相位跟踪功能、输入欠压保护功能、输出过流保护功能。结果表明，该设计不但电路设计简单，软硬件结合，控制方法灵活，而且能够有效的完成最大功率跟踪的目的。 关键词：STC12C5408AD DC-AC转换电路 MPPT 太阳能作为绿色能源,具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭等优点,越来越受到人们的关注。光伏电池的输出是一个随光照、温度等因素变化的复杂量，且输出电压和输出电流存在非线性关系。光伏系统的主要缺点是初期投资大、太阳能电池的光电转换效率低。为充分利用太阳能必须控制电池阵列始终工作在最大功率点上，最大功率点跟踪(MPPT, Maximum Power Point Tracker)是太阳能并网发电中的一项重要的关键技术。 1 设计任务 为研究方便设计一光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S和电阻R S模拟光伏电池，U S=60V，R S=30Ω~36Ω；u REF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率f REF为45Hz~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将u F作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L=30Ω~36Ω。要求系统具有最大功率点跟踪（MPPT）功能，频率、相位跟踪功能，输入欠压保护和输出过流保护功能。另外要求系统效率高、失真度低。
R L U 图1 并网发电模拟装置框图 2 系统总体方案 光伏并网系统主要由前级的DC-DC 变换器和后级的DC-AC 逆变器组成。在系统中,DC-DC 变换器采用BOOST 结构,主要完成系统的MPPT 控制;DC-AC 部分采用全桥逆变器,维持中间电压稳定并且将电能转换成110 V/50 Hz 交流电。设计采用单片机SPWM 调制，驱动功率场效应管，经滤波产生正弦波，驱动隔离变压器，向负载输出功率。系统设计保证并网逆变器输出的正弦电流与电网电压同频同相。系统总体硬件框图如图2所示： 图2 系统总体硬件框图 3 MPPT 原理及电路设计 3.1 MPPT 原理
5kWp光伏太阳能并网发电系统
5kWp光伏太阳能并网发电系统 设 计 方 案 设计人：申小波（Mellon） 单位：个人 电话： 日期： 2013年10月27日
目录 一、光伏太阳能并网发电系统简介 (2) 二、项目地点及气候辐照状况 (2) 三、相关规范和标准 (5) 四、系统结构与组成 (5) 五、设计过程 (6) 1、方案简介 (6) 2、设计依据 (6) 3、组件设计选型 (7) 4、直流防雷汇流箱设计选型 (9) 5、交直流断路器 (11) 6、并网逆变器设计选型 (13) 7、电缆设计选型 (14) 8、方阵支架 (15) 9、配电室设计 (15) 10、接地及防雷 (15) 11、数据采集检测系统 (16) 六、仿真软件模拟设计 (17) 七、接入电网方案 (22)
八、设备配置清单及详细参数 (22) 九、系统建设及施工 (22) 十、系统安装及调试 (23) 十一、运行及维护注意事项 (26) 十二、设计图纸 (28) 十三、工程预算投资分析报告 (32)
5kWp光伏太阳能并网发电系统配置方案 一、光伏太阳能并网发电系统简介 并网系统（Utility Grid Connected）最大的特点：太阳电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网，并网系统中光伏方阵所产生电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在阴雨天或夜晚，太阳电池组件没有产生电能或者产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。 因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用光伏方阵所发的电力，从而减小了能量的损耗，并降低了系统的成本。但是系统中需要专用的并网逆变器，以保证输出的电力满足电网电力对电压、频率等电性能指标的要求。因为逆变器效率的问题，还是会有部分的能量损失。这种系统通常能够并行使用市电和太阳能太阳电池组件阵列作为本地交流负载的电源，降低了整个系统的负载缺电率，而且并网系统可以对公用电网起到调峰作用。但并网光伏供电系统作为一种分散式发电系统，对传统的集中供电系统的电网会产生一些不良的影响，如谐波污染，孤岛效应等。 二、项目地点及气候辐照状况 图片来自Google地球 1、项目地点为：江苏省泰州市XX区XX镇； 2、纬度：32°22’，经度：120°12’； 3、平均海拔高度：7m；
光伏电站技术方案(整理后)
光伏电站技术方案 1.系统概况 1.1项目背景及意义 系统由室外太阳电池组件阵列系统、室外太阳能电池组件汇流系统、室内控制储能系统、逆变配电装置与布线系统、室内光伏发电综合测试系统组成。用于研究不同材料电池组件的光伏阵列，采取跟踪模式和固定模式时发电的情况，以及5种相同功率不同方式的太阳能电发电的对比。本系统建成后可以作为学校光伏科研方向的重点实验室，为学校学科建设、科技创新、人才培养发挥重要作用。 1.2光伏发电系统的要求 系统是一个教学实习兼科研项目，根据要求设计一个5kWp的小型光伏电站系统，包含3kWp的并网光伏系统，2kWp的离网光伏系统，共计平均每天发电约9.5kWh,可供一个1kW的负载工作9小时左右。 2.项目概况 2.1光伏系统方案的确定 根据现场资源和环境条件，系统设计采用独立型离网光伏系统和离散型并网光伏系统方案。 太阳能光伏并网发电系统主要组成如下： （1）太阳能电池组件及其专用固定支架； （2）光伏阵列汇流箱； （3）光伏并网逆变器； （4）系统的通讯监控装置；
（5）系统的防雷及接地装置； （6）土建、配电房等基础设施； （7）系统的连接电缆及防护材料； 太阳能光伏离网发电系统主要组成如下： （1）太阳能电池组件及其双轴跟踪逐日支架； （2）光伏阵列汇流箱； （3）光伏控制器； （4）光伏离网逆变器； （5）系统的通讯监控装置； （6）系统的防雷及接地装置； （7）土建、配电房等基础设施； （8）系统的连接电缆及防护材料； 3.设计方案 3.1方案介绍 将系统分成并网和离网两个部份。并网和离网系统中用到的太阳能电池组件有3种，一是175Wp单晶硅太阳能电池板，其工作电压为35.9V,开路电压为43.6V，经过计算，6块此类电池板串联，构成1个1KW的光伏阵列。二是175Wp多晶硅太阳能电池板，其工作电压为33.7V,开路电压为42.5V, 经过计算，6块此类电池板串
2009光伏并网发电模拟装置_王雨曦等12
光伏并网发电模拟装置 摘要：系统基于光伏发电原理，采用正弦波脉宽调制技术（SPWM），以单片机和大规模可编程阵列逻辑器件（FPGA）作为控制核心，实现了模拟的光伏并网发电功能。系统采用增量电导法实现最大功率点跟踪（MPPT）功能，采用频率跟踪法和沿触发补偿跟踪法分别实现了系统的频率跟踪功能和相位跟踪功能。系统对各路输入输出信号进行实时监测和反馈控制，实现了欠压和过流保护，且具有自动恢复功能。系统对强弱电进行了隔离，这样既避免两部分电路的相互影响，保证了弱电部分器件的安全，又达到了控制的效果。主回路DC-AC变换器效率达到80%以上，负载电路输出电压失真度很小，不大于1%。系统人机界面友好，稳定性高，安全可靠，并具有可实时监测并显示变换器效率、频率等功能。 关键字：SPWM MPPT 频率跟踪相位跟踪 一、方案论证 1、方案比较与选择 1）DC-AC主回路拓扑 鉴于此DC-AC逆变器为电压输出，故我们采用电压型逆变电路。 方案一：半桥式。半桥式电路中每只开关管只需承受逆变器输入电压幅值大小的电压应力，电路简单，但其需要正负对称供电才能输出无直流偏置的信号。 方案二：全桥式。两个半桥合并成即为全桥，全桥式电路的输出功率比半桥式大，且效率较半桥式电路高、谐波少，其输出对称性好，供电简单。 综上比较，全桥式电路输出谐波少，则输出端滤波较为容易，在工作频率不是很高的情况下，效率可以达到很高，所以我们选择方案二。 2）SPWM控制波实现方案 方案一:模拟调制法。用硬件电路产生正弦波和三角波，其中正弦波作为调制信号，三角波作为载波，两路信号经模拟比较器比较后输出SPWM波形。 方案二：数字采样法。把正弦波波表及三角波波表存入存储器里，通过DDS 生成相应波形，再通过数字比较器产生所需要的波形。 方案一电路简单，响应速度快，但参数漂移大，集成度低，波形易受外界噪声干扰，设计不灵活，且需要很复杂的硬件来控制逆变器功率器件的死区。但方案二可靠性高，可重复编程，响应快，精度高，控制简单，故选用方案二。 3）MPPT控制方案 方案一：扰动观测法（P&O）。其原理是每隔一定的时间增加或者减少电压，并观测其后的功率变化方向，来决定下一步的控制信号。 方案二：增量电导法（INC）。对光伏电池的电压和电流进行采样，通过比较光伏电池的电导增量和瞬间电导来改变控制信号。 方案二和方案一均是通过扰动逐步使光伏电池逼近最大功率点，但方案二较方案一更具优势，其避免了扰动观测法的盲目性，控制精确，响应速度快，且光伏电池的输出电压能平稳追随环境的变化，稳态振荡小，故选用方案二。 4）同频控制方案 方案一：瞬时比较方式。对反馈信号和参考信号测频并作比较，偏差通过滞环比较产生控制主电路中开关通断的SPWM信号，从而实现频率跟踪功能。
基于Matlab_Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真
题目：基于Matlab/ Simulink的三相光伏发电并网系 统的仿真 院系： 姓名： 学号： 导师：
目录 一、背景与目的 (3) 二、实验原理 (3) 1.并网逆变器的状态空间及数学模型 (3) 1.1主电路拓扑 (4) 1.2三相并网逆变器dq坐标系下数学模型 (4) 1.3基于电流双环控制的原理分析 (5) 2.LCL型滤波器的原理 (6) 三、实验设计 (8) 1.LCL型滤波器设计 (8) 1.1LCL滤波器参数设计的约束条件 (8) 1.2LCL滤波器参数计算 (8) 1.3LCL滤波器参数设计实例 (9) 2.双闭环控制系统的设计 (10) 2.1网侧电感电流外环控制器的设计 (10) 2.2电容电流内环控制器的设计 (11) 2.3控制器参数计算 (12) 四、实验仿真及分析 (12) 五、实验结论 (16)
一、背景与目的 伴随着传统化石能源的紧缺，石油价格的飞涨以及生态环境的不断恶化，这些问题促使了可再生能源的开发利用。而太阳能光伏发电的诸多优点，使其研究开发、产业化制造技术以及市场开拓已经成为令世界各国，特别是发达国家激烈竞争的主要热点。近年来世界太阳能发电一直保持着快速发展，九十年代后期世界光伏电池市场更是出现供不应求的局面，进一步促进了发展速度。 目前太阳能利用主要有光热利用，光伏利用和光化学利用等三种主要形式，而光伏发电具有以下明显的优点： 1. 无污染：绝对零排放－没有任何物质及声、光、电、磁、机械噪音等“排放”； 2. 可再生：资源无限，可直接输出高质量电能，具有理想的可持续发展属性； 3. 资源的普遍性：基本上不受地域限制，只是地区之间是否丰富之分； 4. 通用性、可存储性：电能可以方便地通过输电线路传输、使用和存储； 5. 分布式电力系统：将提高整个能源系统的安全性和可靠性，特别是从抗御自然灾害和战备的角度看，它更具有明显的意义； 6. 资源、发电、用电同一地域：可望大幅度节省远程输变电设备的投资费用； 7. 灵活、简单化：发电系统可按需要以模块化集成，容量可大可小，扩容方便，保持系统运转仅需要很少的维护，系统为组件，安装快速化，没有磨损、损坏的活动部件； 8. 光伏建筑集成（BIPV-Building Integrated Photovoltaic）：节省发电基地使用的土地面积和费用，是目前国际上研究及发展的前沿，也是相关领域科技界最热门的话题之一。 我国是世界上主要的能源生产和消费大国之一，也是少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，提高能源利用效率，调整能源结构，开发新能源和可再生能源是实现我国经济和社会可持续发展在能源方面的重要选择。随着我国能源需求的不断增长，以及化石能源消耗带来的环境污染的压力不断加剧，新能源和可再生能源的开发利用越来越受到国家的重视和社会的关注。 二、实验原理 1.并网逆变器的状态空间及数学模型
光伏并网发电Word版
光伏并网发电系统 光伏并网发电系统 (1) 1光伏并网发电系统的简单介绍 (1) 2光伏并网发电系统分类 (2) 2.1有逆流和无逆流 (2) 2.2可调度式和不可调度式 (2) 3并网光伏系统各部件 (3) 4并网逆变器 (4) 4.1并网逆变器功能 (4) 4.2最大功率点跟踪控制 (4) 4.3孤岛效应及其检测 (7) 5结语 (8) 参考文献 (8) 1光伏并网发电系统的简单介绍 根据光伏系统与电网的关系，一般分为并网系统和离网系统。而在并网系统中，根据有无逆流分为有逆流系统、无逆流系统。所谓逆流，即用户处采用太阳能电池和电网并行供电，太阳能电池供电有剩余时，将剩余电能送入电网，电能输送方向恰与电网供电方向相反，故称为逆流。这种系统一般为发电能力大于负载或发电时间同负荷不匹配。无逆流系统，则是光伏系统发电量始终小于负荷的用电量。根据光伏系统是否配置蓄电池，分为可调度系统、不可调度系统。可调度系统主动性较强，当出现电网限电、掉电、停电时仍可正常供电。 虽然光伏系统有并网、离网之分，并网系统又有逆流、无逆流，可调度、不可调度之分，但其基本组件一般都包括以下几个部分：太阳能电池方阵、储能装置、电子电力变换系统、控制器。对于并网系统，由于与电网相连，因此一般不需要储能装置，只有对特殊要求的负荷,如需要有UPS(Uninterruptible Power Supply)功能，才配有储能装置。显然，与离网相比，并网发电节省了储能装置的成本，也省去了电池容量的设计。
2光伏并网发电系统分类 2.1有逆流和无逆流 图1为逆流系统，这种系统最大特点就是太阳能方阵所产生电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在夜晚或阴雨，太阳能电池不能满足负载需要时，直接由电网供电。可见，有逆流系统免除了配置蓄电池，省掉了蓄能和释放的过程，可以充分利用光伏方阵 图1 有逆流系统 所发的电力，降低了成本。但是该系统中需要专用的并网双向逆变器，以保证满足该系统各项要求。 无逆流系统，则是指光伏系统的发电量始终小于或等于负荷的用电量，不够的电量由电网提供，在该系统中使用的并网逆变器为单向。 2.2可调度式和不可调度式 根据并网光伏系统中是否配置蓄电池，又有可调度和不可调度系统之分，分别如图2、图3所示。
光伏发电并网方式
聊城市工业分布式并网 一、准备 1、需要先到电网拿到电网接入意见函才能拿到发改委备案。 2、同时电网在开具电网介入意见函时会要发改委的配额指标，这些需要协调。 3、签署能源管理协议 4、太阳能光伏项目企业需要提供的资料如下：1：车间总平面图2：电气主接线图及各车间的配电图。3：结构图包含建筑结构设计总说明，各车间檩条布置图（相邻俩檩条间距）屋顶平面图／彩钢瓦的型号规格4：建筑图中各车间屋顶平面图（包括给排水、通风、屋顶平面图等）5：电网公司开据的峰谷平电费清单。6：变压器的容量及变压器主接线图，电网接入的上一级变压器需是否有载调压（CAD电子版）7：变电站太阳能光伏项目企业需要提供的资料如下：1：车间总平面图2：电气主接线图及各车间的配电图。3：结构图包含建筑结构设计总说明，各车间檩条布置图（相邻俩檩条间距）屋顶平面图／彩钢瓦的型号规格4：建筑图中各车间屋顶平面图（包括给排水、通风、屋顶平面图等）5：电网公司开据的峰谷平电费清单。6：变压器的容量及变压器主接线图，电网接入的上一级变压器需是否有载调压（CAD电子版）7：变电站与贵公司的距离。 二、 电网需要的资料1：土地证2：房产证3：建设规划许可证（以
上需要复印件需加盖公章）（需要年检）4：企业营业执照复印件5：组织机构代码证复印件6：税务登记复印件（以上需年检加盖公章）以上正本，副本都需要加盖公章复印件各五份，7：需要供电公司给企业提供的供电方案的回复书（电网公司和对方企业盖章）同时还有咱们公司的营业执照、税务登记、证组织结构代码，还要有委托书（需要有咱们公司盖章要有受托人和委托人）可行性研究报告（主要）。 还需要法人身份证经办人身份证 5、需要企业到电网公司《供电方案答复书》 6、1、前期接线图2、变压器主接线图3、变压器容量4、配电室图5、系统接入方案6、可行报告6、合同能源管理协议 7、当地地方县级市发改委出具《项目前期工作开展批复函》（小路条） 7、资料交到电网、电网通过后由电网营销部开具《接入电网意见函》《方案确认单》 三、发改委 1、所需资料1、《接入电网意见函》 2、《方案确认单》 3、《接入图的设计方案》（电网开具） 4、《可行性研究报告》 5、《合同能源管理协议》还有对方企业和咱们公司的的 6、《企业营业执照复印件》 7、《组织机构代码证复印》 8、《税务登记》复印件（以上需年检加盖公章）8、节能表（发改委提供） 2、由县一级开始递交到市发改委批复后就可以进行施工 3、验收是电网负责
光伏发电系统-毕业设计
1. 引言 日常生活和社会生产都离不开能源。人们通过直接或间接利用某些自然资源得到能，因而，把具有某种形式能量资源以及由它加工或转换得到的产品统称为能源。前者叫自然能源或一次能源，如矿物燃料、植物燃料、太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和潮汐能等，后者通常又把可再生的自然资源称为新能源，其围包括太阳能、生物质能、风能、地热能和海洋能等。矿物燃料（煤、石油、天然气等）又称为常规能源。 值得注意，几乎所有的自然资源，从广义的角度看都来自太阳能。由大气、陆地、海洋、生物等所接受的太阳能都是各种自然资源的源泉。矿物燃料是古生物长期沉积在地下形成的，它的形成源自远古的太阳能。[9]水的蒸发和凝结，风、雨、冰、雪等自然现象的动力也是靠太阳，因而水能、风能归根到底都来自太阳能。生物质能是通过光合、光化作用转化太阳辐射能取得的。由于太阳和月球对地球水的吸水作用产生潮汐能。 世界上最丰富的永久能源是太阳能。地球截取的太阳能辐射能通量为1.7ⅹ1014kW,比核能、地热和引力能储量总和还要大5000多倍。其中约30%被反射回宇宙空间；47%转变为热，以长波辐射形式再次返回空间；约23%是水蒸发、凝结的动力，风和波浪的动能，植物通过光合作用吸收的能量不到0.5%。地球每年接受的太阳能总量为1ⅹ1018kW·h。这相当于5ⅹ1014桶原油，是探明原油储量的近千倍，是世界年耗总能量的一万余倍。 太阳的能量是如此巨大，正如通常所说的“取之不尽、用之不竭”，但是太阳辐射能的通量密度较低，大气层外为1353W/m2.太通过大气层时会进一步衰减，还会受到天气、昼夜以及空气污染等因素的影响，因而，太阳能对地球又呈
光伏发电并网系统工程设计技术探讨
光伏发电并网系统工程设计技术探讨 摘要：太阳能光伏系统主要利用太阳能电池组件与其他辅助设备将太阳能转变 为电能，分为独立系统、并网系统与混合系统三种。它最大特点是光伏阵列产生 的直流电经过并网逆变器转换成符合电网要求的交流电，直接接入电网网络，并 网系统中PV 方阵所产生电力除了供给交流负载外，多余电力还能及时反馈给电网。而且我国幅员辽阔，日照时间和面积有很大优势，为太阳能光伏发电系统的 应用提供了良好的条件。 关键词：光伏发电并网系统；工程设计；技术； 随着社会的飞速进步，传统能源的紧缺及其对环境带来的负面影响给新能源 的蓬勃发展带来了新的契机。可以肯定，在未来的几十年中以太阳能为首的新能 源势必将逐步取代传统能源。目前，光伏发电技术主要应用于独立光伏系统与并 网光伏发电系统。 一、太阳能光伏发电并网系统的核心关键技术 并网发电系统一般由太阳组件，并网逆变器等组成。通常还包括数据采集系统、数据交换、参数显示和监控设备等。并网发电方式是将太阳能电池阵列所发 出的直流电通过逆变器转变成交流电能输送到公用电网中，无需蓄电池进行储能，相比较而言，并网发电较便宜，而且完全无污染。并网发电系统采用的并网逆变 器拥有自动相位和电压跟踪装置，能够非常好的配合电网的微小相位和电压波动，不会对电网造成影响。太阳能光伏发电并网系统所运用的核心技术有最大功率点 追踪（MPPT）技术、注入电网的谐波电流控制及控制与保护。①对太阳能光伏 发电系统运用的最大功率点追踪技术来说，英文全称为Maximum Power Point Tracking，主要对光伏系统的电气模块工作状态进行调节，使光伏板能够输出更多电能，并将太阳能电池组件产生的直流电有效地储存在蓄电池中，光伏电池的输 出功率和最大功率点追踪控制器的工作电压有直接的关系，只有在最合适的电压 之下，其输出功率才有唯一的最大值。而当前应用的最大功率点追踪技术主要有 在线扰动法、下山法、微分法及模糊规则法四种，能够动态地对太阳能辐射能量 进行追踪。②为了保证电能的质量，要抑制注入电网的谐波电流，保证在最低水平，主要的方法有提高载波频率、合理整定参数、滤波器设计以及群控技术等。 对于控制与保护来说，主要难点在于速度要求、与电网配合方面，常见的保护措 施有抗孤岛保护可整定短路、过欠压/频保护及通讯接口对接。 二、光伏发电并网系统工程设计技术 1.子系统的构成。太阳能光伏发电系统的各个子系统都是相对独立的，均是 由光伏子系统、直流监测配电系统以及并网逆变器系统等构成，将各个子系统的 进行有机结合后，再进行380V 三相交流电接至升压变，最后进入供电网络。 2.主设备选型。在大多数情况下，单台逆变器的容量越大，单位造价就会相 对较低，但是当单台逆变器容量过大时，一旦出现故障就会对整个电网系统产生 重大的影响，因此需要依据光伏组件安装场地的真实状况，选取适合额定电量的 并网型逆变器。在当前国内生产的并网逆变器单台容量最大可以达到500kVA，但是100kVA 及以上的产品的运行不足。为确保光伏发电场能够稳定、经济的运行，并网型逆变器能通过分散成组相对独立并网的方式，这就能够促进整个光伏发电 系统的顺畅运营。并网型逆变器需要过、欠电压，过、欠频率，进行短路保护， 防孤岛效应，逆向功率保护等保护方式。每个逆变器都需要连接到多个串光伏电 池组件，而这些电池组件可以利用直流监测配电箱连接到逆变器。直流监测配电