基于MATLAB的单相光伏并网逆变系统的设计

广西民族大学学报（自然科学版）

第１４卷第４期ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＵＡＮＧＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＦＯＲＮＡＴＩＯＮＡＬＩＴＩＥＳＶ０１．１４Ｎｏ．４２００８年１１月（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｎｏｖ。２００８基于ＭＡＴＬＡＢ的单相光伏

并网逆变系统的设计’

张天瑜

（无锡市广播电视大学机电工程系，江苏无锡２１４０１１）

摘要：针对小功率光伏并网发电系统，提出一种基于数字信号处理器控制的新颖单相光伏并网逆变系

统的设计．根据系统的结构和控制原理，设计出最大功率跟踪算法和锁相环的软件设计流程图．

仿真和实验的结果表明并网电流与电网电压基本同频同相，并网系统的功率因数近似为ｌ，完全

满足设计的要求．

关键词：光伏并网；最大功率点跟踪；扰动观察法；数字锁相环；Ｓａｎｄｉａ烦移

中图分类号：ＴＭ６１５文献标识码：Ａ文章编号：１６７３—８４６２【２００８）０４－－００６１－－０６

Ｏ引言

太阳能作为一种便捷和新型的可再生能源在最近几年得到了广泛的应用．相对于其他能源而言，太阳能具有储量大、清洁环保、易于利用等优点．因此太阳能的利用越来越受到人们的广泛重视，它已逐渐成为理想的替代能源．太阳能光伏发电是直接将太阳光转换为电能的一种发电形式．研究合理利用太阳能并加以控制这是国内外学术界和工业界的一个热点课题口］．设计了一种新颖的太阳能光伏电池并网逆变器，它可以将太阳能电池板产生的直流电直接转换为２２０Ｖ／５０Ｈｚ的正弦交流电提供给电网．同时介绍了该太阳能光伏并网逆变系统的电路结构并重点论述了逆变器部分的控制原理和方法．

１单相光伏并网逆变系统设计介绍

光伏逆变电源的主电路拓扑结构如图１所示．其中Ｔ。～Ｔ。是功率器件，组成逆变桥，Ｄ。～Ｄ４是对应的反向并联二极管，起反向续流的作用．主电路采用工频变压器ＴＲ来保证逆变电压和电网电压的匹配，并且使得电网电压和发电系统相互隔离∞’３］．在系统中，太阳能电池板输出额定电压为５０～１００Ｖ的直流电通过ＤＣ／ＤＣ变换器转换为４００Ｖ的直流电，接着经过ＤＣ／ＡＣ逆变器得到２２０Ｖ／５０Ｈｚ的交流电，保证了并网电流与电网电压的同频同相．为了便于实现最大功率点跟踪（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ，ＭＰＰＴ）的控制方案，采用同一块控制芯片ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ进行协调控制，这不仅可以保证并网系统的可靠运行而且还能提供高品质的并网电流．

?收稿日期：２００８－０９－１６．

作者简介：张天瑜（１９８０一），男，江苏无锡人，无锡市广播电视大学机电工程系讲师，江南大学０５级控制工程硕士研究生，主要从事电力电子、通信、控制、小波领域的研究工作．

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广西民族大学学报（自然科学版）２００８年１１月第１４卷

２并网控制策略

２．１最大功率点跟踪

太阳能电池的ＭＰＰＴ是光伏系统中一个不可缺少的组成部分，太阳能电池阵列的开路电压和短路电流在很大程度上受光照强度和温度的影响，因此系统的工作点也会飘忽不定，这必然导致系统效率的降低．为此，太阳能电池阵列必须实现ＭＰＰＴ控制，以便太阳能电池阵列在任何光照下不断获得最大功率输出．光伏并网系统中通过对太阳能电池阵列最大功率点的跟踪，实现并网电流的最大化，从而保证并网功率最大．太阳能电池阵列的输出功率特性曲线如图２所示．常用的ＭＰＰＴ实现方法有：扰动观察法、定电压跟踪法、功率回授法以及增量电导法等Ｈ卅］．本系统采用扰动观察法来实现最大功率点的跟踪．其原理是先扰动输出电压值（Ｕ，ｖ＋△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，可朝同一方向（＋△Ｕ）扰动；若功率值减小，则往相反方向（一△Ｕ）扰动．该方法的最大优点在于其结构简单，被测参数少，通过不断扰动使阵列的输出功率趋于最大，即使跟踪已经达到最大功率点附近，扰动依然继续．

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图ｌ光伏逆变电源的主电路拓扑结构‰

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围２太阳能电池阵列的输出功率特性曲线

２．２并网电流控制策略

与常规的逆变器控制相比，光伏并网逆变器的输出对象是一个扰动的电网电压，逆变器的输出电流要求与其同频同相．针对这些特点，提出一种基于多变量双环控制与同步锁相相结合的综合控制策略¨￣１引，其控制框图如图３所示．在图３中，内环控制系统采用基于并网电流的瞬时值反馈法，用于电流的实时跟踪．附加外环的目的是为了消除单独采用内环控制时存在的原理性误差．外环控制系统的工作原理是在电网过零点到来时，通过幅度和相位检测器分别检测出并网处的幅值和相位，经ＰＩ调节后产生辅助参考电流以补偿只用单环控制产生的幅值和相位误差．辅助参考电流与同步锁相环产生的主参考电流相加后作为内环的参考电流．这样由外环与内环的共同作用保证了并网电流对主参考电流的误差跟踪．因此可将内环与外环一起称为电流跟踪环．电网电压过零点是同步锁相环和外环相位控制环的同步源，它为产生的正弦波信号提供了基准点．在基于ＤＳＰ的实现中，过零点的产生就是将电网电压转换成方波信号后，捕捉方波信号的下降沿．下降沿引发的中断作为触发正弦脉宽调制（ＳｉｎｅＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＳＰＷＭ）波的基准．同步锁相环用于产生与电网电压同步的主参考电流信号，相当于一个基准正弦波发生器．

２．３孤岛效应的检测与防止

当光伏发电系统直接工作于并网方式时，除了应具有基本的短路、过压、过流、欠压、欠频、过频、过热等保护功能外，还应具有预防孤岛效应的特殊功能．根据美国Ｓａｎｄｉａ国家实验室（ＳａｎｄｉａＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）提供的报告指出：孤岛效应是指当电力公司的供电因故障事故或停电维修而跳脱时，各个用户端的太阳能并网发电系统未能及时检测出停电状态而将自身切离市电网络，从而形成由太阳能并网发电系统和周围负载构成的一个电力公司无法掌握的自给供电孤岛．孤岛效应是并网发电系统特有的现象，具有相当大的危害性．它不仅会危害到整个配电系统及用户端的设备，更严重的是会造成输电线路维修人员的生命安全Ｌ１４叫引．因此，对光伏并网发电系统来说，具有反孤岛效应（Ａｎｔｉ—ｉｓｌａｎｄｉｎｇ）的功能就显得尤为重要．反孤岛效应的关键是电网断电的检测，而且检测时间越短效果越好．

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２００８年第４期●张天瑜／基于ＭＡＴＬＡＢ的单相光伏并网逆变系统的设计

本系统采用Ｓａｎｄｉａ频移来实现反孤岛保护ｎ７’１８１．Ｓａｎｄｉａ频移是通过检测逆变器输出交流电压的角频率

∞，并运用正反馈的主动式频移方案。定义斩波分量为逆变器输出端电压频率与电网电压频率偏差的函数，即：ｃｆＩ（志）一∞．ｎｖ（矗）＋Ｋ［ｃＩ，ｉ。，（五）一∞。。］（１）其中ｃｆ。（愚）为第ｋ周期的斩波分数；Ｋ为不改变方向的加速增益；唑。，为逆变器输出交流电压的频率，％。。为电网电压的频率．由于系统为具有电流控制特性的电压型逆变器，因此定义斩波分量与受控并网电流频率啦（志）满足下列条件：

唑（矗）一ｃｆ＾（忌一１）．（２）由（１）式和ｆ２）式可知，当电网存在时，由于电网固有的电压源特性，逆变器输出端电压频率和频移加速度被抑制．而当电网断电后，逆变器输出端电压频率（即受控电流的频率）为：

∞．ｎｖ（惫）一哆（志）（３）

综合（１）式、（２）式、（３）式，可得：

‰，（志）＝（Ｋ＋１）∞ｉ。（曼一１）一舶。。（４）因此，当出现孤岛时，∞ｍ通过Ｋ加速偏移，很快进行频率保护，保证了反孤岛效应的发生．并在并网工作时，逆变器输出端电压频率为电网频率，保证了受控电流频率与电网频率相同，实现了单位功率因数的运行．

３软件流程设计和仿真

３．１软件流程设计

扰动观察法实现ＭＰＰＴ的流程图，如４图所示．

圈３并网逆变器双电流环控制策略圈４扰动观察法程序漉程图

并网电流的频率和相位与电网电压严格同步这一目标是通过数字锁相环（ＤｉｇｉｔａｌＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ，ＤＰＬＬ）来实现的．该设计方案首先是产生５０Ｈｚ的ＳＰＷＭ波，然后捕获电网的频率，再改变相应ＳＰＷＭ波的载波频率，从而完成对电网的跟踪．

整个锁相控制系统的程序由主程序和两个中断子程序组成，程序流程图如图５所示．主程序主要完成系统的初始化以及捕获和ＳＰＷＭ波相关寄存器的初始化工作，而上升沿ＣＡＰｌ中断子程序主要是确定电网的频率，下降沿ＣＡＰ２中断子程序主要是确定电网的相位并进行锁相调整．为保证ＣＡＰｌ和ＣＡＰ２中断的顺序，在ＣＡＰｌ中断子程序里设置了一个标志，ＣＡＰ２中断子程序里清除该标志，从而使程序更完善．

万方数据

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广西民族大学学报（自然科学版）２００８年１１月第１４卷

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图５ＤＰＬＬ流程图

３．２系统仿真和实验

光伏系统ＭＰＰＴ控制的ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真原理图，如图６所示，主要由光伏模块（ＰＶＰａｎｅｌ）、ＭＰＰＴ模块、ＳＰＷＭ模块以及ＤＣ／ＤＣＢｏｏｓｔＣｏｎｖｅｒｔｅｒ等模块组成．

图６光伏系统ＭＰＰＴ控制的仿真原理图

其中太阳能光伏阵列和负载电阻的输出功率曲线如图７所示．

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２００８年第４期●张天瑜／基于ＭＡＴＬＡＢ的单相光伏并网逆变系统的设计

在Ｍａｔｌａｂ中构建光伏并网发电系统模型，如图８所示．系统主要由以下几部分构成：光伏阵列输出模块，ＳＰＷＭ波形发生模块，全桥逆变模块，正弦开关函数计算模块，多变量双环控制模块．

图８光伏并网发电系统仿真结构图

并网逆变器采用单极性ＳＰＷＭ调制方式，频率为１０ｋＨｚ，调制比为１：２００，通过实验，驱动电路输出的波形如图９所示．

圈９ＳＰＷＭ驱动波形

光伏并网逆变器输出端经ＬＣ滤波后，其实验的波形如图１０所示．从图１０可以看出采用基于多变量双环控制的光伏并网发电系统其电网电压和并网电流同频同相，确认了系统仿真的正确性．经过频谱分析，功率因数达到９９．９％，完全满足光伏并网发电的要求．

万方数据

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４结论

比较完善地阐述了基于ＤＳＰ的光伏并网逆变器及其控制的软硬件实现．利用扰动观察法实现最大功率点跟踪；利用数字锁相环实现并网电流的控制；利用Ｓａｎｄｉａ频移实现反孤岛效应．仿真和实验的结果表明设计的并网逆变器能够有效地实现光伏阵列并网发电的功能，同时可以实现发电时能以单位功率因数输出平滑的正弦电流．这在太阳能发电领域具有一定的实用价值．

［参

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［责任编辑黄祖宾］［责任校对苏琴］

（下转第９０页）

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［责任编辑苏琴］

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ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｏｆａＮｅｗＰｒａｃｔｉｃａｌＴｅａｃｈｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｅｄ

ＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓＳｐｅｃｉａｌｔｙｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ

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（上接第６６页）

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ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ；ｐｈａｓｅ－－ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ；Ｓａｎｄｉａｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｈｉｆｔ

９０ＭＰＰＴ；ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎａｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ；ｄｉｇｉｔａｌ

万方数据

基于MATLAB的单相光伏并网逆变系统的设计

作者：张天瑜， ZHANG Tian-yu

作者单位：无锡市广播电视大学,机电工程系,江苏,无锡,214011

刊名：

广西民族大学学报（自然科学版）

英文刊名：JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSITY FOR NATIONALITIES(NATURAL SCIENCE EDITION)

年，卷(期)：2008，14(4)

被引用次数：0次

参考文献(18条)

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6.Mukerjee A K.Dasgupta N DC Power Supply Used as Photovoltaic Simulator for Testing MPPT Algorithms 2007(04)

7.Karlis A D.Kottas T L.Boutalis Y S A Novel Maximum Power Point Tracking Method for PV Systems Using Fuzzy Cognitive Networks (FCN) 2007(3-4)

8.杨海柱.全新民基于DSP控制的光伏并网逆变器最大功率的跟踪问题[期刊论文]-太阳能学报 2005(06)

9.郑诗程光伏发电系统及其控制的研究[学位论文] 2005

10.赵为太阳能光伏并网发电系统的研究[学位论文] 2003

11.赵争鸣.刘建政.孙晓瑛太阳能光伏发电及其应用 2005

12.汪进进光伏并网控制方法和系统的研究[学位论文] 2002

13.Mellit A.Kalogirou S A Artificial Intelligence Techniques for Photovoltaic Applications:A Review 2008(05)

14.Stevens J.Bonn R.Ginn J Development and Testing of an Approach to Anti-Islanding in Utility-Interconnected Photovoltaic systems 2000

15.Yu B.Matsui M.Jung Y A Combined Active Anti-islanding Method for Photovoltaic Systems 2008(05)

16.Xu M.Melnik R V N.Borup U Modeling Anti-islanding Protection Devices for Photovoltaic Systems 2004(15)

17.许颇基于Z源型逆变器的光伏并网发电系统的研究[学位论文] 2006

18.Wang X Y.Freitas W.Xu W Impact of DG Interface Controls on the Sandia Frequency Shift Antiislanding Method 2007(03)

相似文献(10条)

1.学位论文李征光伏并网发电系统及其控制策略的研究2008

随着能源的紧张和环境污染日益严重，开发和利用太阳能已受到越来越多的重视。通过光伏并网发电系统将太阳能转换为电能，并将电能输送到电网上，是太阳能利用的主要形式。

本文对光伏并网发电系统的控制策略进行了深入的研究。首先，分析了太阳能电池发电的基本原理，得出了太阳能电池的等效模型，通过分析太阳能电池的I-V特性，可以看出太阳能电池是一非线性电源，而且输出电能受环境温度和光照强度的影响，为了使太阳能电池能够最大效率地将太阳能转化为电能，需要对其进行最大功率点跟踪。通过分析和对比各种最大功率点跟踪方法的优缺点，采用了改进扰动观察法结合BOOST升压电路来对电池板进行最大功率点跟踪的方案。其次，分析对比并网电流的各种控制方式，确定采用滞环比较方式对并网电流进行控制，为了使并网电流稳定可靠地向电网送

电，采用双闭环控制策略对并网逆变器进行控制，使逆变器输出电流能与电网电压同频同相，以单位功率因数向电网输电。最后，对光伏并网发电系统的孤岛效应进行了研究，介绍了各种孤岛检测方法，分析了基于正反馈的主动移频式孤岛检测方法(AFDPF)的参数优化方案，为AFDPF检测盲区的分析提供理论依据。

本文在MATLAB/Simulink仿真环境下，利用SimPowerSystems功能模块建立了仿真模型，对太阳能电池板的数学模型，最大功率点跟踪控制策略，并网控制策略进行验证仿真。仿真结果证明了本文的方案和控制策略的正确性。

2.期刊论文蒲鹏鹏.杨海柱.PU Peng-peng.YANG Hai-zhu两级式光伏并网系统的单参数最大功率点跟踪研究-河

南理工大学学报（自然科学版）2009,28(6)

光伏并网发电系统是光伏系统发展的趋势,为提高太阳能的利用率,最大功率点的跟踪成了一个关键问题.常用方法是直接检测太阳能电池的输出电压和输出电流,连续计算太阳能电池的输出功率,通过寻优的方法来获得太阳能电池的最大功率.根据两级式光伏并网系统的特性及最大功率点跟踪原理,提出采用检测系统逆变器的输出电流1个参数,也能实现最大功率点跟踪.基于TMS320LF2407控制的硬件电路,实现了快速准确跟踪最大功率点的要求.

3.学位论文王飞单相光伏并网系统的分析与研究2005

在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，光伏利用成为世界各国争相发展的热点，光伏并网发电作为太阳能光伏利用的发展趋势，必将得到快速的发展。

本文主要以单相并网系统为研究对象，对光伏并网系统进行了全面的理论分析，从并网系统的拓扑结构、控制策略、参数的选择、最大功率点跟踪以及防止孤岛效应等方面作了详细的分析和研究，主要内容有：(1)详细分析了单相光伏并网发电系统的不同主电路拓扑结构的工作特性和工作原理。光伏并网系统中主电路参数的选择对于系统能否正常工作、系统输出电流波形质量的好坏有重要的作用。本文研究了系统直流侧和交流侧滤波器的设计思想和设计过程，推导并提供了主电路关键参数的计算公式。

(2)并网电流的跟踪控制是系统研究的关键技术之一。本文研究了单相并网系统的几种控制策略，研究分析了零电流跟踪误差的控制方法、提出了将电网电压前馈和给定电流前馈相结合，把并网系统等效成一个无源逆变系统，这样就减轻了调节器的负担，减小了噪音干扰，改善了电流波形。文中建立了系统的仿真模型，进行了仿真和实验研究。

(3)太阳电池的特性曲线有强烈的非线性，其输出功率受到结温、日照等周围环境因素的影响。本文研究了最大功率点跟踪的最常用的两种方法：扰动法和电导增量法，它们也是其它最大功率点跟踪方法研究和发展的基础。本文采用了一个基于平均功率的变步长的方法来跟踪太阳电池阵列的最大功率点，它保证了跟踪过程的稳定性和快速性，实验证明这种方法具有良好的跟踪性能。

(4)孤岛效应是光伏并网系统中必须解决的问题。本文分析了孤岛效应产生的原因和目前常用的被动和主动的检测方法。根据电网和普通负载的特点，提出了基于相位超前的孤岛效应检测方法，详细分析了这种方法的工作原理，最后进行了实验验证。

研究设计了任意角度的锁相方法，通过该方法可以计算任意角度的正弦值，实现任意角度的相位超前和完成锁相功能。

(5)开发了由DSP芯片TMS320LF2407A负责实时控制、AVR芯片Atmage164负责数据采集、PC机进行远程监控的分布式控制系统。能够实现若干光伏并网装置的本地和远程监控功能，易于系统实时运行数据的显示、存储和历史数据分析，同时可以实现对系统运行参数的在线设置和修改。

(6)开发了基于DSP芯片TMS320LF2407A的单相并网系统的软硬件装置，实现了系统的全数字化控制。系统已经连续无故障运行近一年，运行结果和数据分析表明：系统各项指标完全符合设计要求，有良好的可靠性和稳定性。

4.期刊论文吴红斌.陶晓峰.丁明.Wu Hongbin.Tao Xiaofeng.Ding Ming光伏并网发电系统的MPPT-电压控制策略

仿真-农业工程学报2010,26(1)

在配电网络的末端,负载的无功波动将会对电网供电电压产生较大的影响,对光伏发电系统并网处系统侧的交流电压进行控制,可以提高系统的电压水平.根据光伏并网系统的结构,采用外环为电压环、内环为并网电流环的双环控制.通过abc/dq0 变换将并网电流解耦为有功分量和无功分量,引入最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)提供的直流侧电压参考量的闭环控制调节并网电流的有功分量,引入交流侧电压参考量的闭环控制调节并网电流的无功分量,实现了具有MPPT和电压控制能力的三相光伏并网发电技术.仿真结果表明MPPT-电压控制策略既能够实现光伏并网的最大功率点跟踪,也能够控制光伏发电系统接入点的交流电压,进一步提升了光伏并网发电系统的应用前景.

5.学位论文郭润睿光伏发电系统直流变换器的研究2008

太阳能是一种新型的绿色可再生能源，具有储量大、利用经挤、清洁环保等优点。因此，太阳能的利用越来越受到人们的重视，而太阳能光伏发电技术的应用更是人们普遍关注的焦点。近年来，随着国内多个多晶硅生产项目的陆续完成，我国即将实现光伏电池原材料的自给，大规模推广光伏并网发电系统的时代即将到来。但是，目前国内还没有科研单位针对我国具体的经济、社会发展现状研究开发适合在我国大规模推广的光伏并网系统，对光伏发电的具体的利用形式仍缺乏必要的探讨。目前国内实际应用的光伏系统仍以独立系统为主，并网系统则刚刚起步，而且国内自主研制的光伏并网系统存在着系统运行不稳定，可靠性低的弱点；且保护措施不全，容易引起事故，与建筑一体化的问题也没有得到很好考虑。在上述背景下，本文在光伏发电技术方面开展了若干研究工作。

本文通过比较分析几种光伏并网发电系统的特点，结合近几年并网型光伏系统的发展情况，确定了一种未来适合在我国大规模推广的光伏并网系统：多支路、两级式光伏并网系统，并就其具体的应用形式展开了讨论。太阳能电池的输出特性受外界环境因素如光照、温度的影响，为了跟踪太阳能电池的最大功率点，提高太阳能电池的利用率，常在光伏系统中加入由最大功率点跟踪算法控制的直流变换环节。本文重点研究了应用于中小功率的多支路、两级式光伏并网系统的直流变换器。

在介绍了太阳能电池的发电原理的基础上，探讨了进行最大功率点跟踪的必要性及利用直流变换器实现太阳能电池最大功率点跟踪的原理。在介绍和分析现有的最大功率点跟踪算法之后，本文使用MATLAB对两种常用的最大功率点跟踪算法：爬山法和增量电导法进行了仿真研究，进而提出了一种变步长的电导增量法，改善了最大功率点跟踪的动态性能。

为了验证所提出算法的性能，本文在总体方案仿真研究的基础上，搭建了相关的实验平台，硬件方面的工作主要包括：直流变换器主电路的设计、开关器件驱动电路的设计、隔离电源的设计、缓冲启动电路的设计以及信号采样电路设计。软件方面的工作主要是以TMS320F2812型工业控制专用32位定点DSP作为控制核心，利用DSP的片上资源，编写控制程序，主要包括：太阳能电池最大功率点跟踪程序的设计、AD信号采样程序的设计、PWM脉冲触发模块的设计、故障诊断程序的设计以及程序运行过程中相关的抗干扰设计。最后的测试和试验结果验证了系统设计及相关软硬件设计的可行性。

本文在系统设计、软件仿真及软硬件设计方面的工作为新型光伏并网系统的最终搭建打下了一定的基础，并且在技术上为后续工作提供了参考和借鉴。

6.学位论文陈晓高户用光伏并网系统及其控制方法的研究2006

本文对户用光伏并网发电系统进行了详细介绍，并对其控制方法进行了研究。

太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)控制和光伏并网逆变控制是光伏并网发电系统的两大核心部分。首先，研究了最大功率点跟踪算法，将滑模变结构控制技术用于DC/DC变换控制之中，就Buck-Boost变换器的基本工作状态，设计了动态控制的基本模型，证明了系统控制的稳定性。通过计算机仿真，并和其它算法进行比较，验证了算法的有效性。在光伏并网逆变控制方面，针对传统PI控制的不足，提出了PI控制和重复控制相结合的控制策略

，并介绍了使用TMS320LF2407芯片实现并网电流与电网电压可靠同步的软件锁相环控制。在MATLAB/Simulink环境下建立了相应的仿真模型，进行了仿真研究，结果表明，在该控制策略下，并网电流很好地实现了对给定电流的跟踪，明显降低了总谐波畸变率(THD)值。最后对并网纹波电流的影响因素进行了深入的理论分析，提出了改进滤波方案，通过仿真验证了参数设计效果。

7.期刊论文周雪松.郭润睿.马幼捷.ZHOU Xue-song.GUO Run-rui.MA You-jie光伏并网发电系统中的控制技术-

天津理工大学学报2009,25(5)

屋顶光伏并网系统是光伏发电系统的一个重要的发展方向.本文根据屋顶光伏并网系统的技术特点,讨论了光伏系统中的最大功率跟踪的实现、并网逆变器的工作原理及相关的控制策略问题,并着重对光伏系统最大功率跟踪所采用的控制策略进行了仿真研究,最后指出了屋顶光伏并网系统走向大规模应用在技术上需要满足的要求.

8.学位论文陈宁光伏并网变流器关键技术研究2009

随着化石能源的日益枯竭，环境污染的日益严重，新能源的使用受到越来越多的关注。太阳能凭借其多方面的优点，在新能源的开发利用中脱颖而出。太阳能的应用方法有多种，其中利用太阳能发电成为目前主要的应用方式。本文介绍了一种双极式光伏并网发电系统。

该系统前级采用Boost电路，后级采用PWM整流器，实现单位功率因数并网。文章中重点介绍了该系统的关键技术，包括Boost电路的设计和控制

，PWM整流器的设计和控制，太阳能电池板的最大功率点跟踪以及光伏系统的反孤岛效应技术。PWM整流器的控制采用了SVPWM算法，实现了网侧电流的正弦控制。最大功率点跟踪方法介绍了恒定电压法、爬山法、导纳增量法等。孤岛检测技术分为被动检测和主动检测，目前主要采用的是主动检测技术。这些控制算法都是基于TMS320F2812型DSP，利用C语言编程实现的。最终通过实验，验证了设计的可行性。

9.期刊论文雷珽.艾芊.LEI Ting.AI Qian光伏并网策略及应用研究-低压电器2010,""(2)

光伏并网发电是发展智能电网的重要课题之一.深入研究了光伏并网的策略问题,包括并网容量及并网点选择、并网效率、并网控制方案、保护措施等.结合国内外实际工程,阐述了光伏并网的实际应用方案.最后对光伏并网仍需深入研究的问题作出推测,并对未来光伏并网发展进行了展望.

10.学位论文黄先伟三相光伏并网控制系统的研究2009

太阳能是当前世界上最清洁、最现实、最具有大规模开发前景的可再生能源之一。太阳能光伏发电作为可再生能源的重要组成部分在未来将成为能源供应的重要组成部分。加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源已成为人们的共识。其中光伏并网发电是大规模利用太阳能的重要形式，也是光伏发电的发展方向。但光伏并网系统的低效率、低稳定性，仍然是制约光伏并网应用的一个主要因素。因此国内外众多学者致力于有关提高光伏并网系统效率和稳定性的研究。

光伏电池的电气特性曲线具有强非线性特征，存在唯一的功率极值点（最大功率点），并且受环境条件（主要是入射光强和环境温度）影响较大。为了更好地发挥光伏阵列的工作效率，在外部环境发生变化时，对光伏阵列进行合理控制，可提高光伏阵列的输出功率。一般采用直流变换器改变光伏阵列的工作点，本文采用了三重Boost电路，该电路具有转换效率高、容量大、可靠性高和纹波低的优点。针对光伏电池电气特性曲线的非线性特点，本文采用了基于玻尔兹曼函数的自适应最大功率点跟踪算法，来实现光伏阵列最大功率点的快速搜索。通过仿真和实验，证明了基于三重Boost电路和玻尔兹曼函数自适应算法的光伏最大功率点跟踪系统是可行的。

最大功率点跟踪系统的电能输出为直流电，逆变成交流电才能并入电网。并网系统采用了三相桥式逆变器，该逆变器具有容量大、稳态输出电能无脉动的优点，本系统逆变器采用电压源电流控制方式，这种控制方式具有动态特性好、并网无环流的优点。电流环是并网的关键，它的稳定性十分重要。为了提高电流环的稳定性，本文基于dq坐标采用无源性来实现对电流的控制。由于光伏阵列受环境影响大，直流侧电压不是严格的电压源，会有波动，必须对直流侧电压进行控制，所以本文并网系统采用了双闭环（内环为基于无源性及dq坐标的电流控制，外环为传统PI电压控制）的并网控制策略。通过仿真和实验，证明了该并网系统是可行的。

本课题在对光伏电池、电力电子技术和控制技术深入研究基础上，提出了基于无源性及dq坐标的并网电流控制策略，实现了一个两级式（最大功率点跟踪、并网两级）三相光伏并网控制系统。

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/0a14482848.html,/Periodical_gxmzxyxb200804016.aspx

授权使用：武汉大学(whdx)，授权号：89e7d871-1fc8-454c-bc11-9e240092f462

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太阳能光伏发电系统课程设计家庭并网光伏发电系统的优化设计

太阳能光伏发电系统课程设计家庭并网光伏发电系统的优 化设计 《太阳能光伏发电系统》 课程设计 课题名称: 家庭并网光伏发电系统的优化设计专业班级: 学生姓名: 学生学号: 指导教师: 设计时间: 沈阳工程学院 报告正文 目录 第1章绪 论 ..................................................................... . (3) 1.1 设计背 景 ..................................................................... .. (3) 1.2 设计意 义 ..................................................................... ......................................... 3 第2章朝阳市气象资料及地理情况...................................................................... ............... 4 第3章家用并网型...................................................................... .. (6)

太阳能光伏发电系统的优化设 计 ..................................................................... .. (6) 3.1 设计方 案 ..................................................................... .. (6) 3.2负载的计算...................................................................... . (8) 3.3 太阳能电池板容量及串并联的设计及选 型 (9) 3.4 太阳能电池板的方位角与倾斜角的设 计 (10) 3.5 蓄电池容量及串并联的设计及选型..................................................................... 11 3.6 控制器、逆变器的选 型 ..................................................................... (12) 3.7 电气配置及其设 计 ..................................................................... (13) 3.8 系统配置清 单 .....................................................................

光伏并网发电系统设计

光伏并网发电系统设计 摘要：最大功率点跟踪是光伏并网发电系统中经常遇见的问题。系统设计采用电流型控制芯片UC3845实现最大功率点跟踪（MPPT），由单片机STC12C5408AD产生SPWM信号，实现频率相位跟踪功能、输入欠压保护功能、输出过流保护功能。结果表明，该设计不但电路设计简单，软硬件结合，控制方法灵活，而且能够有效的完成最大功率跟踪的目的。 关键词：STC12C5408AD DC-AC转换电路 MPPT 太阳能作为绿色能源,具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭等优点,越来越受到人们的关注。光伏电池的输出是一个随光照、温度等因素变化的复杂量，且输出电压和输出电流存在非线性关系。光伏系统的主要缺点是初期投资大、太阳能电池的光电转换效率低。为充分利用太阳能必须控制电池阵列始终工作在最大功率点上，最大功率点跟踪(MPPT, Maximum Power Point Tracker)是太阳能并网发电中的一项重要的关键技术。 1 设计任务 为研究方便设计一光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S和电阻R S模拟光伏电池，U S=60V，R S=30Ω~36Ω；u REF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率f REF为45Hz~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将u F作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L=30Ω~36Ω。要求系统具有最大功率点跟踪（MPPT）功能，频率、相位跟踪功能，输入欠压保护和输出过流保护功能。另外要求系统效率高、失真度低。 U R L

图1 并网发电模拟装置框图 2 系统总体方案 光伏并网系统主要由前级的DC-DC变换器和后级的DC-AC逆变器组成。在系统中,DC-DC 变换器采用BOOST结构,主要完成系统的MPPT控制;DC-AC部分采用全桥逆变器,维持中间电压稳定并且将电能转换成110 V/50 Hz交流电。设计采用单片机SPWM调制，驱动功率场效应管，经滤波产生正弦波，驱动隔离变压器，向负载输出功率。系统设计保证并网逆变器输出的正弦电流与电网电压同频同相。系统总体硬件框图如图2所示： 图2 系统总体硬件框图 3 MPPT原理及电路设计 MPPT原理 由于光伏阵列的最大功率点是一个时变量，可以采用搜索算法进行最大功率点跟踪。其搜索算法可分为自寻优和非自寻优两种类别。所谓自寻优算法即不直接检测外界环境因素的变化,而是通过直接测量得到的电信号,判断最大功率点的位置。典型的追踪方法有扰动观测法和增量导纳法等。增量导纳法算法的精确度最高,但是,由于增量导纳法算法复杂,对实现该算法的硬件质量要求较高、运算时间变长，会增加不必要的功率损耗,所以实际工程应用中,通常采用扰动观测法算法]1[。 扰动观测法原理:每隔一定的时间增加或者减少电压,并通过观测其后功率变化的方向,

(完整版)单相光伏并网逆变器的研究40本科毕业设计41

单相光伏并网逆变器的研究

轮机工程学院

摘要 能源危机和环境问题的不断加剧，推动了清洁能源的发展进程。太阳能作为一种清洁无污染且可大规模开发利用的可再生能源，具有广阔应用前景。并且伴随“智能电网”理论的兴起，分布式电力系统正日益受到关注，光伏逆变系统作为分布式电力系统的一种重要形式，使得对该领域的研究具有重要的理论与现实意义。 论文在分析光伏逆变系统发展现状与研究热点的基础上，探讨了光伏逆变系统的主要关键技术，对直接影响光伏逆变系统的工作效率以及工作状态的最大功率点跟踪控制、光伏逆变器控制等技术进行了详细研究。 为研究光伏逆变系统，本文建立了一套完整的光伏逆变系统模型，主要包括光伏电池模块，前级DCDC变换器，后级DCAC逆变器，以及相应的控制模块。为了提高系统模型的准确性及稳定性，论文设计了一种输出电压随温度光照改变的光伏电池模型，提出了一种基于Boost 升压变换器的最大功率点跟踪（MPPT）控制策略，并且将正弦脉冲宽度调制技术（SPWM）应用于逆变器控制。最后在MatlabSimulink软件环境下搭建了光伏逆变系统的整体模型，完成系统性的实验验证。 经过仿真实验验证，所提出的光伏逆变系统设计方案正确可行，且输出达到了设计要求，为进一步实现并网功能提供了条件，具有较高的实用参考价值。 关键词：光伏电池；最大功率点跟踪；光伏逆变系统；正弦脉冲调制技术

ABSTRACT With intensify of the energy crisis and environmental problems, the development of clean energy . The solar energy because of its friendly-environmental advantage and renewable property. With the proposition of the Smart Grid, Distributed Power System . As an important form of Distributed Power System, photovoltaic inverter system is the key of the research in this field. This paper discusses the key techniques of photovoltaic inverter system on the basis of analysis of development and research techniques such as maximum power point tracking (MPPT) which work efficiency and work condition and technology of PV inverter. In order to research PV inverter system, this paper builds an integral model, including PV battery model and DCDC converter and DCAC single phase inverter as well as corresponding control models. In order to improve the validity and the stability of the system, the paper

太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图

随着生态环境的日益恶化，人们逐渐认识到必须走可持续发展的道路，必须完成从补充能源向替代能源的过渡。光伏并网是太阳能利用的发展趋势，光伏发电系统将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。 在光伏并网系统中，并网是核心部分。目前并网型系统的研究主要集中于DC-DC和DC-AC 两级能量变换的结构。DC-DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点;DC-AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。其中DC-AC是系统的关键设计。 太阳能光伏并网系统结构图如图1所示。本系统采用两级式设计，前级为升压斩波器，后级为全桥式逆变器。前级用于最大功率追踪，后级实现对并网电流的控制。控制都是由DSP芯片TMS320F2812协调完成。 图1 光伏并网系统结构图 逆变器的设计 太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分，其主要功能是将发出的直流电逆变成单相交流电，并送入电网。同时实现对中间电压的稳定，便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪。并且具有完善的并网保护功能，保证系统能够安全可靠地运行。图2是并网逆变器的原理图。

图2 逆变器原理框图 控制系统以TI公司的TMS320F2812为核心，可以实现反馈信号的处理和A/D转换、DC/DC变换器和PWM逆变器控制脉冲的产生、系统运行状态的监视和控制、故障保护和存储、485通讯等功能。实际电路中的中间电压VDC、网压、并网电流和太阳能电池的电压电流信号采样后送至F2812控制板。控制板主要包括：CPU及其外围电路，信号检测及调理电路，驱动电路及保护电路。其中信号检测及调理单元主要完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功能，以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。驱动电路起到提高脉冲的驱动能力和隔离的作用。保护逻辑电路则保证发生故障时，系统能从硬件上直接封锁输出脉冲信号。 在实现同频的条件下可用矢量进行计算，从图3可以看出逆变器输出端存在如图3a所示的矢量关系，对于光伏并网逆变器的输入端有下列基本矢量关系式： Vac=Vs+jωL·IN+RS·IN (1) 式中Vac—电网基波电压幅值，Vs—逆变器输出端基波幅值。 图1 光伏并网系统结构图 图3 控制矢量图 在网压Vac(t)为一定的情况下，IN(t)幅值和相位仅由光伏并网逆变器输出端的脉冲电压中的基波分量Vs(t)的幅值，及其与网压Vac(t)的相位差来决定。改变Vs(t)的幅值和相位就可以控制输入电流IN(t)和Vac(t)同相位。PWM整流器输入侧存在一个矢量三角形关系，在实际系统中RS 值的影响一般比较小，通常可以忽略不计得到如图3b所示的简化矢量三角形关系，即下式： (2) 在一个开关周期内对上式进行周期平均并假设输入电流能在一个开关周期内跟踪电流指令即可推导出下式： (3)式中K= L/TC，TC为载波周期。 从该模型即可以得到本系统所采用的图4所示的控制框图。此方法称为基于改进周期平均模型的固定频率电流追踪法。

毕业设计-单相光伏并网逆变器的控制原理及电路实现

第一章绪论 1.1 光伏发电背景与意义 作为一种重要的可再生能源发电技术，近年来，太阳能光伏(Photovoltaie，PV)发电取得了巨大的发展，光伏并网发电已经成为人类利用太阳能的主要方式之一。目前，我国已成为世界最大的太阳能电池和光伏组件生产国，年产量已达到100万千瓦。但我国光伏市场发展依然缓慢，截至2007年底，光伏系统累计安装100MWp，约占世界累计安装量的1％，产业和市场之间发展极不平衡。为了推动我国光伏市场的发展，国家出台了一系列的政策法规，如《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源十一五发展规划》等。这些政策和法规明确了太阳能发电发展的重点目标领域。《可再生能源中长期发展规划》还明确规定了大型电力公司和电网公司必须投资可再生能源，到2020年，大电网覆盖地区非水电可再生能源发电在电网总发电量中的比例要达到3％以上。对于这一目标的实现，光伏发电无疑会起到非常关键的作用。 当下，我国地方和企业正积极共建兆瓦级以上光伏并网电站，全国已建和在建的兆瓦级并网光伏电站共11个（2008年5月前估计），典型的如甘肃敦煌10MW 并网光伏特许权示范项目，青海柴达木盆地的1000MW大型荒漠太阳能并网电站示范工程，云南石林166MW并网光伏实验示范电站。可以预见，在接下来的几年里，光伏并网发电市场将会为我国摆脱目前的金融危机提供强大的动力，光伏产业依然会持续以往的高增长率，光伏市场的前景仍然令人期待。光伏并网发电系统是利用电力电子设备和装置，将太阳电池发出的直流电转变为与电网电压同频、同相的交流电，从而既向负载供电，又向电网馈电的有源逆变系统。按照系统功能的不同，光伏并网发电系统可分为两类：一种是带有蓄电池的可调度式光伏并网发电系统；一种是不带蓄电池的不可调度式光伏并网发电系统。典型的不可调度式光伏并网发电系统如图1-1所示。

太阳能并网光伏发电系统设计

】 南昌航空大学 自学考试毕业论文 【 题目太阳能并网光伏发电系统 专业光伏材料及应用 学生姓名 准考证号 指导教师 . 2012 年 04 月

光伏发电并网控制技术设计 摘要 随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。能源问题已经成为关系到人类生存和发展的首要问题。所以，迫切需要对新的能源进行开发和研究。而太阳能的利用近年来已经逐渐成为新能源领域中开发利用水平高，应用较广泛的能源，尤其在远离电网的偏远地区应用更为广泛。 本文主要对光伏并网发电系统作了分析和研究。论文首先介绍了太阳能发电的意义以及光伏并网发电在国内外的应用现状。其次，对太阳能发电系统的特性和基本原理分别做了具体分析，并对系统各组成部分的功能进行了详细的介绍。接着，对光伏并网中最重要部分——逆变器进行研究。再次，提出光伏并网发电系统的设计方案。最后，对光伏并网发电系统的硬件进行设计。并网光伏发电充分发挥了新能源的优势，可以缓解能源紧张问题，是太阳能规模化发展的必然方向。我国政府高度重视光伏并网发电，并逐步推广＂屋顶计划＂。太阳能并网发电正在由补充能源向替代能源方向迈进。 关键词：能源；太阳能；光伏并网；逆变器

目录 第一章太阳能光伏产业绪论 (1) 光伏发电的意义 (1) 光伏并网发电 (1) 第二章太阳能光伏发电系统 (5) 太阳能光伏发电简介 (5) 太阳能光伏发电系统的类别 (5) 太阳能光伏发电系统的发电方式 (6) 影响太阳能光伏发电的主要因素 (7) 第三章并网太阳能光伏发电系统组成 (10) 并网光伏系统的组成和原理 (10) 光伏电池的分类及主要参数 (12) 光伏控制器性能及技术参数 (14) 光伏逆变器性能及技术参数 (15) 第四章发展与展望 (18) 发展与展望 (18) 全文总结 (19) 参考文献 (20) 致谢 (21)

100kW光伏并网发电系统典型案例解

100kW光伏并网发电系统典型案例解 100kW光伏并网发电系统典型案例解析 1、项目地点分析 本项目采用光伏并网发电系统设计方案，应用类别为村级光伏电站项目。项目安装地为江西，江西位于位于中国的东南部,长江中下游南岸。地处北纬24°29′-30°04′，东经113°34′-118°28′之间。项目所在地坐标为北纬25°8′，东经114°9′。根据查询到的经纬度在NASA上查询当地的峰值日照时间如下： (以下数据来源于美国太空总署数据库) 从上表可以看出，项目建设地江西在国内属于二三类太阳能资源地区，年平均太阳能辐射量峰值平均每天为3.41kWh/m2，年平均太阳能总辐射量峰值为：3.41kWh/m2*365=1244.65 kWh/m2。 2、光伏组件 2.1光伏组件的选择 本项目选用晶硅太阳能电池板，单块功率为260Wp。下面是一组多晶硅的性能参数，组件尺寸为1650*990*35mm。 2.2光伏组件安装角度

根据项目所在地理位置坐标，项目所在地坐标为项目所在地坐标为北纬25°8′，东经114°9′，光伏组件安装最佳倾角为20°如下图所示： 2.3组件阵列间距及项目安装面积 采用260Wp的组件，组件尺寸为1650*990*35mm，共用400块太阳能电池板， 总功率104kWp。根据下表公式可以计算出组件的前后排阵列间距为2.4m，单 块组件及其间距所占用面积为2.39㎡。

104kWp光伏组件组成的光伏并网发电系统占地面积为2.39*400=956㎡,考虑到安装间隙、周围围墙等可能的占地面积，大约需要1000㎡。 3、光伏支架 本项目为水平地面安装，采用自重式支架安装方式。自重式解决方案适用于平屋顶及地面系统。利用水泥块压住支架底部的铝制托盘，起到固定系统的作用。

家用分布式光伏系统设计(并网型)

家用分布式光伏系统设计 摘要：太阳能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。 目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在建筑物屋顶的光伏发电项目，方便接入就近接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。从发电入网角度出发，根据家庭用电情况可以给出系统施工要求、设计方法以及光伏组件、逆变器的选择等。 关键词：太阳能分布式光伏发电系统 1.前言 太阳能是一种重要的，可再生的清洁能源，是取之不尽用之不竭、无污染、人类能够自由利用的能源。太阳每秒钟到达地面的能量高达50万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转换为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012kW·h，相当于目前世界上能耗的40倍。从长远来看，太阳能的利用前景最好，潜力最大。近30年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产和市场开拓方面都获得了长足发展，成为快速、稳定发展的新兴产业之一。 本文简单地阐述了家用分布式光伏发电系统设计方法和施工要求，仅供参考。 2.太阳能光伏发电应用现状 太阳能转换为电能的技术称为太阳能光伏发电技术（简称PV技术）。太阳能光伏发电不仅可以部分代替化石燃料发电，而且可以减少CO2和有害气体的排放，防止地球环境恶化，因此发展太阳能光伏产业已经成为全球各国解决能源与经济发展、环境保护之间矛盾的最佳途径之一。目前发达国家如美国、德国、日本的光伏发电应用领域从航天、国防、转向了民用，如德国的“百万屋顶计划”使许多家庭不仅利用太阳能光伏发电解决了自家供电，而且这些家庭还办成了一所所私人的“小型电站”，能够源源不断地为公用电网提供电能。 近几年，我国光伏行业发展也非常迅速。国家对光伏发电较为重视，国家和地方政府相继出台了一些列的补贴政策以促进光伏产业的发展，国家发改委实施“送电到乡”、“光明工

光伏并网发电系统设计复习过程

光伏并网发电系统设 计

光伏并网发电系统设计 摘要：最大功率点跟踪是光伏并网发电系统中经常遇见的问题。系统设计采用电流型控制芯片UC3845实现最大功率点跟踪（MPPT），由单片机STC12C5408AD产生SPWM信号，实现频率相位跟踪功能、输入欠压保护功能、输出过流保护功能。结果表明，该设计不但电路设计简单，软硬件结合，控制方法灵活，而且能够有效的完成最大功率跟踪的目的。 关键词：STC12C5408AD DC-AC转换电路 MPPT 太阳能作为绿色能源,具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭等优点,越来越受到人们的关注。光伏电池的输出是一个随光照、温度等因素变化的复杂量，且输出电压和输出电流存在非线性关系。光伏系统的主要缺点是初期投资大、太阳能电池的光电转换效率低。为充分利用太阳能必须控制电池阵列始终工作在最大功率点上，最大功率点跟踪(MPPT, Maximum Power Point Tracker)是太阳能并网发电中的一项重要的关键技术。 1 设计任务 为研究方便设计一光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S和电阻R S模拟光伏电池，U S=60V，R S=30Ω~36Ω；u REF为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V，频率f REF为45Hz~55Hz；T为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将u F作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L=30Ω~36Ω。要求系统具有最大功率点跟踪（MPPT）功能，频率、相位跟踪功能，输入欠压保护和输出过流保护功能。另外要求系统效率高、失真度低。

R L U 图1 并网发电模拟装置框图 2 系统总体方案 光伏并网系统主要由前级的DC-DC 变换器和后级的DC-AC 逆变器组成。在系统中,DC-DC 变换器采用BOOST 结构,主要完成系统的MPPT 控制;DC-AC 部分采用全桥逆变器,维持中间电压稳定并且将电能转换成110 V/50 Hz 交流电。设计采用单片机SPWM 调制，驱动功率场效应管，经滤波产生正弦波，驱动隔离变压器，向负载输出功率。系统设计保证并网逆变器输出的正弦电流与电网电压同频同相。系统总体硬件框图如图2所示： 图2 系统总体硬件框图 3 MPPT 原理及电路设计 3.1 MPPT 原理

光伏并网逆变器控制设计

２０１３．１Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．１ 研究与设计 收稿日期：２０１２－０６－１７ 基金项目：省教育厅自然科学一般项目支持（ＫＪ２０１１Ｂ１３６）作者简介：张为堂（１９７６—），男，安徽省人，实验师，硕士，主要研究方向为电力电子技术及智能控制。 光伏并网逆变器控制设计 张为堂，王 俊，周泽华 （合肥学院机器视觉与智能控制技术重点实验室，安徽合肥２３０６０１） 摘要：基于Ｃ８０５１Ｆ００５单片机设计并实现光伏并网逆变器控制系统。系统由两块ＩＲ２１１０驱动４个ＩＲ５４０构成的Ｈ桥逆变电路，直流电源经过ＬＣ滤波后实现逆变。详细介绍了主电路、保护电路、滤波电路、采样保护电路以及变压器的设计；给出了具体的软件流程图；经过测试系统压差百分数最大值是０．０１３４２２％，最大频偏百分数为０．３４３％，阻性负载下最大相差０．９１，系统的效率达到了８３．００％，完全达到或者超出了系统的设计要求。关键词：光伏；逆变器控制；Ｈ桥逆变电路中图分类号：ＴＭ９１４．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－０８７Ｘ（２０１３）０１－００７１－０３ Ｄｅｓｉｇｎｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌ ＺＨＡＮＧＷｅｉ－ｔａｎｇ，ＷＡＮＧＪｕｎ，ＺＨＯＵＺｅ－ｈｕａ （ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｃｈｉｎｅＶｉｓｉｏｎａｎｄＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｅｆｅｉＡｎｈｕｉ２３０６０１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＣ８０５１Ｆ００５ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐｄｅｓｉｇｎ，ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｗｏｂｌｏｃｋｓｏｆＩＲ２１１０ｄｒｉｖｅｒ４ＩＲ５４０ＨｂｒｉｄｇｅｉｎｖｅｒｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔｔｈｒｏｕｇｈａＤＣｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＬＣｆｉｌｔｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎ．Ｔｈｅｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔ，ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ，ｆｉｌｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔ，ｓａｍｐｌｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｄｅｓｉｇｎｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ；ｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｏｆｔｗａｒｅｆｌｏｗｃｈａｒｔｗａｓｇｉｖｅｎ．Ａｆｔｅｒｔｅｓｔ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｓｙｓｔｅｍｉｓ０．０１３４２２％，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅｖｉａｔｉｏｎｉｓ０．３４３％，ｔｈｅｒｅｓｉｓｔｉｖｅｌｏａｄｕｎｄｅｒｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｎｇｌｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｓ０．９１，ａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｒｅａｃｈｅｓ８３．００％，ｗｈｉｃｈｆｕｌｌｙｍｅｅｔｏｒｅｘｃｅｅｄｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＶ；Ｉｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌ；Ｈｂｒｉｄｇｅｉｎｖｅｒｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔ １设计要求 光伏发电在现代社会发展的过程中扮演着越来越重要的作用，研究光伏发电装置的设计有着比较重要的现实意义。现有一光伏逆变器设计要求如下： （１）具有最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）功能：ＲＳ和ＲＬ在给定范围内变化时，使Ｕｄ＝１／２Ｕｓ，相对偏差的绝对值不大于１％。（２）具有频率跟踪功能：当ｆＲＥＦ在给定范围内变化时，使ｕＦ的频率ｆＦ＝ｆＲＥＦ， 相对偏差绝对值不大于１％。（３）当ＲＳ＝ＲＬ＝３０Ω时，ＤＣ－ＡＣ变换器的效率h ≥６０％。（４）当ＲＳ＝ＲＬ＝３０Ω时，输出电压ｕｏ的失真度ＴＨＤ≤５％。（５）具有输入欠压保护功能，动作电压Ｕｄ（ｔｈ）＝（２５±０．５）Ｖ。（６）具有输出过流保护功能，动作电流Ｉｏ（ｔｈ）＝（１．５±０．２）Ａ。 ２方案设计 ２．１设计思路 其实上述设计要求的重点和难点在于如何在提高效率的前提下实现ＭＰＰＴ控制和频率相位的跟踪。本系统采用单片机控制输出电压和参考电压比较差来实现对输出电压的相位 和频率的跟踪，通过扰动法来实现ＭＰＰＴ最大功率点跟踪［１－２］。 ２．２系统结构 光伏并网逆变器的硬件设计是整个系统设计的基础，只有在系统硬件设计可行稳定可靠的前提下，其他控制方案才能得以继续。系统硬件主要包括ＤＣ－ＡＣ模块、驱动电路模块、滤波电路、保护电路、频率相位跟踪电路、变压器设计电路等模块。整体结构框图如图１所示。 ３各功能模块的设计与实现 ３．１ＤＣ－ＡＣ模块 本系统的逆变主电路图采用典型的Ｈ桥变换电路，选用的逆变主元器件是ＩＲＦ５４０，因为在导通状态下，其通态阻值非常小（仅为０．０４７Ω）［３－４］，这样可以在很大程度上减少损耗，提高系统的效率，主电路如图２所示。 ３．２驱动电路设计 驱动电路采用两块ＩＲ２１１０驱动４个ＩＧＢＴ管ＩＲＦ５４０，因 图１系统结构框图

5kWp光伏太阳能并网发电系统

5kWp光伏太阳能并网发电系统 设 计 方 案 设计人：申小波（Mellon） 单位：个人 电话： 日期： 2013年10月27日

目录 一、光伏太阳能并网发电系统简介 (2) 二、项目地点及气候辐照状况 (2) 三、相关规范和标准 (5) 四、系统结构与组成 (5) 五、设计过程 (6) 1、方案简介 (6) 2、设计依据 (6) 3、组件设计选型 (7) 4、直流防雷汇流箱设计选型 (9) 5、交直流断路器 (11) 6、并网逆变器设计选型 (13) 7、电缆设计选型 (14) 8、方阵支架 (15) 9、配电室设计 (15) 10、接地及防雷 (15) 11、数据采集检测系统 (16) 六、仿真软件模拟设计 (17) 七、接入电网方案 (22)

八、设备配置清单及详细参数 (22) 九、系统建设及施工 (22) 十、系统安装及调试 (23) 十一、运行及维护注意事项 (26) 十二、设计图纸 (28) 十三、工程预算投资分析报告 (32)

5kWp光伏太阳能并网发电系统配置方案 一、光伏太阳能并网发电系统简介 并网系统（Utility Grid Connected）最大的特点：太阳电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网，并网系统中光伏方阵所产生电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在阴雨天或夜晚，太阳电池组件没有产生电能或者产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。 因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用光伏方阵所发的电力，从而减小了能量的损耗，并降低了系统的成本。但是系统中需要专用的并网逆变器，以保证输出的电力满足电网电力对电压、频率等电性能指标的要求。因为逆变器效率的问题，还是会有部分的能量损失。这种系统通常能够并行使用市电和太阳能太阳电池组件阵列作为本地交流负载的电源，降低了整个系统的负载缺电率，而且并网系统可以对公用电网起到调峰作用。但并网光伏供电系统作为一种分散式发电系统，对传统的集中供电系统的电网会产生一些不良的影响，如谐波污染，孤岛效应等。 二、项目地点及气候辐照状况 图片来自Google地球 1、项目地点为：江苏省泰州市XX区XX镇； 2、纬度：32°22’，经度：120°12’； 3、平均海拔高度：7m；

一文看懂光伏逆变器工作原理!

一文看懂光伏逆变器工作原理！ 工作原理及特点 工作原理： 逆变装置的核心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。该电路通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。 特点： (1)要求具有较高的效率。 由于目前太阳能电池的价格偏高，为了最大限度的利用太阳能电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。 (2)要求具有较高的可靠性。 目前光伏电站系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如：输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。 (3)要求输入电压有较宽的适应范围。 由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V的蓄电池，其端电压可能在 10V~16V之间变化，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。 光伏逆变器分类 有关逆变器分类的方法很多，例如：根据逆变器输出交流电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器;根据逆变器使用的半导体器件类型不同，又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。根据逆变器线路原

理的不同，还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。根据应用在并网系统还是离网系统中又可以分为并网逆变器和离网逆变器。为了便于光电用户选用逆变器，这里仅以逆变器适用场合的不同进行分类。 1、集中型逆变器 集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般功率大的使用三相的IGBT功率模块，功率较小的使用场效应晶体管，同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量，使它非常接近于正弦波电流，一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中。最大特点是系统的功率高，成本低，但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时)，采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接，以获得部分负载情况下的高效率。 2、组串型逆变器 组串逆变器是基于模块化概念基础上的，每个光伏组串(1-5kw)通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网，已成为现在国际市场上最流行的逆变器。 许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。同时，在组串间引人"主-从"的概念，使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串联系在一起，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。 最新的概念为几个逆变器相互组成一个"团队"来代替"主-从"的概念，使得系统的可靠性又进了一步。目前，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。

三相光伏并网逆变器的设计

三相光伏并网逆变器的设计毕业设计开题报告 1 选题的目的和意义 随着社会生产的曰益发展，对能源的需求量在不断增长，全球范围内的能源危机也日益突出。地球中的化石能源是有限的，总有一天会被消耗尽。随着化石能源的减少，其价格也会提高，这将会严重制约生产的发展和人民生活水平的提高。可再生能源是满足世界能源需求的一种重要资源，特别是对于我们这个人口大国来讲更加重要。其中太阳能资源在我国非常丰富，其应用具有很好的前景。 光伏并网发电系统是通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，并通过并网逆变器将直流电变为与市电同频同相的交流电，并回馈电网。存阳光充足时，太阳能发出的电可供使用，而不使用市网电；在阳光不充足或光伏发电量达不到使用量时，由控制部分自动调节，通过市网电给予补充。此系统主要用于输电线路调峰电站以及屋顶光伏系统。 光伏并网发电系统的核心技术是并网逆变器，在本文中对于单相并网逆变器硬件进行了建摸及设计。给出了硬件主回路并对各部分的功能进行了分析，同时选用Tl公司的DSP芯片TMs320F2812作为控制CPU，阐述了芯片特点及选择的原因。并对并网逆变器的控制及软件实现进行了研究。文中对于光伏电池的最大功率跟踪(MPPT)技术作了闸述并提出了针对本设计的实现方法。最后对安全并网的相关问题进行了分析探讨。 2 本选题的国内外动向 太阳能光伏并网发电始于20世纪80年代，由于光伏并网逆变器在并网发电中所起的核心作用，世界上主要的光伏系统生产商都推出了各自商用的并网逆变器产品。这些并网逆变器在电路拓扑、控制方式、功率等级上都有其各自特点，其性能和效率也参差不齐。目前在国内外市场上比较成功的商用光伏并网逆变器主要有以下几种： 1．德国SMA公司的Sunny Boy系列光伏逆变器艾思玛太阳能技术股份公司(SMA SolarTechnology AG)是全球光伏逆变器第一大生产供应商，并引领着全球光伏领域的技术创新和发展。该公司推出的Sunny Boy系列光伏组串逆变器是目前为止并网光伏发电站最成功的逆变器，市场份额高达60％。其在国内的典型工程包括大兴天普“50kWp大型屋顶光伏并网示范电站"、深圳国际园林花卉博览园1MWp光伏并网发电工程等。 2．奥地利Fronius公司的IG系列光伏逆变器Fronius是专业生产光伏并网逆变器和控制器

单相光伏逆变器

小功率光伏并网逆变器控制的设计 摘要：阐述了一种小功率光伏并网逆变器的控制系统。该光伏并网逆变器由DC/DC变换器与DC/AC变换器两部分组成，其中DC/DC 变换器采用芯片SG3525来控制，DC/AC变换器采用数字信号处理器TMS320F240来控制。由于DSP实时处理能力极强，采用合适的算法能确保逆变电源的输出功率因数非常接近1，输出电流为正弦波形。该控制方案已经在实验室得到验证。 1 引言 21世纪，人类将面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战。在有限资源和保护环境的双重制约下能源问题将更加突出，这主要体现在：①能源短缺；②环境污染；③温室效应。因此，人类在解决能源问题，实现可持续发展时，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。太阳能具有储量大、普遍存在、利用经济、清洁环保等优点，因此太阳能的利用越来越受到人们的广泛重视，成为理想的替代能源。文中阐述的功率为200W太阳能光伏并网逆变器，将太阳能电池板产生的直流电直接转换为220V/50Hz的工频正弦交流电输出至电网。 2 系统工作原理及其控制方案 2.1 光伏并网逆变器电路原理

太阳能光伏并网逆变器的主电路原理图如图1所示。在本系统中，太阳能电池板输出的额定电压为62V的直流电，通过DC/DC 变换器被转换为400V直流电，接着经过DC/AC逆变后就得到220V/50Hz的交流电。系统保证并网逆变器输出的220V/50Hz正弦电流与电网的相电压同步。 图1 电路原理框图 2.2 系统控制方案 图2为光伏并网逆变器的主电路拓扑图，此系统由前级的DC/DC 变换器和后级的DC/AC逆变器组成。DC/DC变换器的逆变电路可选择的型式有半桥式、全桥式、推挽式。考虑到输入电压较低，如采用半桥式则开关管电流变大，而采用全桥式则控制复杂、开关管功耗增大，因此这里采用推挽式电路。DC/DC变换器由推挽逆变电路、高频变压器、整流电路和滤波电感构成，它将太阳能电池板输出的62V的直流电压转换成400V的直流电压。

光伏并网逆变器设计方案讲解

100kW光伏并网逆变器 设计方案 目录 1. 百千瓦级光伏并网特点 (2) 2 光伏并网逆变器原理 (3) 3 光伏并网逆变器硬件设计 (3) 3.1主电路 (6) 3.2 主电路参数 (7) 3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2.3 电抗器设计 (7) 3.3 硬件框图 (10) 3.3.1 DSP控制单元 (11) 3.3.2 光纤驱动单元 (11) 3.3.2键盘及液晶显示单元 (13) 3 光伏并网逆变器软件 (13)

1. 百千瓦级光伏并网特点 2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。 百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。 在技术指标上，主要会影响： 1.并网电流畸变率 在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。 2.电磁噪声 由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。由于系统的dv/dt、di/dt和电流幅值较大，其EMI和EMC的指标实现可能存在技术难度，由于系统的噪声可能影响其电流、功率的检测和计算精度，在最大功率跟踪和孤岛效应识别等方面的影响还难以预计。 在技术指标上，主要考虑： 1)主电路工艺结构设计 2)散热工艺结构设计 3)驱动方式设计

光伏发电系统-毕业设计

1. 引言 日常生活和社会生产都离不开能源。人们通过直接或间接利用某些自然资源得到能，因而，把具有某种形式能量资源以及由它加工或转换得到的产品统称为能源。前者叫自然能源或一次能源，如矿物燃料、植物燃料、太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和潮汐能等，后者通常又把可再生的自然资源称为新能源，其围包括太阳能、生物质能、风能、地热能和海洋能等。矿物燃料（煤、石油、天然气等）又称为常规能源。 值得注意，几乎所有的自然资源，从广义的角度看都来自太阳能。由大气、陆地、海洋、生物等所接受的太阳能都是各种自然资源的源泉。矿物燃料是古生物长期沉积在地下形成的，它的形成源自远古的太阳能。[9]水的蒸发和凝结，风、雨、冰、雪等自然现象的动力也是靠太阳，因而水能、风能归根到底都来自太阳能。生物质能是通过光合、光化作用转化太阳辐射能取得的。由于太阳和月球对地球水的吸水作用产生潮汐能。 世界上最丰富的永久能源是太阳能。地球截取的太阳能辐射能通量为1.7ⅹ1014kW,比核能、地热和引力能储量总和还要大5000多倍。其中约30%被反射回宇宙空间；47%转变为热，以长波辐射形式再次返回空间；约23%是水蒸发、凝结的动力，风和波浪的动能，植物通过光合作用吸收的能量不到0.5%。地球每年接受的太阳能总量为1ⅹ1018kW·h。这相当于5ⅹ1014桶原油，是探明原油储量的近千倍，是世界年耗总能量的一万余倍。 太阳的能量是如此巨大，正如通常所说的“取之不尽、用之不竭”，但是太阳辐射能的通量密度较低，大气层外为1353W/m2.太通过大气层时会进一步衰减，还会受到天气、昼夜以及空气污染等因素的影响，因而，太阳能对地球又呈

光伏并网逆变器硬件设计以及拓扑结构

光伏并网逆变器及其拓扑结构的设计 对于传统电力电子装置的设计，我们通常是通过每千瓦多少钱来衡量其性价比的。但是对于光伏逆变器的设计而言，对最大功率的追求仅仅是处于第二位的，欧洲效率的最大化才是最重要的。因为对于光伏逆变器而言，不仅最大输出功率的增加可以转化为经济效益，欧洲效率的提高同样可以，而且更加明显。欧洲效率的定义不同于我们通常所说的平均效率或者最高效率。它充分考虑了太阳光强度的变化，更加准确地描述了光伏逆变器的性能。欧洲效率是由不同负载情况下的效率按照不同比重累加得到的，其中半载的效率占其最大组成部分。因此为了提高光伏逆变器的欧洲效率，仅仅降低额定负载时的损耗是不够的，必须同时提高不同负载情况下的效率(图1)。 图1: 欧洲效率计算比重 1、功率器件的选型 在通用逆变器的设计中，综合考虑性价比因素，IGBT是最多被使用的器件。因为IGBT 导通压降的非线性特性使得IGBT的导通压降并不会随着电流的增加而显著增加。从而保证了逆变器在最大负载情况下，仍然可以保持较低的损耗和较高的效率。但是对于光伏逆变器而言，IGBT的这个特性反而成为了缺点。因为欧洲效率主要和逆变器不同轻载情况下效率的有关。在轻载时，IGBT的导通压降并不会显著下降，这反而降低了逆变器的欧洲效率。相反，MOSFET的导通压降是线性的，在轻载情况下具有更低的导通压降，而且考虑到它非常卓越的动态特性和高频工作能力，MOSFET成为了光伏逆变器的首选。另外考虑到提高欧效后的巨大经济回报，最新的比较昂贵的器件，如SiC二极管，也正在越来越多的被应用在光伏逆变器的设计中，SiC肖特基二极管可以显著降低开关管的导通损耗，降低电磁干扰。 为了得到最大输入功率，电路必须具备根据不同太阳光条件自动调节输入电压的功能，最大功率点一般在开环电压的70%左右，当然这和具体使用的光伏电池的特性也有关。典型的电路是通过一个boost电路来实现。然后再通过逆变器把直流电逆变为可并网的正弦交流电。 2、单相无变压器式光伏逆变器拓扑结构的设计： 拓扑结构的选择和光伏逆变器额定输出功率有关。对于4kw以下的光伏逆变器，通常选用直流母线不超过500V，单相输出的拓扑结构，如图2所示：