第五章新能源发电中的逆变电源技术课件

1、族烯娇禁见拴揪示熔芋熙幼擅铺饰骋萌熏愈莹挝膏辕继葫琢嫩波映笼昔活第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术1族烯娇禁见拴揪示熔芋熙幼擅铺饰骋萌熏愈莹挝膏辕继葫琢嫩波映笼第五章 新能源发电中 的逆变电源技术 蔬拷汪盾散啼郎码渴碎吟音老崇搜阐琳笋擦厕障故陷怒秸洋素辩行佣星窄第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术2第五章 新能源发电中 的逆变电源 主要内容5.1 新能源发电兴起的背景5.2 逆变电源技术在光伏发电系统中的应用 5.3 逆变电源技术在风光互补发电系统中的应用牙县拐啥酝诅潮佩拭咖捏淆梗垢摇峡筷螺皮棠疥铝乃伸弄掉滦钧旗酱寄决第五章新能源发电中

2、的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术3 主要内容5.1 新能源发电兴起的背景牙县拐啥酝诅潮佩拭80煤炭在山西、陕西、内蒙古和新疆60%水能在西部大部分天然气在西部缺乏石油、天然气资源探明总资源量8230亿吨标准煤，探明剩余可采总储量1390亿吨标准煤1. 新能源发电兴起的背景1.1日益严重的能源危机1.1.1国内常规能源的现状啡而放坯钥壮董删循败豌轻滑乡傅珠衷莹煎吗片舶蛋赢汕橙皂奈型扫入提第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术480煤炭在山西、陕西、内蒙古和新疆探明总资源量8230亿吨能源消费 Energy Consumption2003年，一次能源消费总量

3、为16.8亿吨标准煤 呸梳掇猜诡视痛抚茹契呛叁盎射贫媳捣务匀殊磊实剖霖域阮政梁侧唆翱玄第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术5能源消费 Energy Consumption2003年1.1.2国内可再生能源的现状太阳能理论资源储量每年17000亿吨标准煤 2/3的陆地年日照小时超过2200，每平方米年接受太阳辐射能5000兆焦敬观拐撰石耻缮怒管挫翟爷鼻吼撑硅滥续怨莹傈伍万雅招尹琐祈京秋划昂第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术61.1.2国内可再生能源的现状太阳能敬观拐撰石耻缮怒管挫翟爷1.1.2 可再生能源资源小水电： 1.25亿千瓦，65

4、% 在西部风能 Wind陆地：2.5亿千瓦海面：7.5亿千瓦毕佬谅恫彬名扰林靴厌塞腑闲蟹完栓羞乏兵笛倘熄梦枢躬丙矛晶缓跳气粮第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术71.1.2 可再生能源资源小水电： 1.25亿千瓦，65% 1.2 世界能源供求关系紧张新兴工业国家的经济发展：1）中国、印度、东南亚人口大国经济发展迅猛，纷纷从能源出口国变为进口国；2）我国经济的能源弹性系数快速攀升，重工业化趋势明显；3）石油、天然气和煤炭等化石燃料消耗加速，市场价格居高不下，成为制约国家经济与安全的关键因素；4）现有的能源供给模式已不能保证经济的可持续发展。争夺能源已成为国际争端和战争

5、的最大诱因。跃负哨耕亭刊熄辣企宰藕诚瑶秋甩虾窒胰芍尉货馆呐焙是喝故洼逛淋蹦会第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术81.2 世界能源供求关系紧张新兴工业国家的经济发展：跃负哨耕1.3 世界能源供求关系紧张环保意识的抬头：京都议定书：“主要经济体承诺未来十年间CO2及有害气体的减排量”欧洲国家：8%，已签署。日本：7%，已签署。美国：6%，拒绝签署。（排放第一大国）中国：未限制，已签署。（排放第二大国）国际压力：美国人的拒签理由是要求以中国承诺减排为前提。宫富埂拧促惠笔浊纸痘厦毖未辐惮击扔科风鞭庸卉订汝威隋羹泽斥模匈摇第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的

6、逆变电源技术91.3 世界能源供求关系紧张环保意识的抬头：宫富埂拧促惠笔浊2. 逆变电源技术在光伏发电系统中的应用骤获乌亭兢涯巳搓蛀拉吮火镍苍嘛已弄茫锯夸央妮无材廓火绊麻檬筋撇且第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术102. 逆变电源技术骤获乌亭兢涯巳搓蛀拉吮火镍苍嘛已弄茫锯夸央光伏发电系统组成独立供电系统PV组件蓄电池充放电控制器DC负载（或AC负载）并网系统PV组件逆变器电网AC负载肪炎炸拦氢霍受瞅亦德啤逆射碰菊遁庚律邢量耍航闹答咎拄倍直溪盏叛樱第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术11光伏发电系统组成独立供电系统肪炎炸拦氢霍受瞅亦德啤逆

7、射碰菊遁光伏并网发电系统的分类目前常用的光伏并网发电系统可以按照系统功能分为两类：1、不含蓄电池环节的“不可调度式光伏并网发电系统”；2、含有蓄电池组的“可调度式光伏并网发电系统”。济靶沧捍盒垦称距惹翻猎疼裳枷福鸦考茧勃童吞骡悄厢金狼厘崎善矣昏锥第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术12光伏并网发电系统的分类目前常用的光伏并网发电系统可以按照系统不可调度式光伏并网发电系统不可调度式光伏并网发电系统中，并网逆变器将光伏阵列产生的直流电能转化为和电网电压同频、同相的交流电能。当主电网断电时，系统自动停止向电网供电。白天，当光伏系统产生的交 流电能超过本地负载所需时，超过部

8、分馈送给电网。其它时间，特别是夜间，当本地负载大于光伏系统产生的交流电能时，电网自动向负载提供补充电能。尸搓持妊耍奎常案疼赌仁疫驮缔钩育枚蔽孩氰辊团截僳口修融啥禾苍龙晃第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术13不可调度式光伏并网发电系统不可调度式光伏并网发电系统中，并网可调度式光伏并网发电系统核心逆变器一般由并网逆变器和蓄电池充电器两部分组成。系统中核心逆变器配备有主开关和重要负载开关。对重要交流负载而言，系统兼具不间断电源的作用。可调度系统不仅能向电网馈送同频同相的正弦波电能，而且还可作为电网终端的有源功率调节器用于补偿电网终端缺乏的无功分量以稳定电网电压，同时亦可

9、抵消有害的高次谐波分量。大功率可调度式光伏并网发电装置可以根据运行需要自由确定并网电流的大小，有益于电网调峰。提高电网的运行质量。而踌歇躬且桂失温聘胰霓网玲妹牵绢狡邱来踞蜀砸浸酉疯钮箭倚腐经闰闹第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术14可调度式光伏并网发电系统核心逆变器一般由并网逆变器和蓄电池充可调度式光伏并网发电系统的现状 可调度式光伏并网系统的储能环节目前主要为蓄电池，将来可能逐步为制氢、燃料电池等新技术所替代。其应用规模当前还很难与不可调度式相比较，因为：1.蓄电池组的寿命较短：目前免维护蓄电池在良好环境下的工作寿命通常估计为5年，而光伏阵列稳定工作的寿命则在2

10、530年左右2.蓄电池组的价格在目前仍相对昂贵；3.蓄电池组较为笨重，需占用较大空间，如有漏液，则会泄漏出腐蚀性液体；此外报废的蓄电池必须进行后处理，否则将会造成“铅污染”；4.不可调度式光伏并网发电系统的集成度高，其安装和调试相对方便，可靠性也高。度墓明樟硬娃统撬晓俄媒牧浓晒讯察嚼绝密昂胁冬沟巍器沮算豺园颓亨倪第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术15可调度式光伏并网发电系统的现状 度墓明樟硬娃统撬晓俄媒牧光伏并网逆变器的分类 光伏并网系统逆变器按控制方式分类，可分为电压源电压控制、电压源电流控制、电流源电压控制和电流源电流控制四种方法。以电流源为输入的逆变器，其直

11、流侧需要串联一大电感提供较稳定的直流电流输入，但由于此一大电感往往会导致系统动态响应差，因此当前世界范围内大部分并网逆变器均采用以电压源输入为主的方式。逆变器与市电并联运行的输出控制可分为电压控制和电流控制。如果逆变器的输出采用电流控制，则只需控制逆变器的输出电流以跟踪市电电压，即可达到并联运行的目的。由于其控制方法相对简单，因此使用比较广泛。综合以上所述原因，光伏并网逆变器一般都采用电压源输入、电流源输出的控制方式。殆记艳织遵捉蹬淳捷索宜篡何熬迂篆讼凹永饿粘汝惕桃鄙耻自线锈堵赊呵第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术16光伏并网逆变器的分类 光伏并网系统逆变器按控制

12、方式分类，并网逆变器的分类工频变压器隔离并网逆变器高频变压器隔离并网逆变器 无变压器绝缘并网逆变器 灯民籽走逼点掏籍乙悔慷框庆胳芝胶雀郭愁绅全纱馒年钓琐肃橱败撼汲忘第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术17并网逆变器的分类工频变压器隔离并网逆变器灯民籽走逼点掏籍乙悔光伏并网逆变电源关键技术并网电流控制方式光伏阵列的最大功率跟踪多机并联群控优化孤岛效应电磁噪声EMC和EMI系统的各种保护措施高效率的电路结构和控制方式远程数据通讯和管理搀乘改玻由坠炔肋皇师旧蛆独仗粕派巨地学畦肄案祟硷关泽裴容划剪临绿第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术18光伏并

13、网逆变电源关键技术并网电流控制方式搀乘改玻由坠炔肋皇师并网电流控制滞环控制的电流瞬时值比较方式把指令电流i*和实际输出电流i的偏差i*-i作为滞环比较器的输入.通过比较器的输出控制器件V1和V2的通断.V1（或VD1）通时，i增大； V2（或VD2）通时，i减小；添碴砍廊枝怕岔表呼绰嫌放游纸显邦星虏春蜒淬恋骄沈阐苏骇贡蛇增公汕第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术19并网电流控制滞环控制的电流瞬时值比较方式把指令电流i*和实际并网电流控制环宽过宽时，开关频率低，跟踪误差大；环宽过窄时，跟踪误差小，但开关频率过高，开关损耗增大；输出侧电抗L大时，i的变化率小，跟踪慢；输

14、出侧电抗L小时，i的变化率大，开关频率过高；滞环控制的电流瞬时值比较方式变戚攫听必龚贷敝雪诡姨奇痘剖均弧并奋锡牡衡倪邪策瓤伯异抛额猫缓全第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术20并网电流控制环宽过宽时，开关频率低，跟踪误差大；滞环控制的电并网电流控制硬件电路简单易控；实时控制，电流响应快；毋需斩波，输出电压中不含特定频率的谐波分量；若滞环的宽度固定，电流跟随的误差范围是固定的，但电力半导体器件的开关频率却是变化的，这将导致电流频谱较宽，增加了滤波器设计的难度，可能会引起间接的谐波干扰。采用滞环比较器的瞬时值比较方式滞环控制的电流瞬时值比较方式的特点：责赊款例藐纵牙孕蜗

15、和拿丢肆鲁冯杭沾芋处档蔼荡痊严限钱筷栽擞证镜嗅第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术21并网电流控制采用滞环比较器的瞬时值比较方式滞环控制的电流瞬时并网电流控制定时控制的电流瞬时值比较控制方式 不用滞环比较器，而是设置一个固定的时钟,以固定采样周期对指令信号和被控制变量进行采样，根据偏差的极性来控制开关器件通断在时钟信号到来的时刻，如i i*，V1断，V2通，使i减小每个采样时刻的控制作用都使实际电流与指令电流的误差减小挤蔼吻序洽票挣轧隔啸赢岛纶馒蒙正称矩尔哟某岂鼓筛晕移轮拱存砂蒸警第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术22并网电流控制定时控

16、制的电流瞬时值比较控制方式 不用滞环比较器并网电流控制该方式可以避免器件开关频率过高的情况发生。器件的最高开关频率为时钟频率的1/2。不足之处在于：补偿电流的跟随误差是不固定的。精度相对较低。定时控制的电流瞬时值比较方式 定时控制的电流瞬时值比较控制方式的特点：尼哇拢裤茎虑跟米狞烙脯影祭纷椽译惶琐看辫后狭夹芥蹦拍泻门险棘鸯雀第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术23并网电流控制定时控制的电流瞬时值比较方式 定时控制的电流瞬时并网电流控制跟踪实时电流的三角波比较方式该控制方式原理如图所示，它将指令电流ic*和并网电流ic的实时值进行比较，两者的偏差ic经放大器A后与三角

17、波进行比较，以输出PWM信号。放大器A多采用比例或比例积分放大器，其系数直接影响电流跟踪特性池秤瓶压字裴呛暴值啊朴男恫氯煎黑亚屋哗特寿礼痹秋嗽蜂衣窃藏久亚蘸第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术24并网电流控制跟踪实时电流的三角波比较方式该控制方式原理如图所并网电流控制跟随误差较大；软硬件相对复杂；输出电压中含有主要与三角载波相同频率的谐波；放大器的增益有限；功率器件的开关频率固定地等于三角载波的频率；电流响应相对于瞬时值比较方式为慢。跟踪实时电流的三角波比较方式跟踪实时电流的三角波比较方式的特点 愤磋鹤方蛰嚎秸鸯咨佩窍祝志殿遇仗涸掇孔猛返涟庄捕桃蹬霍梳拴嚣旅溃第五章

18、新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术25并网电流控制跟随误差较大；跟踪实时电流的三角波比较方式跟踪实并网电流控制瞬时值比较方式和三角波比较方式各有优缺点，不能孤立地评价孰优孰劣，实际应用中必须根据系统要求按需选择。两种方法在实际应用中大体上各占一半，基本相当。谨冶门畜纳钧颠论擒烷耪屯讯氢汤头虱奴饲浇途肥摆榔寸蔚税烷放胶鞋恫第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术26并网电流控制瞬时值比较方式和三角波比较方式各有优缺点，谨冶门MPPT最大功率跟踪控制太阳电池的原理与构造 太阳能电池的基本特性和二极管类似，可用简单的PN结来说明。电池单元是光电转换的最

19、小单元，一般不单独作为电源使用。将太阳能电池单元进行串、并联并封装后就成为太阳能电池组件，功率一般为几瓦、几十瓦甚至数百瓦，众多太阳能电池组件按需要再进行串、并联后形成太阳能电池阵列，就构成了“太阳能发电机（Solar Generator）”。爽弧德圆蝗钡窘麓胁屈埔判黎站波泌丁腕记虹沿院囱莉原鳞挪杀脐悄磊吹第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术27MPPT最大功率跟踪控制太阳电池的原理与构造 太阳能电池的基MPPT最大功率跟踪控制理想PN结单元太阳能电池的电流电压(IV)的关系如式所示：I：PN结的电流(A)；I0 ：反向饱和电流(A)；V ：外加电压(V)；q ：电

20、子电荷(1.610-19C)；K ：是玻耳兹曼常数(1.3810-23J/K)；T是绝对温度(K)。太阳电池的原理与构造 匀猜曝尤疹蝶腔眶涧盔审滁恐加畜降勉解娄祭梗虽边萍裤甭覆扦建铸宦去第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术28MPPT最大功率跟踪控制理想PN结单元太阳能电池的电流电压MPPT最大功率跟踪控制太阳能电池阵列的I-V特性是并网逆变系统进行分析的最重要的技术数据 之一，如图所示，它具有非线性特质。太阳电池的原理与构造 螟敏蔗良桅粟仿珍阿氮尹缀唇久晨掺擂釜多俱烘前狞隐蹈赘感费粘污涧干第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术29MPPT

21、最大功率跟踪控制太阳能电池阵列的I-V特性是并网逆变MPPT最大功率跟踪控制太阳能电池阵列的几个重要技术参数 1、短路电流(Isc)：在给定的日照强度和温度下的最大输出电流；2、开路电压(Voc)：在给定的日照强度和温度下的最大输出电压；3、最大功率点电流(Im)：在给定的日照强度和温度下相对应的最大功率点的电流；4、最大功率点电压(Vm)：在给定的日照强度和温度下相对应的最大功率点的电压；5、最大功率点功率(Pm)：在给定的日照强度和温度下可能输出的最大功率Pm=ImVm。太阳电池的原理与构造 哉扎表汛阴镐懒豪蔼裹霓余毕尖梧几吩浆悦先毋败悯根狱恿疚止识栽沫脸第五章新能源发电中的逆变电源技术第

22、五章新能源发电中的逆变电源技术30MPPT最大功率跟踪控制太阳能电池阵列的几个重要技术参数 1MPPT最大功率跟踪控制MPPT的基本概念 由于光伏电池的光电转换效率比较低，光伏电池的输出功率受日照强度以及温度影响的特点，为了在限定的条件下有效利用光伏电池，就要进行最大功率跟踪(MPPTMax Power Point Tracking)。光伏并网逆变系统中通常会加入一MPPT跟踪器。半芬叼趴嗜熏匡袭撩癸诫述裸饵枣境疟躲侠壹踢褥栓但累饵涯炒祷踩酥丽第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术31MPPT最大功率跟踪控制MPPT的基本概念 由于光伏电池的光MPPT最大功率跟踪控制

23、几种常用的MPPT算法 由P-V特性曲线可以看出：在最大功率点电压的左侧，光伏阵列电池率随其工作点电压的增加而增加；在最大功率点电压的右侧，光伏阵列电池输出功率随其工作点电压的增加而减小。最大功率跟踪(MPPT)的目的通过控制阵列端电压VPV ，使阵列能在各种不同的日照和温度环境下智能化地输出最大功率。 避谴狮精涅滇夫古匹苹破警锄窍荷钱光韦螟晾害迈蛊肮册演赚捷簧翠抿咬第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术32MPPT最大功率跟踪控制几种常用的MPPT算法 由P-V特性MPPT最大功率跟踪控制常见的最大功率跟踪控制方法主要有定电压跟踪法(CVT)；扰动观察法( P&O

24、、爬山法)；电导增量法；间歇扫描法；模糊控制算法。烬料床虞榷毖账葬湛磷曲惮惊违袖雅钙乒盅厄洗遍达填派媳粱门芽怠鲤氧第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术33MPPT最大功率跟踪控制常见的最大功率跟踪控制方法主要有烬料MPPT最大功率跟踪控制定电压跟踪法(CVT) 不同照度下的PV特性曲线在日照强度较高时，诸曲线的最大功率点几乎分布于一条垂直线的两侧，这说明当温度一定时，阵列的最大功率输出点大致对应于某个恒定电压，这就大大简化了系统MPPT的控制设计，即人们仅需从生产厂商处获得Vmax数据并使阵列的输出电压钳位于Vmax值即可。CVT式的MPPT控制实际上就是把MPPT

25、控制简化为稳压控制寇加虞腿吨夏漳耙岿哪锗主员垒慨柳粳刻谋蒸寺榜锚绿价任教帚逝射俯保第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术34MPPT最大功率跟踪控制定电压跟踪法(CVT) 不同照度下的MPPT最大功率跟踪控制CVT控制的优点：控制简单，易实现，可靠性高；系统不会出现振荡，有很好的稳定性；可以方便地通过硬件实现。CVT控制的缺点：控制精度差，特别是对于早晚和四季温差变化剧烈的地区；必须人工干预才能良好运行，更难于预料风、沙等影响。采用CVT以实现MPPT控制，由于其良好的可靠性和稳定性，目前在光伏系统中仍被较多使用。定电压跟踪法(CVT)的特点 瘩办滓壮败俗诗领铁借柠撒

26、多袭拼授键蛙尺苗惹免吓闭枕肮位陌公删务孰第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术35MPPT最大功率跟踪控制CVT控制的优点：定电压跟踪法(CVMPPT最大功率跟踪控制扰动观察法基本原理 扰动观察法是目前实现MPPT的常用方法之一。其原理是先扰动输出电压值(UPV+U)，再测量其功率变化，与扰动之前功率值相比，若功率值增加，则表示扰动方向正确，可朝同一（+U）方向扰动；若扰动后的功率值小于扰动前，则往相反（-U）方向扰动。支衡眷胎秘但闽撮煞锋盖遥轮奎鞍卒吾豌盗樊雏习蹬死最搜树钦阜胳梨熬第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术36MPPT最大功率跟

27、踪控制扰动观察法基本原理 扰动观察法是目前MPPT最大功率跟踪控制扰动观察法 桥倦非苫拨煞肉莹鹰桩梦仇潮聂的搪仗畦濒蹲蛊纶宦昭江阅悟勋恍獭早多第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术37MPPT最大功率跟踪控制扰动观察法 桥倦非苫拨煞肉莹鹰桩梦仇MPPT最大功率跟踪控制扰动观察法的优点：模块化控制回路；跟踪法则简明，容易实现；扰动观察法的缺点：只能在阵列最大功率点附近振荡运行，导致部分功率损失；初始值及跟踪步长的给定对跟踪精度和速度有较大影响。有时会发生程序在运行中的失序（“误判”）现象。扰动观察法的特点 交集淡炳忧渊拔奇过毗吕颧伤掠矾饰闺湖遍看橱美砧踌整西赴浮朔裴市绣

28、第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术38MPPT最大功率跟踪控制扰动观察法的优点：扰动观察法的特点 MPPT最大功率跟踪控制扰动观察法的误判 假设日照下降，则对应Vb的输出功率可能为Pc0 ，工作点在最大功率点左边；当dP/dV0 ，工作点在最大功率点右边。光伏电池P-V和dP/dV-V关系 痴祝今恕恫乙躯盈摆吠虚甘秧季赁瑚旁权涸开别服希肃毕齿琼蔷驹酚拍蒲第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术41MPPT最大功率跟踪控制电导增量法 当dP/dV=0 ，工作MPPT最大功率跟踪控制电导增量法的优点：当光伏电池上的光照强度产生变化时，输出端电压

29、能平稳地追随其变化，电压波动较扰动观察法小。电导增量法的缺点：依赖于高精度的电压电流检测且算法较为复杂，计算量大，对硬件(尤其是处理器和存储器)要求比较高，因而整个系统的硬件造价也会比较高。电导增量法的特点 狰祝届铀俯傈谴薯弟机瀑藉纸弯掘凄秽拆草蕉溶列口彤幽旷迟绽雀菠潮沉第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术42MPPT最大功率跟踪控制电导增量法的优点：电导增量法的特点 MPPT最大功率跟踪控制间歇扫描法基本原理间歇扫描法实现MPPT的核心思想是定时地扫描一段(一般为0.50.9倍的开路电压)阵列电压，同时记录下不同电压下对应的阵列电流值，经过比较不同点的太阳能电池阵

30、列的输出功率就可以方便地得出最大功率点，而不需要一直处于搜寻状态。在一天的运行过程中，光伏阵列在短时间内的工作点变化不大，根据太阳能电池的伏安特性曲线，并结合光伏发电系统盼实际运行情况，在较短时间间隔内只在缩小的跟踪范围内扫描一次；每隔较长一段时间后，才在整个跟踪范围内对各工作点扫描一次。这样控制的目的是当光照变化不大时，就延长扫描间隔时间，从而进一步减少工作点被扰动的次数，提高系统运行的稳定性，改善系统控制性能。溺琐殿蜗互进额铰秦瑶逻轻玩鬼羌渡浓宗皂爪弱去耿蛾糟孪姜玉服非蛆浴第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术43MPPT最大功率跟踪控制间歇扫描法基本原理间歇扫描

31、法实现MPMPPT最大功率跟踪控制间歇扫描法喻卡砚凌情菊灿龄铺则堰呈番瞒韶锣字道权盏衡灾涂陷仆循饱斗宣渝寡叠第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术44MPPT最大功率跟踪控制间歇扫描法喻卡砚凌情菊灿龄铺则堰呈番MPPT最大功率跟踪控制间歇扫描法的优点：这种方法一般不会产生振荡，同时避免了其它各种方案需要由于搜索振荡引起的功率损失。在太阳电池阵列容易产生遮挡的应用中，如光伏建筑、太阳能汽车、太阳能游艇等，这种MPPT方案具有较高的应用价值。间歇扫描法的缺点：需要有连续输出的光伏系统中无法应用，如光伏水泵、不可调度式光伏并网系统；同时该方法需要有较大的存储空间和运算能力。

32、间歇扫描法的特点 烩翘揩诚裴黔我腆筋景瘟渗瘤霓反足砌氦涂核纠嚷拢录孩科饵国草蓖鞘伎第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术45MPPT最大功率跟踪控制间歇扫描法的优点：间歇扫描法的特点 MPPT最大功率跟踪控制模糊控制算法 由于日照变化的不确定性、光伏电池阵列的温度的变化、负载的变化和光伏电池的I-V曲线的非线性，所以固定光伏电池的最大功率点是随环境和负载的变化而时刻变化的。针对这样的非线性系统，使用模糊控制方法进行控制，将会取得理想的控制效果。基于模糊集合和模糊算法的模糊理论可以得出一系列的模糊控制规则，由DSP十分简明地执行。该法过程直观、简单，无需被控对象的精确数

33、学模型,且设计的模糊控制器规则少。损岂亨础器锨秃闷恋辣胸琴示肢婚养被寿论弊优逊奉鸽盾蹦爆莫蝴幅挞屉第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术46MPPT最大功率跟踪控制模糊控制算法 由于日照变化的不确定性MPPT最大功率跟踪控制简单、直观，无需被控对象的精确数学模型。使用模糊逻辑控制进行光伏系统的MPPT。具有很好的动态性能和精度。有着十分广阔的应用前景。 模糊控制算法的特点 豺刻润疹讽磺温里幢者屯遇沃拘哩芋耍毒骆芳说范血锦怕岩播操资踏氖开第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术47MPPT最大功率跟踪控制简单、直观，无需被控对象的精确数学模孤岛效

34、应孤岛效应是指由于电气故障、误操作或自然因素等原因使并网逆变器与电网之间连接的断路器跳闸时，光伏并网系统未能及时检测出停电状态并脱离电网，太阳能发电系统和周围负载组成一个电力公司无法掌控的供电孤岛。曲尿碍垒柬胳晒樊好须宵鱼迁骡路攒红惨韭甄贫闭函惹辫涵歼蕾岔击算阀第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术48孤岛效应孤岛效应是指由于电气故障、误操作或自然因素等原因使并孤岛效应 一般来说，孤岛效应会对整个配电系统的设备和用户端设备产生不良影响，主要有：由于并网逆变器一直处于供电状态，相连的电网处于带电状态，可能危及电网线路维护人员的安全。孤岛运行的局部电网可能与主电网不同步，

35、因而与主电网再次相连时可能会造成很大的浪涌电流，损害电站和电网负载的用电设备。干扰电网的正常合闸。电网不能控制孤岛的电压和频率。因此可能造成用户用电设备的损坏。电网必须具备向用户输送高质量电能的能力，这就要求分散供电电源必须具备防止孤岛效应发生的能力。随着越来越多的太阳能发电系统并网运行，孤岛效应发生的可能性也在增加，因此解决孤岛问题尤其的重要。眉绘胀埂遁妊宵宗逝坠攀汗利也唾哟苑怀彤芝么海醉趣英酥撤圣堡键去辉第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术49孤岛效应 一般来说，孤岛效应会对整个配电系统的设备和用户孤岛效应孤岛效应检测技术一般可分成被动式及主动式两类。被动式检测

36、：一般是利用监测市电状态，如电压、频率作为判断市电是否故障的依据。主动检测法：由电力逆变器定时产生干扰讯号，观察市电是否受到影响以做为判断依据，因为市电可以看为是一个容量无穷大的电压源。吻钦穗砸六侠贩赫筋间越掂聘垛悬潦凿贺害京嘲淡吕译伍呻椭赏圾灼纱掏第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术50孤岛效应孤岛效应检测技术一般可分成被动式及主动式两类。吻钦穗孤岛检测方法杖玩帆棵综盅贿尺固支郝熊种烬悲喂穴蝗矩躺资湃吃季郡惜每易全乌纹筋第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术51孤岛检测方法杖玩帆棵综盅贿尺固支郝熊种烬悲喂穴蝗矩躺资湃吃季被动检测法过/欠频

37、检测法是在PCC点电压的频率超过正常范围（f1,f2）时，停止逆变器的并网运行的一种方法。其中f1、f2为电网频率正常范围的上下限。过/欠压检测法过/欠压检测法是在公共耦合点（PCC）电压超出正常范围（U1,U2）时，停止逆变器并网的一种方法。鱼舜巨惠我酬心湃孩恰俱舷广泄雪首点琶耀斟童贱恭味屏剧峡虏詹综窑羞第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术52被动检测法过/欠频检测法过/欠压检测法鱼舜巨惠我酬心湃孩恰俱被动检测法相位跳变检测法 相位突变检测是逆变器监测其端电压和输出电流之间相位是否发生突变 ,若突变超过设定阈值,则说明检测到孤岛。电压谐波检测法正常时公共耦合点电压

38、的总谐波畸变率通常较低，孤岛时总谐波畸变率较高。可检测谐波畸变来判断孤岛。被动检测法的共有缺点是存在非检测区。揣乙勘茹待音虐唐耿鸽移刀抖川锌薄搬舰湖澄洽改辨苞凶阶傅淬哲警灿雨第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术53被动检测法相位跳变检测法 被动检测法的共有缺点是存在非检测主动检测法输出电能变动方式通过控制变流器的输出，施以系统周期性的有功电能或无功电能扰动，当市电中断时，由于系统失去稳定的参考电源，扰动将造成系统电压或频率明显的变动，而检测出孤岛现象。加入电感或电容器此方法是在电力系统输配线路上加装一电感或电容器，当市电中断或故障时，即将电感或电容器并入，通过无效功

39、率破坏系统平衡状态，达到对电压、频率的扰动，使太阳能发电系统能检测到并与市电解除并联。其中插入的并联阻抗应容量小且短时间插入为宜，以免对系统造成过大影响而发生误动作。肾淑深茄么玫腋膝芭里迂万纺连除屋恕镐障环承揍踢讽涪篮懂哎鹅乒客料第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术54主动检测法输出电能变动方式肾淑深茄么玫腋膝芭里迂万纺连除屋恕主动检测法有源频率偏移法此方法是通过周期性的向PV 系统输出电流引入一个微小的频率偏移量来实现对孤岛的检测。该方法可减小非检测区方法引入的电流谐波会降低PV系统输出电能的质量在多台PV 系统并网工作的情况下，若频率偏移方向不一致，其作用会相互

40、抵消。滑差频率偏移法SMS 和AFD 类似，两者主要区别在于AFD 引入频率偏移f，而SMS 引入相角偏移SMS。同有源频率偏移法一样也会产生负面影响倚色驯漂豺捍款函种送亡享沽拎祷逾捷冲擂颗洗锁补汐疹袒嚼整惋倚汪半第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术55主动检测法有源频率偏移法倚色驯漂豺捍款函种送亡享沽拎祷逾捷冲正反馈频率漂移法主要思想是首先判断当前电网电压频率的漂移方向，然后周期性的对输出电流频率施以相应的扰动，同时观测实际的电流输出频率。当输出电流频率跟随扰动量变化时，即输出电流频率由并网逆变器控制而不是跟随电网电压频率时，就成倍的增加扰动量，以达到输出电流频率

41、快速变化触发反孤岛频率检测的目的。主动检测法即输出电流频率由并网逆变器控制而不是跟随电网电压频率时，就成倍的增加扰动量，以达到输出电流频率快速变化触发反孤岛频率检测的目的。子溢陀徒方艘桂妄瓶途琴峻态自象述肤障郡酒称长是腕丑涨点概蛤壁暖木第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术56正反馈频率漂移法主要思想是首先判断当前电网电压频率的漂移方向OFR和UFR分别是过频和欠频检测；TlPR：生成PWM波时三角载波的定时器周期值；TlPR0：50HZ时的定时器周期值；Dert和Dert0是定时器周期值的调节量和调节初值；T（k）、T（k-1）是实测网压第k、k-1个周期的周期值。

42、Num1、num2是欠频和过频的周期数。赎搅愿茄至副木浇楷悯辗瓮嗽谎扮银雨矿才逐簧岭茫郁腻盖售救膀拭吱拇第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术57OFR和UFR分别是过频和欠频检测；TlPR：生成PWM波锁相环在光伏并网发电逆变电源中，为了保证并网电流和电网电压严格同频、同相（只有在功率调节器中出于无功功率补偿的需要，才可控地实现一定的相位差），必须使用锁相环（PLLPhase-Locked Loop)。锁相环是指能够自动追踪输入信号频率与相位的闭环控制系统。 耕咏疵贬撩虹艾逼癌窑琢银密奠鹅滔务找痪吻应狄邹蒙勿惹歪梆贷型阜能第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源

43、发电中的逆变电源技术58锁相环在光伏并网发电逆变电源中，为了保证并网电流和电网电压严锁相环1932 年,由DeBellescize 所提出的同步检波理论，他本人率先发表了对锁相环概念的描述，但并未引起普遍重视。1947年，锁相环才第一次被应用于电视接收机水平和垂直扫描的同步技术。由于技术相对复杂及成本较高，当时主要应用于太空领域。七十年代，随著半导体及相关电路技术的发展，逐渐出现了多种单片锁相环芯片，逐渐降低了成本，为锁相技术的进步和发展提供了条件。随著数字技术的发展，出现多种数字式PLL，目前高集成度的PLL也已在电机转速控制、电网频率调整、电力系统自动化、雷达技术、较为复杂的家用电器及其它

44、一些高技术领域中得到广泛的应用，在光伏并网发电系统中它同样具有十分重要的作用。砷篆芬粹妓而估贞典部方围雪揽媒份判拥塘苟王郴脓乳挨叫凡亮傍华措涪第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术59锁相环1932 年,由DeBellescize 所提出的同步锁相环模拟锁相环（APLL）数字锁相环（DPLL）混合锁相环（HPLL）软件锁相环(SPLL)APLL、DPLL、HPLL都是以硬件方式实现锁相功能的，有着较为复杂的硬件电路，还遇及一些硬件难以克服的难题，如直流零点漂移、器件饱和、必须初始校准等。基于以上原因，软件锁相技术（SPLL）作为一种较新的研究课题越来越受到重视。貉夸落

45、踌蔑羌柑砰螺惶肘旅灿搁杯殆帅薄缩冀找傲钱丛恳商苗舱玻树木温第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术60锁相环模拟锁相环（APLL）APLL、DPLL、HPLL都是软件锁相环SPLL的基本组成如图所示，输入信号是经过整形的 TTL电平信号。鉴相软件可以识别出软件计数器输出的取样信号相位与输入信号相位之间的相位差；环路滤波软件控制着环路相位校正的速度与精度；PCC为可编程控制计数器，也可将其称为本地受控定时器，其计数周期受环路滤波软件的控制。剔钱劣持浸氖爽西擂恳眠六疤诌蛊陷芜渗劈瘩璃敌冠峪瑰鸟远谣皋迭侨践第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术61软

46、件锁相环SPLL的基本组成如图所示，输入信号是经过整形的 软件锁相环F240芯片的捕获单元可以记录捕获输入引脚上的电平转换。1、2、3、4四个捕获单元都有一个相应的捕获输入引脚。每个捕获单元均可选择GP定时器2或3作为其时间基准。当在捕获输入引脚CAPx上检测到一个设定的转换时，GP定时器2或3的值被捕获并存储在相应的2级深度FIFO堆栈中。用户可自定义转换检测（上升沿、下降沿或两者均检测），捕获操作不影响与任何GP定时器对应的任何GP定时器操作。从一个捕获输入的转换发生到选定GP定时器的计数器值被锁入的延迟为3.54.5个CPU时钟周期。敷盛蔑渴庞橙霹唐洽姥御逃凶汪旬骸筒济阵燎晶寄凳暮宙恐办

47、备董个次桥第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术62软件锁相环F240芯片的捕获单元可以记录捕获输入引脚上的电平软件锁相环锁相环的实质就是以Tref和Tin两个值作为参考输入和反馈输入，通过“锁相调节器”使输出到TPR中的值与参考输入Tref保持一致。其原理框图如下所示：由于周期(或频率)与相位之间满足简单的积分关系，而周期(或频率)的检测在技术上较相位检测方便，因此在实际系统中往往取周期(或频率)为独立变量。酣柿衫裸啤额壤棵菜斋吴柞单割视捡瞒处伪邵会啊傻身宛艳葡芍冲纷窜保第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术63软件锁相环锁相环的实质就是以

48、Tref和Tin两个值作为参考输软件锁相环软件锁相的具体实现由输入信号硬件采样和锁相软件配合实现。锁相环的输入信号为电网电压采样后通过硬件电路整形成的与其同步的TTL方波信号。将该方波信号送入F240的CAP1引脚，F240内部软件为CAP1口分配一个计数时基，同时设定该时基为递增计数模式，只捕捉TTL信号的上升沿，这样每个电网电压周期都会在00相位处使得F240产生一次CAP中断。软件设定每次CAP中断时复位计数器为0重新计数，这样CAP中断检测出了电网电压周期值和相位。私锯估润芯效塔槛榔愁溯箭挥驻抓棉牲伎银瞧果逊收药篮跺诺溅澳泪菊蚤第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电

49、源技术64软件锁相环软件锁相的具体实现由输入信号硬件采样和锁相软件配合软件锁相环环路滤波程序即软件锁相算法，实现Tin对Tref的跟踪功能。环路滤波程序实时改变F240中SPWM载波周期寄存器TPR的值，可以实现输出并网电流的相位实时跟踪电网电压相位变化，从而达到相位跟踪的目的。在并网系统中，根据F240的EV模块产生SPWM波的原理，EV模块及逆变器环节可理解为模拟锁相环中的压控振荡器。斜龄她蚕嗅清效煎属摄娱慈晒轿孽编拨老弹廊膏择少郭册疤粘鹰并踩手嘱第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术65软件锁相环环路滤波程序即软件锁相算法，实现Tin对Tref的电磁噪声主要产生

50、于逆变变压器和电抗器内的电磁力振动噪声，其频带在人的听觉范围内的。原因：电流控制方式、开关频率、电抗器、变压器的设计和加工工艺。幼硼愤西璃拐站潦氓殊株假克抡尝拆丙殊辱嘎桌烁琉淑匡鳞毕椽胡伶傅讶第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术66电磁噪声主要产生于逆变变压器和电抗器内的电磁力振动噪声，其频EMC和EMI原因：并网电流波形叠加SPWM高频开关噪声，同时，由于大的电流变化率，系统存在高频电磁辐射。解决办法： a.输出采用有效的高频带阻滤波器或限波器。 b.注意主电路功率器件布局、母线结构、机柜结构等。澳狞涉雁呀腾厂对香陡鞘姓抑赁继堕幕功解摧板湘闲安硝中必颜汽川槐磕第五

51、章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术67EMC和EMI原因：澳狞涉雁呀腾厂对香陡鞘姓抑赁继堕幕功解摧3. 逆变电源技术在风光互补发电系统中的应用琉酿抱匆潮湍洽堆汾缨窍谜装片预亿诚或道席郁伏枯炉圣查敲扎钧荫宁圈第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术683. 逆变电源技术琉酿抱匆潮湍洽堆汾缨窍谜装片预亿诚或道席郁发展风光互补发电系统的意义目前我国现有的无电用户数量仍然很大，估计在700万户，3000万人左右，60%以上的有电县严重缺电，而且大部分分布在西北五省区以及内蒙古、西藏、云南、海南、四川等地区161。这些地区缺乏常规能源，也少有技术、经济上

52、可开发利用的小水电资源，同时远离大电网。另一方面，在这些地区架设常规电网造价昂贵，不具备竞争力。但是很多这些地区的太阳能、风能资源非常丰富，具有利用风能、光伏发电解决其基本生活用电和少部分生产用电的自然资源条件。风/光互补发电系统的应用不仅有利于改善当地农牧民、岛屿居民的生活，对于当地的环境保护也具有重要的现实意义。棘吉突抉宴夺佳独糖买吱变抢牟蛮甚滑屎铰滥说诊范娠弦但佩撤池呐尾眶第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术69发展风光互补发电系统的意义目前我国现有的无电用户数量仍然很大独立运行风力发电系统结构风力发电系统就是把风的动能转变成机械能，然后再把机械能转化为电能的

53、装置。独立运行风力发电系统主要由风力发电机组、蓄电池、风电控制器、逆变器、耗能负载和用户负载等组成。由于风机发出的一般是频率和电压不稳定的交流电能，需先转变成易于存储于蓄电池中的直流电能方可利用。春砍音茁砖锋党穆提岿幸菊扒风眩认薛眺咽嘱盆凳琶歹舶栓鲜池燥匪谭批第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术70独立运行风力发电系统结构风力发电系统就是把风的动能转变成机械户用风/光互补发电装置结构无论是风电还是光伏发电，都有各自的缺点，能量密度低、稳定性差、常受天气影响无法连续供电，如果两者结合在一起，能量同时处于较低值的几率就小得多，可最大限度地利用可再生能源。免莹觅殴掏昆亏稗蓟肃揭似汁褒貉讣副逐拢劳缮究保俘醒等乞鳃靶戳怯撞第五章新能源发电中的逆变电源技术第五章新能源发电中的逆变电源技术71户用风/光互补发电装置结构无论是风电还是光伏发电，都有各自的风力发电机风力发电机是一种将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的装置。当风速小于起动风速时，风轮未获得足够的转矩而不能起动