光伏发电PV2资料

1、光伏发电系统构成Array控制器蓄电池逆变器交流(jioli)负载直流负载(fzi)组件串联：要求各组件具有相同电流容量，输出电压为各组件之和组件并联：各组件具有相同电压输出，阵列输出电流为各族简直和一个电池额定电压0.45V，一个板由3640个电池串联，总输出1618V，可为12V蓄电池充电英利产品：每个电池输出电流8A，电压0.5V，一个组件由60个电池串联，总输出30V，240W共三十三页阵列(zhn li)组成各板串联后再并联依据：逆变器工作点电压和电流与电池板最大功率(gngl)点电压和电流相匹配原则构建350V，20A光伏阵列20个最大工作点电压为17.5V组件串联，（每个组件容量

2、120W或75W）构成工作点电压350V；（1）3列20组串联、容量120W组件并联120/17.5=6.8A 6.8*3=20.4A（2）5列20组串联，容量为75W组件并联75/17.5=4.28A 4.28*5=21.2A二极管：（1）屏蔽蓄电池或逆变器向光伏电池送电；（2）串联组件上并联二极管，某组件被遮挡不影响别的组件；（3）每串中串联二极管，在并联，防止某串遮挡而影响其他，隔离二极管（4）稳压管：在阵列终端共三十三页阵列(zhn li)安装1、入射角：尽量小，光线准直入射阵列2、倾角：需每个季度调整倾角，通常在当地纬度加5度3、一年调整两次，春分当地倾角减11度45分，秋分开始当地

3、纬度+11度45分4、方位角：太阳偏离东西方向的角度，太阳每小时移动(ydng)15度24分，24小时移动360度。5、正南方确定：立竿见影，最短的杆影对应的太阳方向为正南固定安装阵列，接收能量因子2/=0.637，即损失约36.3的能量。昼夜变化影响因子：0.5赤道上无云遮挡太阳辐射1kw/m2，则当地1m2的阵列一天接收太阳辐射占地计算：以多晶硅15%效率计算，电池板150W p/m2，+支架+安装倾角等， 折算为 100W p/m2， 1MW阵列占地10000m2 =15亩电池板功率选择：用电最大负荷、平均最大日用电，当地四季平均日照。再考虑备用电源，逆变器。共三十三页太阳跟踪系统对光伏

4、系统影响：1、25度角入射阵列比垂直入射输出(shch)降低10%2、 理想跟踪系统提高能量收集效率30%已上 聚光40倍的系统，0.5度跟踪偏差 输出效率下降10%； 跟踪偏差大于5.5度 聚光点偏离电池，输出功率降为零双轴跟踪(gnzng)系统1、东西水平轴跟踪系统；2、南北水平轴跟踪系统3、极轴跟踪系统：组件平面的方位角0，倾斜角=当地纬度，在极轴上的阵列以地球自转角速度转动（15度/h）单轴跟踪系统1、水平轴跟踪系统：阵列绕垂直轴改变方位角，绕水平轴改变仰角，跟踪太阳高度2、赤道轴跟踪系统：平行于天轴（地轴）极轴，平行于天赤道的赤纬轴。极轴成南北向，倾角成当地纬度；调整水平面=等于太阳

5、赤纬度；阵列对准太阳，以15度/h绕极轴转动共三十三页负载特性接入负载要求：要严格计算和限制(xinzh)接入的负载；选用节能型负载；合理安排用电负载评估：1、静态评估：实际额定电流、电压、额定有功(yu n)功率、额定无功功率、日耗电2、动态评估：负载实际用电时间特性、负载启动特性、负载动态频率特性最大功率点匹配：使负载工作点=阵列最大工作点，阵列输出最大阻性负载：伏安特性为电阻特性感性负载：电阻与电感组合，开关时有感应引起的浪涌电流容性负载：电阻与电容组合，开关时有充放电的时间延续负载实际耗电：一般额定总负载功率发电系统额定功率（负载不是同时工作）负载动态特性：负载启动特性产生的浪涌电流对

6、系统产生冲击共三十三页变换器直流变换器：将直流电压电流(dinli)不同等级的电流(dinli)电压交流变换器（逆变器）：直流交流共三十三页离网系统Array工作(gngzu)点控制器电源(dinyun)变换器负载蓄电池户用光伏系统：几十几百瓦，白天发电蓄电，夜晚用电小型系统独立光伏电站：阵列、蓄电池、变换器、能量管理器、配电、输电系统白天蓄电池充电，负载供电；夜晚，蓄电池逆向放电，实现对负载供电能量管理器：实现同时给多个负载用电与蓄电池充电之间能量分配；可调节负载：为匹配阵列的最大功率点，负载中有可调节性负载（蓄电池充电负荷，变频器带动的光伏泵）共三十三页光伏照明(zhomng)系统光伏+储

7、能(ch nn)系统：白天光伏电池对蓄电池充电储能(ch nn)，夜晚蓄电池对用电器释放能量光伏照明系统：输出照明系统的额定电压不是固定的220V，具体视负载而定升压电路：将蓄电池电压升到220V市电光伏工作点控制：最大功率点跟踪控制（MPPT）：需芯片实时跟踪和控制光伏电池输出率点恒电压工作点控制（CVT）：只需模拟电路控制输出电压工作点MPPT较CVT复杂，但CVT比MPPT多损失5-10%的功率。高压气体放电照明系统：150W、250W、400W，直流生压电路、高频逆变电路、电子镇流与起辉电路蓄电池充电策略：合适的充电方法可以延长电池寿命，提高充电效率考虑电压温度系数CT，蓄电池浮充电压

8、：Up=Up0+（T-T0）CT蓄电池要选择通常达不到浮充，在快充阶段的容量，每日放电深度4050%共三十三页光伏水泵光伏发电(fdin)系统变频器调节功率(gngl)平衡水泵系统蓄电池变频器：1、光伏发电较高时，控制水泵在高速运行，较低时，水泵低速运行2、实现光伏发电最大功率点跟踪与控制3、阵列最大工作点电压=变频器额定直流工作电压蓄电池+光伏电池选择1、蓄电池+光伏电池容量较大，早晚时段放电，中午充电2、蓄电池+光伏电池容量略小，中午不能充电，蓄电池作为电源稳定器和光能存储器扬水充电充电扬水充电扬水10:0016:0018:008:00功率2500w500w共三十三页风-光互补发电系统风力

9、(fngl)发电光伏发电(fdin)风能能量密度较高，风能风速3，空气密度夜间风力大，补充光伏发电不足，运行稳定性差，白天发电，补充风力较小，较稳定能源稳定的用电负载光伏发电风力发电蓄电池燃气发电机设计原则1、充分调研风能-光能资源资源评估2、适当选择蓄电池和燃气电机容量负载评估3、运行及供电方式，要考虑系统可维护性控制及管理策略共三十三页GSDAS控制器GSDAS控制器DA/ADDASGSDAS逆变器DAS充放电控制器蓄电池组负载数据采集风力发电机柴油发电同步发电(fdin)机风光互补发电(fdin)系统数据采集(cij)系统DAS共三十三页并网系统不用考虑负载供电稳定性；光伏电池运行(yn

10、xng)在最大功率点；省略储能蓄电池组成：光伏阵列、逆变器、控制器控制(kngzh)器：控制(kngzh)跟踪阵列最大功率点；控制(kngzh)逆变器并网电流波形与功率；控制(kngzh)电网转送功率与阵列最大功率平衡ArrayMPPTDC/DC convertor DriverPWM ControlPTReactor共三十三页并网电抗器调节(tioji)阵列输出电流变化，电感L越大，系统输出电流变化越小共三十三页并网(bn wn)逆变器idc采用桥式电路(dinl)，输出并入电网调节桥式电路输出相位与幅度，送出有功电流，实现并网uacLC电感，电容调节输出电流波形电流（压）源逆变器共三十三页

11、并网控制策略最大功率点控制Maximum power point tracking (MPPT)实时控制系统工作状态，跟踪阵列最大功率点，实现最大输出功率波形跟踪和控制波形跟踪PWM，将阵列电流跟踪电网参考(cnko)电流，控制电流波形变化接入保护防止线路故障与功率失稳，阵列影响电网，电网影响阵列；低压保护、过压保护、低频保护、过频保护、过流保护、孤岛保护共三十三页孤岛效应阵列(zhn li)与电网的链接断开后，逆变器失去电网的参考电压，光伏阵列成为孤岛，之后再接通时可能产生功率失配使连接变得复杂孤岛( do)检测功率调节器检测孤岛效应，并实现电压的自动调整有功无功综合控制当逆变器只向电网输出

12、有用功率而无无用功率注入，恶化交流系统的功率因数瞬时无功补偿理论；扰动器补偿：增加一个扰动器，产生不同于逆变器输出的偏离，同时输出到电网，即有无功功率注入网络共三十三页能量(nngling)管理控制光伏阵列(zhn li)在最大功率点（MPP）出运行；在离网系统中，对蓄电池的充放电进行管理预测负载情况；评估光伏综合系统电池状态；实现光伏电力在蓄电池和多种负载间的合理调配负荷调控电器性负荷：照明、多种电子产品电动机动力负荷：通过调压和供电频率调节，具有变频器的光伏水泵，变频器具有DC/AC 性能，光伏系统直接供其直流。变频器采用调频的方式调节交流负荷蓄电池充电负荷调节负载时刻调节电流实现电池板的

13、最大功率点匹配共三十三页硅光伏电池输出共三十三页阵列输出特性在忽略光电池分布(fnb)效应；照射不均产生的温度梯度；阴影遮挡；遮挡造成的恒流条件下对输出电压的限制U输出功率PU输出电流I高压区，电流(dinli)很小，内阻大，具有恒压源特性低压区，电流很大，内阻小，具有恒流源特性电压源和电流源的交点处就是功率最大点光伏电池作为电压源可接电压型负载，作为电流源可接电流型负载不同照度不同照度共三十三页温度影响UUIP当温度升高系统开路电压下降(xijing)短路电流则略有升高当温度(wnd)升高系统最大功率下降共三十三页功率点控制不同(b tn)光照的电流UIPmL不同(b tn)照度下，阵列最大

14、功率点在Um线上Um负载特性曲线L与阵列特性曲线交点负载工作点工作点与最大功率点差阻抗失配引起的功率损失工作点接近最大功率点阻抗匹配CVT（constant voltage tracking)恒电压控制采用阻抗变换，使工作点电压保持在Um附近，输出功率为最大功率直接匹配与CVT的功率差值=负载线与最大功率点曲线线之间面积CVT不足阵列温度升高，最大功率点移动，输出功率产生较大功率损失负载线最大功率点线负载工作点要接近最大功率，输出最大共三十三页MPPT（最大功率点跟踪）12L2L1BAAB系统运行在最大功率(gngl)点A当阵列特性曲线由12为保持最大输出，负载特性也应由L1 L2，使系统仍运

15、行在最大功率点B处UIMPPT：当最大功率点变化后，跟踪变化使工作(gngzu)点也相应变化CVT可以很好的控制输出电压波动MPPT能有效地提升输出功率实验得到MPPT较CVT能提高9%的输出能量共三十三页MPPT稳态特性采用一阶差分，对阵列(zhn li)输出电压电流采样共三十三页检测电压及线路电流开始NYNYMPPT算法(sun f)共三十三页MPPT动态特性MTTP算法轨迹在最大功率(gngl)点附近摆动UIPmUm电压型逆变器功率恒定特性：输入电压降低时，电流增大，使功率稳定不利：导致阵列(zhn li)在低电压下，电流源区域成为不稳定工作区ACBA点为最大功率点，当光照，等功率点有B

16、和C当有干扰使功率有减小变化时 C点电压电流，但电流变化电压变化，补偿功率减小。回到干扰前状态 B点是稳定工作区MPPT能自主动态寻优，但在电压型逆变器负载，低电压稳定性较差共三十三页改进MPPTVoltage variety speed limited MPPT 电压受限MPPT VVSL-MPPT 结合CVT的MPPT算法，改进MPPT 对阵列电压变化速率进行监控，控制阵列端电压在一定范围变化，防止(fngzh)崩溃VVSL-MPPT算法(sun f)控制模型由PSIM6.0仿真软件进行系统仿真，光照降低阵列端电压突变变步长减轻负载共三十三页 干扰(gnro)观测法Perturb & ob

17、serve algorithms系统周期性用小步长改变阵列输出，方向可加可减干扰比较干扰周期前后(qinhu)的输出功率，确定下一周期干扰方向功率，干扰方向不变。功率，干扰反向工作点在最大功率点附近往复，步长大跟踪快NY在最大功率点附近振荡；步长对精度和速度影响；共三十三页电导(din do)增量法Incremental conductance当输出电导(din do)的变化=负的输出电导，输出功率最大开始结束NYYYYNNNNY控制精度响应速度较高；对硬件要求高共三十三页模糊(m hu)逻辑控制fuzzy logic control开始(kish)结束采用DSP执行；可对多个因素综合考虑确定

18、模糊控制器的输入和输出变量归纳总结模糊控制器控制规则确定模糊化和逆模糊化方法选择域并确定参数共三十三页实现MPPT方法滞环比较法光照强度快速变化时并不跟随快速移动工作(gngzu)点只是等光照稳定后再跟踪到最大功率点减少干扰观测法中误判和扰动误差最优梯度法gradient method基于(jy)多维无约束最优化问题的数值计算选取目标函数的负（或正）梯度方向作为每一步迭代的跟踪方向逐步逼近函数最值共三十三页并网发电拓扑单级式并网逆变器拓扑(tu p)bi-directional fly-back inverter在一个功率变换环节实现：升压、最大功率点跟踪、逆变、阵列与电网电隔离缺点：电网频率50Hz，电池母线电容(dinrng)100Hz纹波电压较大， 减小纹波就需要更大母线电容阵列UoutGridUinNsecNpnC共三十三页两级式并网逆变器拓扑(tu p)阵列(zhn li)逆变电路DC/DC谐振变换器分为软开关DC/DC变换和自换相或电网换相逆变两级DC/DC变换后直流母线并联一电容可实现能量解耦多级式并网逆变器拓扑多级拓扑增加并网逆变器复杂度提高成本可以实现多种功能：逆变桥低压开关频率；DC/DC变换正弦半波直流输出；光伏电池与电网间能量解耦等降低能量损耗实现最大功率点跟踪共三十三页内容摘要光伏发电系统构成。（2）串联组件上