《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 電源技術(shù) > 設(shè)計應(yīng)用 > 光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的原理與應(yīng)用
光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的原理與應(yīng)用
摘要: 目前我國光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是直流系統(tǒng),,即將太陽電池發(fā)出的電能給蓄電池充電,,而蓄電池直接給負(fù)載供電,,如我國西北地區(qū)使用較多的太陽能戶用照明系統(tǒng)以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)的微波站供電系統(tǒng)均為直流系統(tǒng),。此類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,,成本低廉,,但由于負(fù)載直流電壓的不同(如12V,、24V,、48V等),,很難實現(xiàn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和兼容性,,特別是民用電力,由于大多為交流負(fù)載,,以直流電力供電的光伏電源很難作為商品進(jìn)入市場,。另外,光伏發(fā)電最終將實現(xiàn)并網(wǎng)運行,,這就必須采用成熟的市場模式,,今后交流光伏發(fā)電系統(tǒng)必將成為光伏發(fā)電的主流。光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變電源的要求采用交流電力輸出的光伏發(fā)電系統(tǒng),,由光伏陣列,、充放電控制器、蓄電池和逆變器四部分組成(并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般可省去蓄電池),,而逆變器是關(guān)鍵部件,。
Abstract:
Key words :
  目前我國光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是直流系統(tǒng),即將太陽電池發(fā)出的電能給蓄電池充電,,而蓄電池直接給負(fù)載供電,,如我國西北地區(qū)使用較多的太陽能戶用照明系統(tǒng)以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)的微波站供電系統(tǒng)均為直流系統(tǒng),。此類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,,但由于負(fù)載直流電壓的不同(如12V,、24V、48V等),,很難實現(xiàn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和兼容性,,特別是民用電力,由于大多為交流負(fù)載,,以直流電力供電的光伏電源很難作為商品進(jìn)入市場,。另外,光伏發(fā)電最終將實現(xiàn)并網(wǎng)運行,,這就必須采用成熟的市場模式,,今后交流光伏發(fā)電系統(tǒng)必將成為光伏發(fā)電的主流。光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變電源的要求采用交流電力輸出的光伏發(fā)電系統(tǒng),,由光伏陣列,、充放電控制器、蓄電池和逆變器四部分組成(并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般可省去蓄電池),,而逆變器是關(guān)鍵部件,。光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器要求較高:

  1.要求具有較高的效率,。由于目前太陽電池的價格偏高,,為了最大限度地利用太陽電池,提高系統(tǒng)效率,,必須設(shè)法提高逆變器的效率,。

  2.要求具有較高的可靠性,。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū),許多電站無人值守和維護(hù),,這就要求逆變器具有合理的電路結(jié)構(gòu),,嚴(yán)格的元器件篩選,并要求逆變器具備各種保護(hù)功能,,如輸入直流極性接反保護(hù),,交流輸出短路保護(hù),過熱,、過載保護(hù)等,。

  3.要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍,,由于太陽電池的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度而變化,,蓄電池雖然對太陽電池的電壓具有重要作用,,但由于蓄電池的電壓隨蓄電池剩余容量和內(nèi)阻的變化而波動,特別是當(dāng)蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大,,如12V蓄電池,,其端電壓可在10V~16V之間變化,這就要求逆變器必須在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作,,并保證交流輸出電壓的穩(wěn)定,。

  4.在中,、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)中,,逆變電源的輸出應(yīng)為失真度較小的正弦波。這是由于在中,、大容量系統(tǒng)中,,若采用方波供電,則輸出將含有較多的諧波分量,,高次諧波將產(chǎn)生附加損耗,,許多光伏發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載為通信或儀表設(shè)備,這些設(shè)備對電網(wǎng)品質(zhì)有較高的要求,,當(dāng)中,、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行時,為避免與公共電網(wǎng)的電力污染,,也要求逆變器輸出正弦波電流,。逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電,若直流電壓較低,,則通過交流變壓器升壓,,即得到標(biāo)準(zhǔn)交流電壓和頻率。對大容量的逆變器,,由于直流母線電壓較高,,交流輸出一般不需要變壓器升壓即能達(dá)到220V,在中,、小容量的逆變器中,,由于直流電壓較低,如12V,、24V,,就必須設(shè)計升壓電路。中,、小容量逆變器一般有推挽逆變電路,、全橋逆變電路和高頻升壓逆變電路三種,推挽電路,,將升壓變壓器的中性插頭接于正電源,,兩只功率管交替工作,,輸出得到交流電力,由于功率晶體管共地邊接,,驅(qū)動及控制電路簡單,,另外由于變壓器具有一定的漏感,可限制短路電流,,因而提高了電路的可靠性,。其缺點是變壓器利用率低,帶動感性負(fù)載的能力較差,。全橋逆變電路克服了推挽電路的缺點,,功率晶體管調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度,輸出交流電壓的有效值即隨之改變,。由于該電路具有續(xù)流回路,,即使對感性負(fù)載,輸出電壓波形也不會畸變,。該電路的缺點是上,、下橋臂的功率晶體管不共地,因此必須采用專門驅(qū)動電路或采用隔離電源,。

  另外,,為防止上、下橋臂發(fā)生共同導(dǎo)通,,必須設(shè)計先關(guān)斷后導(dǎo)通電路,,即必須設(shè)置死區(qū)時間,其電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,。推挽電路和全橋電路的輸出都必須加升壓變壓器,,由于升壓變壓器體積大,效率低,,價格也較貴,,隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,采用高頻升壓變換技術(shù)實現(xiàn)逆變,,可實現(xiàn)高功率密度逆變,,這種逆變電路的前級升壓電路采用推挽結(jié)構(gòu),但工作頻率均在20KHz以上,,升壓變壓器采用高頻磁芯材料,,因而體積小,、重量輕,,高頻逆變后經(jīng)過高頻變壓器變成高頻交流電,又經(jīng)高頻整流濾波電路得到高壓直流電(一般均在300V以上)再通過工頻逆變電路實現(xiàn)逆變,。采用該電路結(jié)構(gòu),,使逆變器功率大大提高,,逆變器的空載損耗也相應(yīng)降低,效率得到提高,,該電路的缺點是電路復(fù)雜,,可靠性比上述兩種電路低。


 

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),,未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載,。