电力电子在光伏发电系统中的应用介绍.ppt

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1、电力电子在光伏发电系统中的应用电力电子在光伏发电系统中的应用报告人：刘斌报告人：刘斌报告人：刘斌报告人：刘斌南昌航空大学信息工程学院自动化系南昌航空大学信息工程学院自动化系南昌航空大学信息工程学院自动化系南昌航空大学信息工程学院自动化系2009200920092009年年年年8 8 8 8月月月月1 1 1 1日日日日n nPV电池板简介n n单相并网光伏发电系统n n三相并网光伏发电系统n n光伏电站及其相关技术n nAC Modulen n离网独立型光伏发电系统n n风光互补型发电系统n n建议和思路PV电池板简介PV电池板数学模型I I、IsIs、IoIo分别是光伏电分别是光伏电池的输出

2、电流，光伏电池的输出电流，光伏电池短路电流和光伏电池池短路电流和光伏电池反向饱和电流，其中反向饱和电流，其中IsIs、IoIo的大小由日照强度决的大小由日照强度决定。定。电流电流-电压曲线电压曲线功率功率-电压曲线电压曲线最大功率点最大功率点上图是某型号电池板的参数，一般来讲，其最大功上图是某型号电池板的参数，一般来讲，其最大功率点在开路电压的率点在开路电压的0.90.9倍附件倍附件n n单相并网光伏发电系统某单相并网系统架构电能变换器电池板电网电能变换器要完成的任务有：电能变换器要完成的任务有：n n输出电流控制（功率因数为输出电流控制（功率因数为1 1，与市电同相），与市电同相）n n提升

3、系统变换效率提升系统变换效率n n使电池板始终工作在最大功率点（使电池板始终工作在最大功率点（MPPTMPPT，Maximum Power Point TrackingMaximum Power Point Tracking）n n孤岛侦测孤岛侦测n n漏电流保护漏电流保护n n。单相并网型光伏系统涉及到的控制有：单相并网型光伏系统涉及到的控制有：n n输出电流波形控制输出电流波形控制n nBUSBUS电容稳压控制电容稳压控制n nMPPTMPPT跟踪控制跟踪控制n n反孤岛侦测控制反孤岛侦测控制n n输出直流量控制输出直流量控制n n市电电压锁相控制市电电压锁相控制n n系统开关调制技术系统

4、开关调制技术n n系统状态辨识系统状态辨识n n。MPPTMPPT控制控制锁相控制控制锁相控制控制电流波形控制电流波形控制调制调制某光伏系统控制框图某光伏系统控制框图PV输入电压（V）输入电流（A）并网市电THD（）输出电流THD（）4802.55.5113.404452.55.4514.4748055.236.4445055.106.884807.55.114.494457.55.004.36480105.393.42445105.203.6848012.55.102.6144512.55.112.92445154.992.57480155.862.66输出电流谐波测试结果输出电流谐波测试结

5、果变换器效率测试变换器效率测试单相并网光伏发电系统其余的拓扑还有考虑的因素有：考虑的因素有：n n应用对象应用对象n n客户需求客户需求n n效率效率n n并网安全规定要求并网安全规定要求n n。三相并网光伏发电系统电池板电能变换器电网某三相并网发电系统性能指标某三相并网发电系统性能指标三相并网光伏发电系统控制框图三相并网光伏发电系统控制框图光伏发电系统MPPT定电压跟踪法(CVT)扰动观察法增量电导法用BOOST电路做MPPT的等效电路 某MPPT算法算法中的用于功率比较的P，占空比的起点1.5，以及占空比的上下限等等。这些参数都直接影响到MPPT的效率，因此也是MPPT设计的重点和难点通过

6、参数的改进，MPPT效率从97%提升到98%。MPPT研究的另外一个难点在于光伏电池物理模型的构建。同事也还包含由于MPPT最大功率点的界定MPPT算法目前朝着系统的稳定性以及搜索的迅速性等方向发展目前MPPT最高精度可以达到99.99%三相系统的调制技术在三相PWM技术中，如果每个PWM周期中三相开关管均动作，称之为三相调制。如：普通七段法SVPWM如果每个PWM周期中只有两相开关管动作，而另一相不动作，则称为两相调制。如：普通五段法SVPWM负载输入功率KW输出功率KW效率5%0.580.4984.48310%1.0780.9890.90920%2.0691.9694.73230%3.05

7、2.9195.4150%5.0434.85596.27275%7.5477.2796.33100%10.0829.69596.161负载输入功率KW输出功率KW效率5%0.5720.4985.66410%1.0680.9790.82420%2.0551.95595.13430%3.0442.9295.92650%5.0254.8696.81375%7.5077.27596.91100%10.029.69596.756三相调制算法：两相调制算法：优化后的五段法比传统七段法的逆变欧洲效率约提升0.5左右 两种调制技术的输出电流波形谐波水平THDi都能满足要求相关的问题还有：输出谐波抑制控制技术逆变

8、器多电平及其调制技术输出滤波器最优设计孤岛侦测等问题漏电流问题共电池板模块扩容并联（涉及到零序电流抑制等）。光伏电站及其相关技术光伏电站是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分的重要发展方向，是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。并网系统由太阳能电池方阵、系统控制器、并网逆变器等组成单机通过变压器并联某某光光伏伏电电站站性性能能指指标标除原有的单机控制之外，光伏电站还有可能涉及到变换器模块的调度管理问题，通讯问题等，例如：2模块同时工作，向电网传输能量2模块相当于独立工作PV电池并联，单模块工作，向电网传输能量AC ModuleAC ModuleAC Module为

9、一种直接安装在电池板上的电力电子装置，价格为一种直接安装在电池板上的电力电子装置，价格较低且拓扑灵活，但存在效率较低的缺点，目前产品不多见。较低且拓扑灵活，但存在效率较低的缺点，目前产品不多见。离网独立型光伏发电系统由于独立型光伏系统涉及到蓄电池，成本比较高，故由于独立型光伏系统涉及到蓄电池，成本比较高，故在光伏发电市场份额中只有在光伏发电市场份额中只有10102020独立型光伏发电系统在控制上有如下特点：n n是输出是输出电压电压控制，类似控制，类似UPSUPS，而不是并网型的而不是并网型的电流电流控制控制n n需要进行蓄电池状态检测和充放电能量管理需要进行蓄电池状态检测和充放电能量管理n

10、n因是电压源控制，独立型光伏系统的并联控制比并网型要复杂因是电压源控制，独立型光伏系统的并联控制比并网型要复杂得多得多n n独立型光伏发电系统由于不依附电网，故比较适合偏远地区、独立型光伏发电系统由于不依附电网，故比较适合偏远地区、海岛等场所海岛等场所带载时逆变输出电压波形带载时逆变输出电压波形风光互补型发电系统风力发电光伏发电永磁同步发电机风力发电子系统建议和思路 由于江西省具有良好的光伏电池板产业基础，且光伏发电系统成本中电池板所占比例较大，我校可以加强与这些企业的合作，承担从电池板到电网负载之间电能变换器的科研攻关、生产协调工作，为我国光伏或新能源产业发展提供有力的技术储备，利用我校地缘优势争取企业的支持，以此为契机大力发展电力电子相关学科，使我校电力电子学科在全国甚至全球业界占据领先地位。谢谢！