光伏并网逆变器技术及发展趋势-光伏并网技术论坛.pptVIP

光伏并网逆变器将光伏电池发出的直流电变换为与电网同步（同频 同幅 同相）的交流电并馈送电网 并网逆变器是连接光伏方阵和电网的关键部件，它完成控制光伏方阵最大功率点运行和向电网注入正弦电流两大主要任务 从从专业的角度看逆变器需要满足以下要求： 合理的电路结构 严格筛选的元器件； 具备输入直流极性反接、交流输出短路、过热过载等各种保护功能。 具有较宽的直流输入电压适应范围。由于光伏方阵的端压以及最大功率点随日照强度温度等因素而变化，因此逆变器必须能在较宽的直流输入电压范围内正常工作，且保证交流输出电压的稳定。 尽量减少中间环节 ( 如蓄电池等 ) 的使用，以节约成本、提高效率。 目前市场上的逆变器技术大至分为以下五种拓扑： 一）不带工频变压器： 1）先升压 再逆变 双Boost电路 2）直接逆变输出 3）带高频变压器隔离 先逆变升压整流再逆变输出 4）直接逆变输出 经电力变压器升压馈入高压电网 5）先逆变再升压隔离输出 逆变器的输入和输出之间采用电气隔离装置（隔离变压器）作用： 1、人员安全隐患： 太阳能电池板一端不能够做接地保护，操作安全隐患很大；2、设备安全隐患： 直流电可能窜入交流电网，交流电也可能窜入太阳能电池板；??3、太阳能电池板的对地电容无法释放，存在隐患。 一个让人来使用的工业产品，从来都不是效率第一，而应该是安全第一。? ? 在当前器件材料没有重大突破情况下，当标示的光伏并网逆变电源效率高达97%~98%时，一定是以下两种情况：输入与输出没有电气隔离装置；在计算效率时，把输出到电网的无功功率也计入分子，从而得到的数值很高。 ? 孤岛效应及其危害 孤岛效应是指光伏并网逆变器构成的局部电网从主电网脱离出来，并且在此局部电网中光伏并网逆变器持续给负载供电的一种电气现象。孤岛效应现象会产生比较严重的后果： 1）孤岛中的电压和频率无法控制，可能会用电设备造成损坏； 2）孤岛中的线路仍然带电，会对维修人员造成人身危险； 3）当电网恢复正常时有可能造成非同相合闸，导致线路再次跳闸，对光伏并网逆变器和其他用电设备造成损坏； 4）孤岛效应时，若负载容量与光伏并网器容量不匹配，会造成对逆变器的损坏。 逆变器直接并网时，除了应具有基本的保护功能外，还应具备防孤岛效应的特殊功能。从用电安全与电能质量考虑，孤岛效应是不允许出现的；孤岛 发生时必须快速、准确地切除并网逆变器，由此引出了对于孤岛效应进行检测控制的研究。 孤岛效应的检测一般分成被动式与主动式。 被动式检测是利用电网监测状态 ( 如电压、频率、相位等 ) 作为判断电网是否故障的依据 。如果电网中负载正好与逆变器输出匹配，被动法将无法检测到 孤岛的发生。 主动检测法则是通过电力逆变器定时产生干扰信号，以观察电网是否受到影响作为判断依据 ，如脉冲电流注入法 、输出功率变化检测法、主动频率偏移法和滑模频率偏移法等。 它们在实际并网逆变器中都有所应用，但也存在着各自的不足。当电压幅值和频率变化范围小于某一值时，频率偏移法无法检测到孤岛效应，即存在“检测盲区。输出功率变化检测法虽不存在“检测盲区”，然而光伏并网系统受到光照强度等影响，其光伏输出功率随时在波动，对逆变器加入有功功率扰动，将会降低光伏阵列和逆变系统的效率。为了解决这个问题，光伏并网的有功和无功综合控制方法经常被提出来。 随着光伏并网发电系统进一步的广泛应用，当多个逆变器同时并网时，不同逆变器输出的变化非常大，从而导致上述方法可能失效。因此，研究多逆变器的并网通信、协同控制已成为其孤岛效应检测与控制的研究趋势。 最大功率跟踪点（MPPT） 基于导纳最优法的MPPT系统 由于光伏电池在不同的工作条件下其输出电能具有不同的伏安特性，呈非线性特征，因而需要对光伏电池的输出最大功率点进行跟踪，，使其输出电能始终工作在最大功率上，以最大限度地利用太阳能，这对光伏系统的稳定高效工作起到至关重要的作用。MPPT（Max Power Pointer Tracking）是当前采用较为广泛的一种光伏阵列功率点控制方式。这种方式实时调整发电系统的输出电流，来跟踪最大功率点。 由于太阳能光伏组件U-I强烈的非线性和受温度的影响很大，这样就使得实现MPPT变得非常复杂，而目前日本、美国和欧洲主要采用电导增量法(Incremental Conductance Algorithms)，国内主要采用的是扰动观察法PO（PerturbObserve Algorithms）、模糊逻辑控制和最优梯度法，但是上述方法在控制精度、稳定性和运算难度方面均有不足，在实际运用中，要么对硬件要求高，要么出现程序失序现象，不能保证MPPT系统的正常运行。 我们结合电导增量法，和模糊控制法的优点，自主研发了导纳最优法，建立模糊化的传递函数和反模糊化判决。通过光伏阵