【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(dāng)，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(wǎng)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(wǎng)會產(chǎn)生不良的影響，如諧波污染、孤島效應(yīng)等。2)實現(xiàn)系統(tǒng)的安全保護(hù)要求。4)最大功率的跟蹤。按照輸入直流電源的性質(zhì)，可以將逆變器分為電流型逆變器和電壓型逆變器，結(jié)構(gòu)如圖31所示。但由于鎖相回路的響應(yīng)較慢，并網(wǎng)逆變器輸出電壓值不易精確控制，系統(tǒng)可能出現(xiàn)環(huán)流等問題，同樣功率等級的電壓源并聯(lián)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(xiàn)有源濾波和無功補(bǔ)償?shù)目刂疲趯嶋H中已經(jīng)得到了廣泛的研究和應(yīng)用，可以有效的進(jìn)行光伏發(fā)電、提高供電質(zhì)量和減少功率損耗，而且可以節(jié)省相應(yīng)設(shè)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(jī)的效率卻比較高， 并進(jìn)一步降低了成本。要成功實現(xiàn)并網(wǎng)，使光伏并網(wǎng)逆變器在工作時的功率因數(shù)接近于1，即要求輸出電流為正弦波且與電網(wǎng)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(guān)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(guān)頻率控制方式的特點： (1)跟隨誤差較大；(2)硬件實現(xiàn)相對復(fù)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(guān)器件的開關(guān)頻率固定的等于三角載波的頻率；圖33固定開關(guān)頻率電流控制示意圖 Fixed switching frequency current control schemes3)改進(jìn)型固定開關(guān)頻率控制方式改進(jìn)型固定開關(guān)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(shè)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(zhuǎn)換為DClink的直流電。Boost電路由開關(guān)管Q1，二極管D，電感，電容C組成。開關(guān)管Q1導(dǎo)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(jù)上述分析，列出工作過程中的關(guān)系表達(dá)式如下： (31)式中，為開關(guān)管的開關(guān)周期；為占空比；為開關(guān)管的導(dǎo)通時間；為開關(guān)管的截止時間。1)電路原理圖光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的逆變器采用單相全橋逆變器結(jié)構(gòu)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖39所示。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)要求在并網(wǎng)逆變器的輸出側(cè)實現(xiàn)功率因數(shù)為1，波形為正弦波，輸出電流與網(wǎng)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(guān)器件上都反并聯(lián)一個二極管，起著續(xù)流的作用。第4章 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計逆變部分是整個光伏并網(wǎng)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(hù)電路、驅(qū)動電路及輸出濾波電路四部分。開關(guān)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(yīng)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(guān)安全工作區(qū)以內(nèi)(小于2到3倍額定電流)； 3)散熱要求：MOS管在開關(guān)過程中會產(chǎn)生大量的開關(guān)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(jīng)過一個同相比較放大器，得到了檢測出的電壓信號的表達(dá)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(shè)計在進(jìn)行逆變器輸出電流和電網(wǎng)電壓同步的過程中，F(xiàn)PGA需要采集電網(wǎng)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(wǎng)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(qiáng)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(yīng)的脈寬數(shù)據(jù)，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(jī)控制和功率電子應(yīng)用場合中，兩個功率器件(上臂和下臂)被串聯(lián)放在一個功率轉(zhuǎn)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(chǎn)生兩個輸出信號DTPHx和DTPHx， 波形圖如圖45所示。若結(jié)溫超過其額定結(jié)溫，功率開關(guān)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(jìn)行處理。驅(qū)動電路采用IR公司的專用驅(qū)動芯片IR2110。相反，濾波參數(shù)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(yīng)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(shè)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(jù)上述的設(shè)計要求，實際可用選擇采用采用HV9120芯片進(jìn)行輔助電源設(shè)計。逆變器工作本身會產(chǎn)生很強(qiáng)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(shè)備產(chǎn)生很大的影響， 而且會造成輸出的正弦波形畸變，使電能質(zhì)量下降，給發(fā)電和供電設(shè)備及用戶用電設(shè)備帶來嚴(yán)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(qiáng)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(qū)動電阻，增加MOSFET的開通和關(guān)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(shè)置了相應(yīng)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(wǎng)同步的實現(xiàn)，就可以使逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓嚴(yán)格的同頻同相，達(dá)到輸出功率因數(shù)為1的目的。這部分軟件設(shè)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(wǎng)逆變器的研究，主要有以下幾個方面： 1)研究光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理及控制策略，分析逆變器系統(tǒng)的應(yīng)用特點。3)分析了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)較低的主要因素及各因素之間的相互關(guān)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(shè)計中還存在一些尚需解決的問題，現(xiàn)將它們提出： 1)系統(tǒng)的硬件設(shè)計還存在一些不合理的地方，系統(tǒng)參數(shù)需要進(jìn)一步的優(yōu)化， 應(yīng)當(dāng)根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的修正和改進(jìn)。29