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1、I摘 要光伏并网和独立供电系统是此技术领域内的关键部分，其主要使用在各种现实场合，双方的高效融合就是把并网和独立逆变供电功能汇聚起来，可以不断延伸其使用范围且减少流程，降低资金投放。本文主要分析并网逆变与独立逆变科技，依照内部结构与控制的特征，顺利完成并网和独立供电的系统融合，接下来开展详细论述和探讨。1. 可以进行独立与并网逆变等众多工作形式的全面转变和综合管控。2. 挑选独立逆变控制方式，主要是挑选具体的电压控制形式。此外深入研究死区所具备的作用与补偿形式。3. 对光伏并网逆变内输出电流的管控方案开展深入研究和对比，目前主要使用综合控制方式，促使整体运作更加稳定，且提高最终效率。4. 通过
2、负载得到功率，舍弃原本的以光伏阵列输出功率的变动来完成最高功率跟踪任务的形式，完成原本设定好的目标。关键词 并网逆变；独立逆变；SPWM 整流；孤岛效应；最大功率跟踪IIAbstractThe solar energy especially photovoltaic usage are increasingly important because of the shortage of energy. As the main form of photovoltaic usage, photovoltaic generation includes the single and grid-conne
3、cted which usually assembled separately. So the critical point of this paper is how to combine the two different form of photovoltaic generation into one inverter. The main study of this paper as follows:1. to complete the function of single invert, grid-connected invert, SPWM charging and charging
4、by solar array separately and switch the different modes.2. to choose an appropriated control strategy, including the mode of voltage control. The influence and compensation of dead-time is analyzed. 3. to compare and analyze the control of current in grid-connected inverter. Anhybrid control with f
5、orward feed and feedback is adapted in this paper, and the results of stability and fast response are satisfied.4. to achieve the true maxim power point trace of solar array by adapting an improved MPPT control which trace the load power instead of the power of solar array. Keywords single invert; g
6、rid-connected invert; SPWM charging; islanding effect; TMPPTIII目 次1. 绪 论.11.1 太阳能的利用形式.11.2 太阳能光伏技术的发展.11.3 光伏并网发电系统的广阔前景.21.4 光伏发电系统概述.32. 并网逆变器电路结构的分析.52.1 并网逆变器的拓扑.52.2 并网逆变系统/独立供电系统的工作原理.63. 太阳能电池特性及其最大功率跟踪控制.103.1 太阳能电池工作特性.103.2 最大功率跟踪的理论基础.124. 光伏并网逆变器的控制及实现.144.1 并网逆变器的控制目标.144.2 并网逆变器的输出控制模
7、式.144.3 并网逆变器的 SPWM 技术.15结 论.18参考文献.19致 谢.2011. 绪 论1.1 太阳能的利用形式太阳能是当前能源内最关键的一类，其他可再生能源全部源自太阳能，基于广义层面进行分析，其主要涵盖上述众类型的能源。其是目前我们经常使用的能源，值得我们关注，此能源的转化与使用不会受到较大的限制，连续性较强。利用转换设施将此类辐射能转变成热能使用的则是热利用科技，再利用此能源发电的就被叫做热发电，则属于此技术范围；利用设备将其转变成电能的则是光发电科技，此类设备一般使用半导体器件的光伏效应理论维持运作，因此又称太阳能光伏技术。太阳能的利用主要有以下三种形式：1. 太阳能的热
8、利用1) 太阳能热水器；2) 太阳能建筑；3) 太阳能热发电。2. 太阳能的光化学利用此类光化学利用一般叫做: 太阳能光合作用、化学储存、光电化学转换等部分最新研发出的科技，此处被大众所重视的能制氢科技也许是促进大众普遍使用太阳能的重要科技。3. 太阳能的光伏利用其中光伏利用是此领域的关键方式，通常被划分成五部分：独立与并网发电系统等众多不容忽视的系统，后续也会进行详细分析。上述方式要想完成最终转化目标都需要依靠现实生活中出现的光合作用，我们无法直接使用；光热利用因为受到能量传送受限等条件限制，通常只能短距离使用，其中光伏利用主要在此电领域，主要通过电能方式呈现，在储存、传送、通用性等部分具备
9、较大优点，伴随半导体工业的进步，蓄电池费用的减少与使用效率的提升，其方式也会变成关键的应用形式。1.2 太阳能光伏技术的发展因为太阳能光伏发电科技具备的现实作用，在分析开发、产业化生产科技和市场拓展等部分变成全球各国尤其是西方国家抢夺的重点。八十年代之后，即便全球经济开始进入衰退阶段，发展速度减慢，但是与之相关的科技始终保持良好的递增速度。九十年代之后，全球领域内发生供应不足的问题，发展效率变高。1997 年全球太阳电池光伏组件制造 122MW，和上年相比涨幅将近百分之四十，2超过有关学者原本预估。下述详细信息表示当前此科技领域的发展现状：利用改善工艺、扩张规模与延伸市场等方式减少费用，进一步
10、减少综合费用。近期，全球此类组件制造费用逐渐下降三分之一左右，首次降低到三美元/Wp，世界市场价格大概是四美元/Wp。上述走势依旧在延续，预估在二十世纪末可以直接减少到低于二美元/Wp。当前我们普遍使用三类，接下来进行详细分析，其转换效率通常超过 12%。当前，将晶硅材料当做核心的高效以及薄膜电池是分析主体。国外有关学校研究上述电池效率可以超过 24%，美国等西方国家的此类电池效率甚至接近 23%。二十世纪末期澳大利亚某学校和太平洋能源企业共同设计，投入五百万，规划使用几年时间设计出薄膜电池的规模化科技，之后创建二十 MW 制造线。最终研究结果为，生产费用可降低到一澳元/Wp 左右，其发电费用
11、可以和燃煤发电相媲美。上述研究在美国、日本等国家正在开展。111.3 光伏并网发电系统的广阔前景1. 并网发电是太阳能光伏利用的未来主流此类发电主要被划分成离网与并网两个类型。之前，因为太阳电池生产费用始终很高，因此光伏电池大部分使用在无电区域的功率不大的离网人中。然而，此类市场近期出现显著变动，最初从偏远农村区域开始向一般发电领域进发，普及范围不断增大，逐渐从补充能源转移成替代能源。第二届国际光伏会议在二十世纪末在奥地利首都举办。其和光伏应用相关的文章总共超过三百篇，此处并网发电系统超过一百六十篇，占据总数目的51.44%。此类发电系统的高速发展表示太阳能发电技术步入全新的历史时期，具备重要
12、的现实价值，其表示光伏发电从备用能源的位置转移成大能源。112. 并网发电系统在国际上的应用此类系统通常使用在输电线路调峰电站和屋顶光伏系统。当前，有很多西方国家逐渐执行此类光伏发电屋顶规划：日本等诸多国家开始贯彻和执行光伏屋顶规划。逐渐制定众多与之相关的屋顶规划，综合装机超出一百 MW。此处德国西门子太阳能企业在城市创建 1MW 的全球规模庞大的发电屋顶系统。3. 我国目前迫切需要发展光伏并网发电系统即便国内设计研究此类电池开始于一九五八年，我国此领域通过几十年发展，逐渐具有较高的水平与实力。然而，和全球发达国家进行比较，依旧存在明显的缺点和不足。九十年代之前，国内偏远区域的光伏发电市场通常
13、由国家扶贫项目3和支持计划扶持。此后，伴随偏远区域的经济进步与农民效益的提升，偏远区域的光伏发电行业逐渐向商业化进发。依照世界银行/环境组织可再生能源商业化项目准备分析时期的信息可知，国内西部从事太阳能光伏发电系统的多种企业与团体从八十年代的低于十家，到二十世纪末期的五十多家，此处大部分企业将经济效益当做目标。也从一定角度上表示，国内光伏发电科技逐渐具备较高的发展潜力与价值，然而关键技术源自其他国家，此处，太阳能并网发电科技发展时间短暂。 “九五”时期，我国科委逐渐把太阳能屋顶并网发电系统当成重要研究内容，有关公司逐渐我国某些地区创建不同类型的屋顶系统且顺利完成预期任务。国内土地资源充足，人数
14、较多，目前位于经济转型与发展阶段，能源问题更加明显；其次，将近七千万人口居住在无电区域，此技术发展空间较大。此外国内也具备充足的资源，未来并网发电发展空间较大。本文在当前宏观环境中指出，主要目标是研发稳定安全、经济效益高的光伏并网发电系统，为国内此领域的发展奠定良好的基础。1.4 光伏发电系统概述完整的发电系统内部结构框图参考图 1，其通常包含下面多个部分。22 33直流控制系统逆变器负载光伏阵列储能系统图 1 光伏发电系统典型结构框图1. 光伏电池阵列光伏电池是构成此类发电系统的最关键部分。然而此类电池产生的电能不高，此外属于直流电，在大部分时候无法全面达到现实需求。为了得到充足发电量，要把
15、单体光伏电池连接成完整组件，之后通过上述组件搭配成完善的阵列。2. 储能系统太阳能发电系统就是在白天日间有阳光时才可以顺利运作，然而通常来说，大众通常需要在晚上用电，如此系统内就要增加储能模块，把白天所产生的电能存放起来，在晚上使用。3. 逆变器光伏电池阵列产生直流电，然而大部分用电设施通常是交流供电，因此系统内需要逆变单元把其转变成交流电供负载使用，逆变器效率会限制影响到当前整4体效率，所以此类逆变器的控制科技就变成重中之重。4. 直流控制系统在电能从光伏阵列进入到储能单元，之后到逆变单元间的传输与交换时期，为了确保系统效率以及稳定运作，也需要直流控制系统调节与维护整个运作过程，比如最高功率
16、点跟踪控制技科技。52. 并网逆变器电路结构的分析2.1 并网逆变器的拓扑基于并网逆变科技的现实情况与发展走势，详细对比逆变器结构拓扑为，依照输入输出隔离变压器的种类可被划分成三部分，接下来我们进行详细探究。442.1.1 低频环节并网逆变1. 电路结构低频环节并网逆变器结构参考图 2 可知，此具体结构主要包含工频或者高频逆变器等多个部分，上述部分彼此联系，缺一不可。LC滤波器LC太阳能电池或者蓄电池工频或高频逆变器工频变压器滤波器电网图 2 低频环节并网逆变器电路结构2. 拓扑族低频环节并网逆变器可以使用方波、阶梯波合成、脉冲调制等设备来完成。此处拓扑族涵盖半桥式等部分，详情参考图 3。a) 半桥式a) 全桥式图 3 低频并网逆变器拓扑族这部分并网逆变器具备电路结构直接、双向功率流、单级功率转变、效率高等诸多不容忽视的优势。2.1.2 高频环节并网逆变1. 电路结构高频环节并网逆变器电路具体结构参考图 4，其主要包含高频逆变器与变压6器等诸多部分。LC滤波器高频逆变器高频变压器滤波器整流器电网工频逆变桥 图 4 高频环节并网逆变器电路结构2. 拓扑族拓扑族主要包含单管正激式等部分构成
