【正文】 時，蓄電池通過光伏方陣放電，這就需要在方陣中加入防反充二極管，又稱為阻塞二極管。 最大功率點跟蹤控制器。 升降壓變換器。 儲能裝置 在獨立運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲能裝置是必不可少的。但選用鉛蓄電池也有不足之處，鉛蓄電池比較昂貴，初期投資能夠占到整個發(fā)電系統(tǒng)的1/3左右，而鉛蓄電池又是整個系統(tǒng)中較薄弱的環(huán)節(jié)，因此如果管理不當，會使蓄電池提前失效，增加整個系統(tǒng)的運營成本。4)光伏并網發(fā)電系統(tǒng)作為一種分散式發(fā)電系統(tǒng)，對傳統(tǒng)的集中供電系統(tǒng)的電網會產生不良的影響，如諧波污染、孤島效應等。2)實現系統(tǒng)的安全保護要求。4)最大功率的跟蹤。按照輸入直流電源的性質，可以將逆變器分為電流型逆變器和電壓型逆變器，結構如圖31所示。但由于鎖相回路的響應較慢，并網逆變器輸出電壓值不易精確控制，系統(tǒng)可能出現環(huán)流等問題，同樣功率等級的電壓源并聯運行方式不易獲得優(yōu)異性能。采用電壓型逆變主電路，可以同時實現有源濾波和無功補償的控制，在實際中已經得到了廣泛的研究和應用，可以有效的進行光伏發(fā)電、提高供電質量和減少功率損耗，而且可以節(jié)省相應設備的投資。缺點是工頻變壓器體積大，重量重，效率較低。這種方式的優(yōu)點是高頻變壓器體積小，重量輕，大大減小了逆變器的體積和重量。這種方式對逆變器輸出波形要求較高，直流電壓范圍比較小，但是逆變器整機的效率卻比較高， 并進一步降低了成本。要成功實現并網，使光伏并網逆變器在工作時的功率因數接近于1，即要求輸出電流為正弦波且與電網電壓同頻同相，輸出電流的控制方式一般有兩種： 電流滯環(huán)瞬時控制方式和固定開關頻率控制方式。這種方式中，滯環(huán)的寬度對電流的跟蹤性能有較大的影響。這種控制方法與電流滯環(huán)控制的區(qū)別在于從電流誤差信號得到最終控制逆變器的PWM信號的方式不同。固定開關頻率控制方式的特點： (1)跟隨誤差較大；(2)硬件實現相對復雜；(3)輸出電壓中諧波量較少，含有與三角波相同頻率的諧波；(4)開關器件的開關頻率固定的等于三角載波的頻率；圖33固定開關頻率電流控制示意圖 Fixed switching frequency current control schemes3)改進型固定開關頻率控制方式改進型固定開關頻率電流控制方式的控制框圖如圖34所示。系統(tǒng)的控制部分由以FPGA為核心的控制單元完成，另外系統(tǒng)設計了輔助電源為控制電路提供電源。此外，后級DC/AC 電路為了能得到正常的輸入工作電壓，前級的輸出電壓不能太低，而光伏陣列的電壓隨著日照等因素變動較大，其輸出電壓低時若通過Buck電路降壓，則逆變器無法工作，所以不采用Buck電路。光伏陣列輸出的額定直流電壓為之間，通過變換器轉換為DClink的直流電。Boost電路由開關管Q1，二極管D，電感，電容C組成。開關管Q1導通時，等效電路如圖38(a)所示，流過電感L的電流為，在電感未飽和前，電流線性增加，電能以磁能的形式儲存在電感L中。圖38 Boos電路的工作過程 The working process of the Boos circuit根據上述分析，列出工作過程中的關系表達式如下： (31)式中，為開關管的開關周期；為占空比；為開關管的導通時間；為開關管的截止時間。1)電路原理圖光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的逆變器采用單相全橋逆變器結構，其拓撲結構圖如圖39所示。光伏并網發(fā)電系統(tǒng)要求在并網逆變器的輸出側實現功率因數為1，波形為正弦波，輸出電流與網壓同頻同相，其控制策略與一般獨立的電壓型逆變器的控制策略有所不同，如圖39中，每個開關器件上都反并聯一個二極管，起著續(xù)流的作用。第4章 光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的設計逆變部分是整個光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，逆變部分包括：主電路、控制電路和保護電路、驅動電路及輸出濾波電路四部分。開關管MOS管的選擇主要考慮以下幾個方面： 1)電壓容量：在MOS晶體管工作過程中，D、S兩端的電壓峰值不應超過MOS管的最高耐壓值，否則，器件將被過壓擊穿而損壞； 2)電流容量：在MOS管工作時，集電極峰值電流必須處在MOS管開關安全工作區(qū)以內(小于2到3倍額定電流)； 3)散熱要求：MOS管在開關過程中會產生大量的開關損耗而使器件發(fā)熱， 因而在考慮選擇器件時必須綜合考慮裝置的散熱條件。圖41為電流采樣電路圖，足上的電壓經過一個同相比較放大器，得到了檢測出的電壓信號的表達式： (41）式(41)中，為需要檢測的電流，為檢測出的電壓信號。目前傳統(tǒng)的模擬鎖相環(huán)(Analog PLsL．APLL)主要由鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LF) 和壓控振蕩器(VCO)組成。2)同步信號檢測電路設計在進行逆變器輸出電流和電網電壓同步的過程中，FPGA需要采集電網電壓信號的相位，由于FPGA芯片只能采集TTL電平信號，該方波信號和正弦波電壓信號具有相同的過零點，即在電網電壓上升過零點處，方波信號變成高電平。實驗波形圖如圖43所示。FPGA具有高速優(yōu)異的運算功能和功能強大的PWM波發(fā)生模塊，本論文采用軟件編程的方法生成SPWM波。查表法，即離線計算出對應的脈寬數據，寫入EPROM，實際控制時， 由FPGA通過查表和加減運算得到脈寬和間隔時間，以此控制功率器件的開通時間。2)死區(qū)的概念及生成在電機控制和功率電子應用場合中，兩個功率器件(上臂和下臂)被串聯放在一個功率轉換支路中，為避免直通，兩器件的開通周期必須不能重疊，這就需要一對非重疊的PWM輸出來正確的控制這兩個器件。對每一個輸入信號PHx，會產生兩個輸出信號DTPHx和DTPHx， 波形圖如圖45所示。若結溫超過其額定結溫，功率開關器件也會燒壞。由于溫度變化比較慢，故可以在主程序中采用查詢方式進行處理。驅動電路采用IR公司的專用驅動芯片IR2110。相反，濾波參數選的過小，系統(tǒng)中的高頻分量反而起不到很好的抑制，輸出電壓不能滿足波形失真度的要求。濾波電容選得大可以減小波形的THD，但會相應增加電感中的紋波電流， 而濾波電容太小則會影響輸出波形的THD。輔助電源的設計要求1)輸入電壓：50～170V 2)輸出電壓：+15V、．15V、+5V、3)輸出電壓波動小于根據上述的設計要求，實際可用選擇采用采用HV9120芯片進行輔助電源設計。逆變器工作本身會產生很強的電磁干擾，這些干擾通過電磁場輻射形式或通過供電線路耦合至控制系統(tǒng)中，不僅會對周邊的電子設備產生很大的影響， 而且會造成輸出的正弦波形畸變，使電能質量下降，給發(fā)電和供電設備及用戶用電設備帶來嚴重危害。綜合來說，電子電路所受干擾的程度有以下三個方面決定： 1)干擾源的強度； 2)干擾傳播途徑的耦合因素； 3)電子電路的抗干擾能力。采取的措施有： 1)選擇較大的柵極驅動電阻，增加MOSFET的開通和關斷時間； MOSFET集電極、發(fā)射極之間接有吸收電路。它們的吸收能力是用其阻抗特性來表征的。因此，在變壓器的原邊和副邊加吸收電路，抑制了過電壓的同時，也削弱了干擾源。為了防止橋臂發(fā)生直通，在電路中設置了相應的死區(qū)?？梢钥闯?，逆變器輸出的電壓和電流同頻同相，只要保證了并網同步的實現，就可以使逆變器的輸出電流與電網電壓嚴格的同頻同相，達到輸出功率因數為1的目的。這部分軟件設計主要由主程序、同步中斷、定時器T1中斷和定時器T2中斷組成，流程圖如圖48所示。定時器T1中斷主要完成交流電路的采集以及PWM波的輸出，它的中斷周期為。本論文的重點是并網逆變器的研究，主要有以下幾個方面： 1)研究光伏并網逆變器的工作原理及控制策略，分析逆變器系統(tǒng)的應用特點。3)分析了光伏并網發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標較低的主要因素及各因素之間的相互關系。我們目前所作的研究工作僅僅是個開頭， 由于時間有限，作者深深感到本論文的設計中還存在一些尚需解決的問題，現將它們提出： 1)系統(tǒng)的硬件設計還存在一些不合理的地方，系統(tǒng)參數需要進一步的優(yōu)化， 應當根據仿真結果進行相應的修正和改進。29