电力电子在光伏发电系统中的应用介绍

电力电子在光伏发电系统中的应用介绍第1页，共33页，2023年，2月20日，星期二PV电池板简介单相并网光伏发电系统三相并网光伏发电系统光伏电站及其相关技术ACModule离网独立型光伏发电系统风光互补型发电系统建议和思路第2页，共33页，2023年，2月20日，星期二PV电池板简介第3页，共33页，2023年，2月20日，星期二PV电池板数学模型I、Is、Io分别是光伏电池的输出电流，光伏电池短路电流和光伏电池反向饱和电流，其中Is、Io的大小由日照强度决定。电流-电压曲线功率-电压曲线最大功率点第4页，共33页，2023年，2月20日，星期二上图是某型号电池板的参数，一般来讲，其最大功率点在开路电压的0.9倍附件第5页，共33页，2023年，2月20日，星期二单相并网光伏发电系统某单相并网系统架构电能变换器电池板电网第6页，共33页，2023年，2月20日，星期二电能变换器要完成的任务有：输出电流控制（功率因数为1，与市电同相）提升系统变换效率使电池板始终工作在最大功率点（MPPT，MaximumPowerPointTracking）孤岛侦测漏电流保护。。。。。。第7页，共33页，2023年，2月20日，星期二单相并网型光伏系统涉及到的控制有：输出电流波形控制BUS电容稳压控制MPPT跟踪控制反孤岛侦测控制输出直流量控制市电电压锁相控制系统开关调制技术系统状态辨识。。。。。。MPPT控制锁相控制控制电流波形控制调制某光伏系统控制框图第8页，共33页，2023年，2月20日，星期二PV输入电压（V）输入电流（A）并网市电THD（％）输出电流THD（％）4802.55.5113.404452.55.4514.4748055.236.4445055.106.884807.55.114.494457.55.004.36480105.393.42445105.203.6848012.55.102.6144512.55.112.92445154.992.57480155.862.66输出电流谐波测试结果变换器效率测试第9页，共33页，2023年，2月20日，星期二单相并网光伏发电系统其余的拓扑还有考虑的因素有：应用对象客户需求效率并网安全规定要求。。。。。。第10页，共33页，2023年，2月20日，星期二三相并网光伏发电系统电池板电能变换器电网第11页，共33页，2023年，2月20日，星期二某三相并网发电系统性能指标第12页，共33页，2023年，2月20日，星期二三相并网光伏发电系统控制框图第13页，共33页，2023年，2月20日，星期二光伏发电系统MPPT定电压跟踪法(CVT)扰动观察法增量电导法第14页，共33页，2023年，2月20日，星期二用BOOST电路做MPPT的等效电路第15页，共33页，2023年，2月20日，星期二某MPPT算法第16页，共33页，2023年，2月20日，星期二算法中的用于功率比较的△P，占空比的起点1.5％，以及占空比的上下限等等。这些参数都直接影响到MPPT的效率，因此也是MPPT设计的重点和难点通过参数的改进，MPPT效率从97%提升到98%。。。。MPPT研究的另外一个难点在于光伏电池物理模型的构建。同事也还包含由于MPPT最大功率点的界定MPPT算法目前朝着系统的稳定性以及搜索的迅速性等方向发展目前MPPT最高精度可以达到99.99%第17页，共33页，2023年，2月20日，星期二三相系统的调制技术在三相PWM技术中，如果每个PWM周期中三相开关管均动作，称之为三相调制。如：普通七段法SVPWM如果每个PWM周期中只有两相开关管动作，而另一相不动作，则称为两相调制。如：普通五段法SVPWM第18页，共33页，2023年，2月20日，星期二负载输入功率KW输出功率KW效率％5%0.580.4984.48310%1.0780.9890.90920%2.0691.9694.73230%3.052.9195.4150%5.0434.85596.27275%7.5477.2796.33100%10.0829.69596.161负载输入功率KW输出功率KW效率％5%0.5720.4985.66410%1.0680.9790.82420%2.0551.95595.13430%3.0442.9295.92650%5.0254.8696.81375%7.5077.27596.91100%10.029.69596.756三相调制算法：两相调制算法：优化后的五段法比传统七段法的逆变欧洲效率约提升0.5％左右

第19页，共33页，2023年，2月20日，星期二两种调制技术的输出电流波形谐波水平THDi都能满足要求第20页，共33页，2023年，2月20日，星期二相关的问题还有：输出谐波抑制控制技术逆变器多电平及其调制技术输出滤波器最优设计孤岛侦测等问题漏电流问题共电池板模块扩容并联（涉及到零序电流抑制等）。。。。。。第21页，共33页，2023年，2月20日，星期二光伏电站及其相关技术第22页，共33页，2023年，2月20日，星期二光伏电站是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分的重要发展方向，是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。并网系统由太阳能电池方阵、系统控制器、并网逆变器等组成单机通过变压器并联第23页，共33页，2023年，2月20日，星期二某光伏电站性能指标第24页，共33页，2023年，2月20日，星期二除原有的单机控制之外，光伏电站还有可能涉及到变换器模块的调度管理问题，通讯问题等，例如：2模块同时工作，向电网传输能量2模块相当于独立工作PV电池并联，单模块工作，向电网传输能量第25页，共33页，2023年，2月20日，星期二ACModuleACModule为一种直接安装在电池板上的电力电子装置，价格较低且拓扑灵活，但存在效率较低的缺点，目前产品不多见。第26页，共33页，2023年，2月20日，星期二离网独立型光伏发电系统由于独立型光伏系统涉及到蓄电池，成本比较高，故在光伏发电市场份额中只有10％～20％第27页，共33页，2023年，2月20日，星期二独立型光伏发电系统在控制上有如下特点：是输出电压控制，类似UPS，而不是并网型的电流控制需要进行蓄电池状态检测和充放电能量管理因是电压源控制，独立型光伏系统的并联控制比并网型要复杂得多独立型光伏发电系统由于不依附电网，故比较适合偏远地区、海岛等场所第28页，共33页，2023年，2月20日，星期二带载时逆变输出电压波形第29页，共33页，2023年，2月20日，星期二风光互补型发电系统风力发电光伏发电第30页，共33页，2023年，2月20日，星期二永磁同步发电机风力发电子系统第31页，共33页，2023年，2月20日，星期二建议和思路由于江西省具有良好的光伏电池板产业基础，且光伏发电系统成本中电池板所占比例较大，我校可以加强与这些企业的合作，承担从