严冰毕设答辩

1、 光伏发电逆变策略研究明德明德 励志励志 博学博学 笃行笃行陕西理工学院毕业答辩班 级：电气1102姓 名：严冰指导教师：马帅旗老师所在院系：电气工程学院陕西理工学院毕业设计答辩明德 励志 博学 笃行研究背景：研究背景： (1)能源匮乏。目前常规能源的供应量远远跟不上世界经济的发展速度,这就意味着能源的缺口不断张大,另一方面由于资源的分布不均,局部地区已经出现能源危机。据统计,在全球范围内已经发现的石油资源只能够使用40年,而天然气资源也大概只能使用60年,纵然在一些资源将为丰富的地区,其化石资源也只能维持大概百年而己。 (2)温室效应的出现。在使用化石能源的同时会伴随着温室气体的排放,进而产

2、生温室应,影响着局部乃至全球的气候变化。 (3)环境恶化。近年来空气质量不断下降,全国各大城市全年的污染天数也在不断增加, 其中雾霾的出现更是使对人类身体构成了伤害,空气质量的每日监测制度己经实施。所以改善空气质量势在必行。煤、石油等化石能源的使用,总会伴随着硫、氮等有害气体的产生,严重污染大气层。 陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行国内外发展趋势：国内外发展趋势： 国外以德国为主的西方发达国家对低频逆变技术有了很深入的研究,并己将其转化为了生产力。日本的东芝公司和三菱电气,德国的西门子电气公司等在低频逆变技术领域具备较强的技术实力,其研发的产品己经在交流传动装置、变速恒频双馈风力和水

3、力发电系统中得到广泛运用。国外低压并网逆变器已经是较为成熟的市场产品,SMA和Sputnik等公司生产的市场化专用逆变器应用在欧洲光伏市场中。SMA公司的并网型逆变器包含SMC小集中型逆变器,SB组串逆变器和2008年研制成功1MWSC并网逆变器三大类。 国内我国与工业较发达的国家相比,逆变技术所涉及的低频技术起步较晚。因此与发达国家仍然存在许多差距,目前只是处于实验的基础阶段,还需要不断的学习进而从根本上不断提高技术水平。目前国内一些从事双反馈发电控制器研发的公司不管是在研究水平还是在工程开发经验上都远不及国外公司。对于我国来说,振兴民族产业的重要问题是对低价格、高性能的低频逆变技术的开发并

4、加快其产业化进程。这对我国经济发展中也有着重大意义。所以逆变技术不管是在新能源发展还是经济发展中都处于至关重要的地位陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行研究意义研究意义： 进入21世纪以来,各个国家针对经济和社会发展所面对的挑战是不言而喻的,那么怎样才能合理的利用现有的有限能源,在保护环境的前提下继续发展经济已经成为世界性的热点问题。由于目前所使用的能源大部分为有限资源像煤、石油和天然气等等。在不久的将来能源枯竭的问题必然会突显,有限资源的过度利用也加剧了环境的污染速度。 所以光伏发电技术将随着人们对可再生能源的进一步开发变得越来越成熟。这些预期都是对光伏逆变技术未来发展及前景的有力支持

5、 。而光伏逆变技术作为光伏发电中关键的环节，对逆变技术的策略研究就变得相当重要和迫切陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行光伏并网系统的原理及体系结构光伏并网系统的原理及体系结构 ： 光伏发电的基本原理就是在太阳光直射的前提下,光伏阵列通过光生伏打效应产生了电能,并通过充放电控制直接对直流负载进行供电,或者对蓄电池或其他中间储能元件充电,或者由光伏逆变器逆变成交流电输出给交流负载,或者经由并网逆变控制系统逆变后并入公共电网。陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行光伏系统的体系结构光伏系统的体系结构 ：光伏并网发电系统一般由以下几部分组成： 1.

6、 光伏阵列 一个光伏阵列包含两个或两个以上的光伏组件。光伏组件由太阳能电池片群密封而成，功率一般为几瓦、几十瓦或者数百瓦。现在光伏器件的主要应用方式通常是根据负载的需要，将多个光伏组件经过串并联后进行封装构成光伏阵列，就构成了“太阳能发电机。由于用途、规模和种类的不同，光伏组件的结构和状也多种多样。 2.变换器 在光伏并网发电系统中，变换器的作用是把光伏阵列产生的直流电能转换成正弦交流电。变换器可以分为两种，一种是 DC/DC 变换器，一种是 DC/AC 逆变器。直流变换器的作用主要是把光伏阵列产生的电流电压变换成储能系统和逆变器需要的电压等级。陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行3.

7、控制器在光伏并网发电系统中，需要对光伏电池最大功率点跟踪、逆变器输出电流的波形和功率进行控制，以保证并网系统向电网输送的功率与光伏阵列产生的最大功率电能相平衡。控制器的核心器件一般由数字信号处理芯片或者单片机构成，其功能主要有：完成采集直流、交流电压和电流等模拟量，然后进行检测控制；通过软件编程产生脉宽和频率可实时改变的 PWM 信号发送给功率器件驱动板；接受功率器件发送的过流、过压等保护信号，对系统实现自动保护功能。随着数控技术日新月异的发展，数字电路的硬件成本越来越低，数字化控制方式也因此拥有更加广阔的应用前景。陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行光伏并网发电系统的主要控制策略光伏并

8、网发电系统的主要控制策略 :1. 太阳电池的最大功率点跟踪 太阳电池阵列的输出功率与光照辐射量和电池结温有关，且呈现强烈的非线性。最大功率点跟踪控制过程就是对太阳电池最大功率点进行搜索和跟踪，使系统输出最大并网电流，从而实现并网功率的最大化。目前，常用的最大功率点跟踪方法有：电导增量法、扰动观察法、最优梯度法、滞环比较法、模糊逻辑控制法、间歇扫描法、神经网络预测法、实时监控法等等。这些方法各有优缺点和适用环境，有些计算过程复杂，有些对硬件要求较高。在应用中可以根据实际情况和系统要求选用不同的算法。陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行2. 逆变器的控制策略 目前，光伏并网发电逆变器系统中比

9、较常见的控制方法有空间矢量控制脉冲宽度调制(SVPWM 控制)、无差拍控制和重复控制等等。 SVPWM 控制是依据逆变器空间电压(电流)矢量切换来控制逆变器的一种新颖的控制策略，这种控制方法能提高输出电流的波形质量，比 SPWM 控制的直流侧使用效率高。 重复控制技术是一种基于内模原理的控制方法，其原理是把系统部的信号模型植入系统控制器内部以实现高精度反馈控制。重复控制具有很好的鲁棒性，能有效地消除 陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行光伏并网发电系统控制策略的仿真光伏并网发电系统控制策略的仿真 根据理论分析，使用根据理论分析，使用Matlab中得中得Simulink模块建立仿真模型。三

10、相光伏并网模块建立仿真模型。三相光伏并网发电系统整体模型如图所示：发电系统整体模型如图所示： 陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行SVPWM调制模块仿真结构图如图所示：调制模块仿真结构图如图所示：陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行孤岛状态的研究孤岛状态的研究: 为了保证光伏并网发电系统稳定运转，系统必须具备完善的保护措施。光伏并网发电系统系统一般都具备电流、电压、短路和频率监测等常规保护以避免自身故障对系统造成影响，除此之外，系统还需要考虑一种特殊故障状态的应对保护方案，即孤岛状态 孤岛效应的概念: 所谓孤岛是指：电网的一部分，其中同时包括负载和分布式电源，在与电网的其他部分隔开时仍然保持运行的一种状态陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行 具体到光伏并网逆变系统的情况，孤岛效应就是当电网由于故障事故或停电维修等原因停止工作时，光伏并网系统未能即时检测出停电状态并迅速将自身切离电网，而使该系统和周围的负载组成一个不受电力公司掌控的自给供电孤岛的情况陕西理工学院毕业答辩明德 励志 博学 笃行 展望展望 ： 光伏并网发电具有广阔的发展前景，并可以预见其将成为未来能源的主要应用形式之一，但是光伏并网发电相关技术设计面非常广且多，是一项非常庞大复杂的系统工程。所以，对光伏并网发电系统的研究一定