能源發(fā)電中的逆變電源技術(shù)(編輯修改稿)
2025-05-27 06:11 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 化，與擾動(dòng)之前功率值相比，若功率值增加，則表示擾動(dòng)方向正確，可朝同一（ +ΔU ）方向擾動(dòng)；若擾動(dòng)后的功率值小于擾動(dòng)前，則往相反（ ΔU ）方向擾動(dòng)。 37 擾動(dòng)觀察法 38 擾動(dòng)觀察法的優(yōu)點(diǎn)： 模塊化控制回路； 跟蹤法則簡(jiǎn)明，容易實(shí)現(xiàn)； 擾動(dòng)觀察法的缺點(diǎn)： 只能在陣列最大功率點(diǎn)附近振蕩運(yùn)行，導(dǎo)致部分功率損失； 初始值及跟蹤步長(zhǎng)的給定對(duì)跟蹤精度和速度有較大影響。 有時(shí)會(huì)發(fā)生程序在運(yùn)行中的失序（ “ 誤判 ” ）現(xiàn)象。 擾動(dòng)觀察法的特點(diǎn) 39 擾動(dòng)觀察法的誤判 假設(shè)日照下降，則對(duì)應(yīng) Vb的輸出功率可能為 PcPa ，系統(tǒng)會(huì)誤判電壓擾動(dòng)方向錯(cuò)誤，從而控制工作電壓往左移動(dòng)回到 Va點(diǎn)。 如果日照持續(xù)下降，則有可能出現(xiàn)控制系統(tǒng)不斷誤判，使工作電壓不斷往左移動(dòng)。 對(duì)于并網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一方面會(huì)使得并網(wǎng)功率下降，另一方面會(huì)由于直流側(cè)電壓的下降而使得并網(wǎng)電流波形變差，直至停止工作。 對(duì)于這種由于日照影響造成的系統(tǒng)誤判可以通過(guò)加大擾動(dòng)的頻率和減小擾動(dòng)的步長(zhǎng)來(lái)盡可能地消除。 40 電導(dǎo)增量法 IVP ??m a x0???? dVdIVIdVdPVIdVdI ??電導(dǎo)增量法 (Incremental Conductance Algorithm) 也是 MPPT控制常用的算法之一。 通過(guò)太陽(yáng)電池陣列 PV 曲線可知最大值點(diǎn) Pmax 處的斜率為零，所以有： 41 電導(dǎo)增量法 當(dāng) dP/dV=0 ，工作點(diǎn)在最大功率點(diǎn)處； 當(dāng) dP/dV0 ，工作點(diǎn)在最大功率點(diǎn)左邊； 當(dāng) dP/dV0 ，工作點(diǎn)在最大功率點(diǎn)右邊。 光伏電池 PV和 dP/dVV關(guān)系 42 電導(dǎo)增量法的優(yōu)點(diǎn)： 當(dāng)光伏電池上的光照強(qiáng)度產(chǎn)生變化時(shí)，輸出端電壓能平穩(wěn)地追隨其變化，電壓波動(dòng)較擾動(dòng)觀察法小。 電導(dǎo)增量法的缺點(diǎn)： 依賴于高精度的電壓電流檢測(cè)且算法較為復(fù)雜，計(jì)算量大，對(duì)硬件 (尤其是處理器和存儲(chǔ)器 )要求比較高，因而整個(gè)系統(tǒng)的硬件造價(jià)也會(huì)比較高。 電導(dǎo)增量法的特點(diǎn) 43 間歇掃描法基本原理 間歇掃描法實(shí)現(xiàn) MPPT的核心思想是 定時(shí)地掃描 一段 (一般為 ～ )陣列電壓，同時(shí)記錄下不同電壓下對(duì)應(yīng)的陣列電流值，經(jīng)過(guò) 比較不同點(diǎn)的太陽(yáng)能電池陣列的輸出功率 就可以方便地得出最大功率點(diǎn)，而不需要一直處于搜尋狀態(tài)。 在一天的運(yùn)行過(guò)程中，光伏陣列在短時(shí)間內(nèi)的工作點(diǎn)變化不大，根據(jù)太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線，并結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)盼實(shí)際運(yùn)行情況，在較短時(shí)間間隔內(nèi)只在縮小的跟蹤范圍內(nèi)掃描一次； 每隔較長(zhǎng)一段時(shí)間后，才在整個(gè)跟蹤范圍內(nèi)對(duì)各工作點(diǎn)掃描一次。 這樣控制的目的是當(dāng)光照變化不大時(shí)，就延長(zhǎng)掃描間隔時(shí)間，從而進(jìn)一步減少工作點(diǎn)被擾動(dòng)的次數(shù)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)控制性能。 44 間歇掃描法 定 時(shí) 中 斷 開(kāi) 始斷 開(kāi) T 2 , 閉 合 T 1測(cè) 量 V I 特 性比 較 后 獲 得 V m斷 開(kāi) T 1 , 調(diào) 節(jié) T 2返 回45 間歇掃描法的優(yōu)點(diǎn)： 這種方法一般不會(huì)產(chǎn)生振蕩，同時(shí)避免了其它各種方案需要由于搜索振蕩引起的功率損失。在太陽(yáng)電池陣列容易產(chǎn)生遮擋的應(yīng)用中，如光伏建筑、太陽(yáng)能汽車、太陽(yáng)能游艇等，這種MPPT方案具有較高的應(yīng)用價(jià)值。 間歇掃描法的缺點(diǎn)： 需要有連續(xù)輸出的光伏系統(tǒng)中無(wú)法應(yīng)用，如光伏水泵、不可調(diào)度式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)；同時(shí)該方法需要有較大的存儲(chǔ)空間和運(yùn)算能力。 間歇掃描法的特點(diǎn) 46 模糊控制算法 由于日照變化的不確定性、光伏電池陣列的溫度的變化、負(fù)載的變化和光伏電池的 IV曲線的非線性，所以固定光伏電池的最大功率點(diǎn)是隨環(huán)境和負(fù)載的變化而時(shí)刻變化的。針對(duì)這樣的非線性系統(tǒng)，使用模糊控制方法進(jìn)行控制，將會(huì)取得理想的控制效果。 基于模糊集合和模糊算法的模糊理論可以得出一系列的模糊控制規(guī)則，由 DSP十分簡(jiǎn)明地執(zhí)行。該法過(guò)程直觀、簡(jiǎn)單，無(wú)需被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型 ,且設(shè)計(jì)的模糊控制器規(guī)則少。 47 簡(jiǎn)單、直觀，無(wú)需被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型。 使用模糊邏輯控制進(jìn)行光伏系統(tǒng)的 MPPT。具有很好的動(dòng)態(tài)性能和精度。有著十分廣闊的應(yīng)用前景。 模糊控制算法 的特點(diǎn) 48 ? 孤島效應(yīng)是指由于電氣故障、誤操作或自然因素等原因使并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)之間連接的斷路器跳閘時(shí)，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)未能及時(shí)檢測(cè)出停電狀態(tài)并脫離電網(wǎng)，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)和周圍負(fù)載組成一個(gè)電力公司無(wú)法掌控的供電孤島。 49 ? 一般來(lái)說(shuō)，孤島效應(yīng)會(huì)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的設(shè)備和用戶端設(shè)備產(chǎn)生不良影響，主要有： ? 由于并網(wǎng)逆變器一直處于供電狀態(tài)，相連的電網(wǎng)處于帶電狀態(tài)，可能危及電網(wǎng)線路維護(hù)人員的安全。 ? 孤島運(yùn)行的局部電網(wǎng)可能與主電網(wǎng)不同步，因而與主電網(wǎng)再次相連時(shí)可能會(huì)造成很大的浪涌電流，損害電站和電網(wǎng)負(fù)載的用電設(shè)備。 ? 干擾電網(wǎng)的正常合閘。 ? 電網(wǎng)不能控制孤島的電壓和頻率。因此可能造成用戶用電設(shè)備的損壞。 ? 電網(wǎng)必須具備向用戶輸送高質(zhì)量電能的能力，這就要求分散供電電源必須具備防止孤島效應(yīng)發(fā)生的能力。隨著越來(lái)越多的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，孤島效應(yīng)發(fā)生的可能性也在增加，因此解決孤島問(wèn)題尤其的重要。 50 孤島效應(yīng)檢測(cè)技術(shù)一般可分成被動(dòng)式及主動(dòng)式兩類。 被動(dòng)式檢測(cè)：一般是利用監(jiān)測(cè)市電狀態(tài)，如電壓、頻率作為判斷市電是否故障的依據(jù)。 主動(dòng)檢測(cè)法：由電力逆變器定時(shí)產(chǎn)生干擾訊號(hào)，觀察市電是否受到影響以做為判斷依據(jù)，因?yàn)槭须娍梢钥礊槭且粋€(gè)容量無(wú)窮大的電壓源。 51 孤 島 檢 測(cè) 法被 動(dòng) 檢 測(cè) 法 主 動(dòng) 檢 測(cè) 法過(guò) / 欠壓 檢 測(cè)法（ O U R /U U R ）過(guò) / 欠頻 檢 測(cè)法（ O F R /U F R ）相 位 跳變 檢 測(cè)法（ P J D）電 壓 諧波 檢 測(cè)法有 源 頻 率 偏 移法 （ A F D ）滑 差 頻 率 偏 移法 （ S M S ）功 率 擾 動(dòng) 法 頻 率 擾 動(dòng) 法 電 壓 擾 動(dòng) 法正 反 饋 頻 率 漂 移法 （ A F D P F )自 動(dòng) 移 相 檢 測(cè)法 （ A P S ）自 適 應(yīng) 邏 輯 移相 檢 測(cè) 法（ A L P S ）自 適 應(yīng) 正 反 饋功 率 漂 移 檢 測(cè)法 A R P S52 過(guò) /欠頻檢測(cè) 法 是在 PCC點(diǎn)電壓的頻率超過(guò)正常范圍（ f1,f2）時(shí)， 停止逆變器的并網(wǎng)運(yùn)行的一種方法。 其中 f f2為電網(wǎng)頻率正常范圍的上下限。 過(guò) /欠壓檢測(cè)法 過(guò) /欠壓檢測(cè)法是在公共耦合點(diǎn)（ PCC）電壓超出正常范圍（ U1,U2
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