多功能太陽(yáng)光電能并網(wǎng)供電系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-06-12 12:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 lay_3是開啟的。為了方便分析起見，我們將此模式的電路圖重畫于圖6，圖中采用串聯(lián)諧振并聯(lián)負(fù)載的方式，而、分別為諧振電感、電容，則為燈管等效電阻。圖6. 具功因校正功能的倍壓整流型SRPLI電路圖 我們知道在此模式下與僅被作為被動(dòng)開關(guān)組件使用，因此圖6即為一個(gè)具功因校正功能的倍壓整流型串聯(lián)諧振并聯(lián)負(fù)載換流器(SRPLI)電路圖。在此圖中，以電感作為能量緩存器，并取出A、B兩點(diǎn)間的方波電壓作為dither訊號(hào)[8]、[9]。將此高頻的方波訊號(hào)拉到市電輸入側(cè)，將經(jīng)由LC低通濾波器濾波后，而得到近似于弦波的輸入電流，如此即可達(dá)到功因校正的功能。在此電路中，每半周期(秒)的平均輸入功率可以表示如下： (1)其中為開關(guān)切換頻率，為電源頻率，為電源電壓峰值，為電容C上之電壓(直流鏈電壓)，D則為的導(dǎo)通周期。由于可以由總燈管輸出功率決定，因此我們可以由上式求出電感之值?！ 〈送?，藉由與的交互導(dǎo)通，我們可以得到一個(gè)如圖7所示的等效電路圖。由于在較大時(shí)，方波電壓源可以用其基本波來(lái)近似，此時(shí)再利用弦波穩(wěn)態(tài)的相量(Phasor)觀念分析圖7之電路，則燈管電壓及電流可以分別表示如下： (2)及 (3)其中為方波電壓源之基本波。因此燈管輸出功率可以表示成 (4)圖7. SRPLI的等效電路圖五、仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)以上的分析結(jié)果，我們實(shí)際設(shè)計(jì)一個(gè)多功能太陽(yáng)光電能并網(wǎng)供電與照明系統(tǒng)，其中之規(guī)格及重要組件值如下所示： 市電：110V，60Hz， 太陽(yáng)光電板：SOLAREX MAGA SX60 16， 燈管：GE TBX 26W 4 ()， mH，F(xiàn)， H， mH，nF， C=470F，F(xiàn)?！ ♂槍?duì)系統(tǒng)的兩個(gè)操作模式，我們分別進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真及量測(cè)一些重要波形，以下將就這些實(shí)際量測(cè)結(jié)果與計(jì)算機(jī)仿真比較說(shuō)明：A. 電網(wǎng)并聯(lián)供電模式： 圖8為系統(tǒng)之全橋式換流器在閉回路控制下，但不與市電并聯(lián)供電時(shí)(稱之為自立運(yùn)轉(zhuǎn)模式)，其輸出電壓與電流的仿真與實(shí)測(cè)波形。除了輸出電壓在峰值有些許失真，以及輸出電流在零交越處稍稍落后電壓波形外，輸出電壓及電流仍近似60Hz之正弦波，并與仿真結(jié)果十分相近，亦可達(dá)到我們的需求。表1為此情況下，輸出電壓的總諧波失真及奇數(shù)次諧波大小。(a) (50 V/div, 10 A/div, 5 ms/div)(b) (50 V/div, 10 A/div, 5 ms/div)圖8. (a) 系統(tǒng)自立運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸出電壓及電流之仿真波形(b) 系統(tǒng)自立運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸出電壓及電流之實(shí)測(cè)波形表1. 自立運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸出電壓之總諧波失真與奇數(shù)次諧波量測(cè)結(jié)果總諧波失真(THD)%3次諧波%5次諧波%7次諧波%9次諧波%11次諧波%13次諧波% 圖9為本系統(tǒng)與電網(wǎng)并聯(lián)供電時(shí)，輸出電壓與電感電流的量測(cè)結(jié)果。此時(shí)由于與市電并聯(lián)的影響，輸出電壓已被拉到市電的輸出波形，在此情況下我們主要控制輸出電流，使其能追隨市電的弦波電壓；如此一來(lái)，太陽(yáng)光電板將可經(jīng)由全橋式換流器送出實(shí)功率給負(fù)載。系統(tǒng)能依所給予之指令而有不同的輸出電流，因此再配以最大功率追蹤控制，即能隨日照強(qiáng)度而隨時(shí)調(diào)節(jié)輸出電流，達(dá)到最大功率點(diǎn)追蹤的效果。由圖9可以明顯看出輸出電流近似一理想的弦波，由此可以證明本系統(tǒng)確實(shí)可以與市電并聯(lián)供電。此外，我們亦量測(cè)并聯(lián)供電且在重載時(shí)輸出電流的總諧波失真及奇數(shù)次諧波大小，并將其記錄在表2中，其中不論是總諧波失真或各次諧波都很小，這也更進(jìn)一步地證實(shí)了本電路架構(gòu)及控制策略的可行性。(50 V/div, 10 A/div, 5 ms/div)圖9. 操作在電網(wǎng)并聯(lián)供電模式時(shí)，輸出電壓及電流之實(shí)測(cè)波形表2. 操作在電網(wǎng)并聯(lián)供電模式時(shí)，輸出電流之總諧波失真與奇數(shù)次諧波量測(cè)結(jié)果總諧波失真(THD)%3次諧波%5次諧波%7次諧波%9次諧波%11次諧波%13次諧波%B. 功因校正與安定器模式： 如圖10所示，為燈管電壓、電流的仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果。由圖中可以看出兩者十分相近，唯實(shí)測(cè)之燈管電流有些許漣波，乃因燈管之非線性特性所造成。此外，輸入電壓及電流的仿真與實(shí)測(cè)波形則示于圖11。由圖中我們可以發(fā)現(xiàn)電流的高頻漣波極小，且與電壓幾乎沒有相位差，表示此系統(tǒng)具有良好之功率因子及低諧波失真，這由表3中的實(shí)測(cè)結(jié)果也可得到驗(yàn)證。表3中的結(jié)果皆符合IEC 100032要求，
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