【正文】 （36）為了能達到高效功率輸入輸出的目的就要考慮功率因數(shù)，如果功率因數(shù)太低，會向電網(wǎng)中注入諧波和無功分量。為了能夠持續(xù)不斷地向電網(wǎng)提供電能，輸出電流必須與電網(wǎng)電壓同頻率，否則由于頻率導(dǎo)致的相位不斷變換使逆變器不能向電網(wǎng)提供一個穩(wěn)定的功率。當(dāng)逆變器獨立運行時，負載作為本地負載，它的能量由逆變器單獨提供。圖35光伏發(fā)電并網(wǎng)運行電路原理圖光伏發(fā)電并網(wǎng)運行時的電路原理如圖35所示，電網(wǎng)認為是容量無窮大的電壓源，、分別是電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)線路阻抗、電網(wǎng)電流；控制輸出電流的并網(wǎng)逆變器看作是電流源，其輸出電流是，同時此電流也是逆變器輸出電流。以上對多級式逆變器拓撲結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果表明,為了增強承受PV陣列輸出電壓波動的能力、擴大容量,多級式逆變器一般包含兩級或者更多級,通常需要在前級裝設(shè)一個高頻變壓器,提高升壓的比例, 實現(xiàn)必要的隔離。圖34 ( a )、( b ) 所示的兩種拓撲結(jié)構(gòu)的后級為電壓源 型逆變器,而圖34(c)的后級為一個電流源型逆變器,其前級開關(guān)管高頻斬波在電感上得到正半波,后級使用很低的開關(guān)頻率將電感電流調(diào)整為正弦輸出,輸出端省去了交流濾波器,中間省去了電解電容。根據(jù)沖量原理,這些直流脈沖序列所對應(yīng)的是正弦或者半正弦波形。由于該拓撲前后級的開關(guān)管工作頻率都很高,從而導(dǎo)致?lián)p耗較大、成本也很高。高頻DCACDC變流器可將PV陣列輸出的直流電壓變換成可調(diào)的直流電壓；逆變器可將該直流電轉(zhuǎn)換成預(yù)期的交流電壓。該拓撲結(jié)構(gòu)簡化了每一級的控制方法,使得每一級可以專注于各自控 制方法的質(zhì)量和效率。圖33(b)給出了三種多級式變流器(MultipleStage Inverter)拓撲結(jié)構(gòu):DC DCAC、,其中前幾級中通常具備升降壓 或電氣隔離的功能,其前級為 D C D C 變換器,用于實現(xiàn)電壓調(diào)整和M P P T 功能。圖32(b)是把高頻變壓器置于DCDC變換器內(nèi),兩種方式均可實現(xiàn)隔離功能.圖31 工頻變壓器型拓撲結(jié)構(gòu)圖（a）（b）圖32 高頻變壓器的兩種拓撲結(jié)構(gòu)圖按照功率變換的級數(shù)分類,并網(wǎng)逆變器一般可分為單級式( S i n g l e S t a g e I n v e r t e r ) 和多級式(MultipleStage Inverter)兩種拓撲方案,如圖3所示。３系統(tǒng)主電路的設(shè)計和控制方法光伏并網(wǎng)逆變器的具體電路拓撲眾多,一般可按照有無變壓器分類,也可根據(jù)功率變換的級數(shù)來進行分類。但是，串聯(lián)電阻對輸出特性的影響較大，并聯(lián)電阻影響小。還對串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻對轉(zhuǎn)化效率的影響進行了分析。 理想光伏電池的轉(zhuǎn)化效率為 （210） （211）式中，為太陽輻射功率；為填充因子，填充因子是最大功率矩形對矩形的比例，若要得到最大效率，不變時，要使式中分子最大。圖25 不同溫度下特性曲線（S=）圖26 不同溫度下特性曲線（S=）從上圖同樣可知，光伏模塊的輸出電流隨著環(huán)境溫度的增大而略有減少，而短路電壓有所增大。然后，設(shè)置Ｓ端口的電壓為1000Ｖ，對Ｔ輸入端的電壓進行參數(shù)掃描，使其電壓分別從0V增加到75V，步長為25V。圖2３　不同光照強度下－特性曲線（＝２５℃） 圖2４　不同光照強度下－特性曲線（＝２５℃）從上圖可知，隨著光照增強，輸出電流和輸出功率增大，最大功率點的值也越大。首先，設(shè)置T端口的電壓為25V，對S輸入端得電壓進行參數(shù)掃描，使其電壓分別從400V增加到1000V，步長為200V。用表測量模塊端口輸出電壓；然后分別引電壓和電流進乘法器用表顯示模塊功率。表21光伏電池模式參數(shù)表1000建立如圖22所示仿真電路，用PSIM軟件進行仿真驗證。 （29）其中， 根據(jù)以上光伏模塊的數(shù)學(xué)表達式及確定公式中的各個參數(shù)，在PSIM軟件中采用已有的器件模塊直接搭建實現(xiàn)該模型。 （26） （27） （28）其中，、分別為整個光伏模塊的輸出電壓、電流及功率；、分別為光伏模塊中串聯(lián)和并聯(lián)電池個數(shù)；、分別為單個光伏電池的輸出電壓、電流及功率。再考慮整個光伏模塊的模型時,通常要用一些假設(shè)后對實際情況加以簡化。為電池溫度（）；為參考溫度；為電子量（）；為串聯(lián)電阻（）；為并聯(lián)電阻（）；為溫度系數(shù)；為結(jié)理想因子（）；為下電池飽和電流。 （21）其中 （22） （23） （24） （25）式中，為光生電流；為短路電流；為負載電流；為端口電壓；為禁寬帶度電壓（）；為光照強度()。根據(jù)電池的實際特性，為達到工程精度要求，光伏電池的等值電路模型選擇既考慮串聯(lián)電阻，又考慮并聯(lián)電阻較精確的仿真模型，其等效電路模型如圖1所示。此外，還可將若干個光伏電池板根據(jù)負載容量大小要求，再串聯(lián)、并聯(lián)組成較大功率的實際供電裝置，稱之為光伏陣列。封裝前的組合體稱之為光伏電池模塊組件（ｍｏｄｕｌｅ）；而封裝后的薄板盒子稱之為光伏電池組合板（簡稱光伏電池板）。一般不能滿足負載用電的需要，也不便安裝使用，所以通常不直接使用。2光伏電池及其特性單體光伏電池又稱為光伏電池片（cell），是光伏電池的最基本單元。由于光伏陣列的端電壓隨負載和日照強度而變化，因此逆變器必須能在較寬的直流輸入電壓適應(yīng)范圍內(nèi)正常工作，且保證交流輸出電壓的穩(wěn)定。因此，對逆變器的要求通常是：①具有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴格篩選的元器件：具備輸入直流極性反接、交流輸出短路、過熱過載等保護功能。常用的最大功率點跟蹤(MPPT)方法有：定電壓跟蹤法、“上山”法、干擾觀察法及增量電導(dǎo)法。而用電設(shè)備的外殼通過保護線（ＰＥ）與接地點金屬性連接（ＴＮ）。電氣隔離一般采用變壓器。防孤島效應(yīng)的關(guān)鍵是對電網(wǎng)斷電的檢測。依據(jù)IEEE 200929和UL1741標準，所有并網(wǎng)逆變器必須具有防孤島效應(yīng)的功能。小容量低壓系統(tǒng)較多地使用功率場效應(yīng)管（MOSFET），它具有較低的通態(tài)壓降和較高的開關(guān)頻率；但MOSFET隨著電壓升高其通態(tài)電阻增大，因而在高壓大容量系統(tǒng)中一般采用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。影響波形失真度的主要因素之一是逆變器的開關(guān)頻率。 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)逆變器要與電網(wǎng)相連，必須滿足電網(wǎng)電能質(zhì)量、防止孤島效應(yīng)和安全隔離接地3個要求。為了使太陽能大規(guī)模應(yīng)用，太陽能發(fā)電的應(yīng)用趨勢就是由邊遠無電地區(qū)的獨 立供電模式向有電地區(qū)的常規(guī)并網(wǎng)發(fā)電方向發(fā)展，即將太陽能發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)并 聯(lián)。光伏并網(wǎng)發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備仍主要來自進口，面對如此巨大的國內(nèi)需要，發(fā)展具有自我知識產(chǎn)權(quán)的相關(guān)高新技術(shù)，從而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化是刻不容緩的事情。專家預(yù)測太陽電池及相應(yīng)的系統(tǒng)將通過大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電迅速發(fā)展為全球重要產(chǎn)業(yè)。直到90年代，國外發(fā)達國家才掀起了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)的高潮，美國、歐洲、日本等國家已實施了光伏屋頂計劃并取得了一定的成果。并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為光伏發(fā)電的發(fā)展趨勢。易受到諸如時間和季節(jié)的影響。光伏利用的主要形式是光伏發(fā)電，有獨立供電和并網(wǎng)兩種工作方式。太陽能熱發(fā)電隨著技術(shù)的發(fā)展，成本逐漸降低，變得越來越可行。熱利用的主要形式是太陽能熱水器、太陽能建筑以及太陽能熱發(fā)電。太陽能照射在地球上的能量非常巨大，大約４０分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費，特別是太陽能潔凈、取之不盡、用之不竭，所以太陽能能和其它形式的太陽能一起被譽為“人類的理想能源”。符合這兩個條件的主要是可再生能源，包括太陽能、風(fēng)能、生物能等。因此，隨著社會的進步，經(jīng)濟的發(fā)展，人們對能源提出了越來越高的要求，尋找新能源已經(jīng)是當(dāng)前人類面臨的迫切課題。但由于化石燃料的有限性和分布的不均勻性，造成了世界上大部分國家能源供應(yīng)不足，不能滿足經(jīng)濟、社會發(fā)展的需要，并且由于儲存量有限，礦物能源正面臨著枯竭的危險。Unit power factor；Inverter；Park change