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光伏发电原理.doc

光伏发电原理.doc

上传者: 张万波 2017-09-03 评分 3 0 22 3 101 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《光伏发电原理doc》,可适用于影视/动漫领域,主题内容包含光伏发电原理目前我国光伏发电系统主要是直流系统即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电而蓄电池直接给负载供电如我国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及符等。

光伏发电原理目前我国光伏发电系统主要是直流系统即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电而蓄电池直接给负载供电如我国西北地区使用较多的太阳能户用照明系统以及远离电网的微波站供电系统(如图所示)均为直流系统。此类系统结构简单成本低廉但由于负载直流电压的不同(如V、V、V、等)很维实现系统的标准化和兼容性特别是民用电力由于大多为交流负载以直流电力供电的光伏电源很难作为商品进入市场。另外光伏发电最终将实现并网运行这就必须采用成熟今后交流光伏发电系统必将成为光伏发电的主流。二、光伏发电系统对逆变电源的要求采用交流电力输出的光伏发电系统由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池和逆变电源四部分组成(并网发电系统一般可省去蓄电池)而逆变电源是关键部件。光伏发电系统对逆变电源要求较高:()要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高为了最大限度地利用太阳电池提高系统效率必须设法提高逆变电源的效率。()要求具有较高的可靠性。目前光伏发电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电源具有合理的电路结构严格的元器件筛选并要求逆变电源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。()要求直流输入电压有较宽的适应范围由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化蓄电池虽然对太阳电池的电压具有钳位作用但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大如V蓄电池其端电压可在V,V之间变化这就要求逆变电源必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作并保证交流输出电压的稳定。()在中、大容量的光伏发电系统中逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中若采用方波供电则输出将含有较多的谐波分量高次谐波将产生附加损耗许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备这些设备对电网品质有较高的外当中、大容量的光伏发电系统并网运行时为避免铎公共电网的电力污染也要求逆变电源输出正弦波电流。三、逆变电源的原理与电路结构逆变电源将直流电转化为交流其电路原理如图所示、功率晶体管T、T和T、T交替开通得到交流电力若直流电压较低则通过交流变压器升压即得到标准交流电压和频率。对大容量的逆变电源由人直流母线电压较高交流输出一般不需要变压器升压即能达到V在中、小容量的逆变电源中由于直流电压较低如V、V就必须设计升压电路。中、小容量逆变电源一般有推挽逆变电路、全桥逆变电路和高频升压逆变电路三种推挽电路将升压变压器的中性抽头接于正电源两只功率管交替工作输出得到交流电力由于功率晶体管共地边接驱动及控制电路简单另外由于变压器具有一定的漏感可限制短路电流因而提高了电路的可靠性。其缺点是变压器利用率低带动感性负载的能力较差。全桥逆变电路克服了推挽电路的缺点功率晶体管T、T和T、T反相T和T相位互差度。调节T和T的输出脉冲宽度输出交流电压的有效值即随之改变。四只功率晶体管的控制信号和输出波形由于该电路具有能使T和T共同导通的功能因而具有续流回路即使对感性负载输出电压波形也不会畸变。该电路的缺点是上、下桥臂的功率晶体管不共地因此必须采用专门驱动电路或采用隔离电源。另外为防止上、下桥臂发生共同导通在T、T及T、T之间必须设计先关断后导通电路即必须设置死区时间其电路结构较复杂。推挽电路和全桥电路的输出都必须加升压变压器由于工频升压变压器体积大效率低价格也较贵随着电力电子技术和微电子技术的发展采用高频升压变换技术实现逆变可实现高功率密度逆变这种逆变电路的前级升压电路采用推挽结构但工作频率均在KHZ以上升压变压器采用高频磁芯材料因而体积小,重量轻高频逆变后经过高频变压器变成高频交流电又经高频整流滤波电路得到高压直流电(一般均在V以上)再通过工频逆变电路实现逆变。采用该电路结构使逆变虬路功率密度大大提高逆变电源的空载损耗也相应降低效率得到提高该电路的缺点是电路复杂可靠性比上述两种电路低。四、逆变电路的控制电路上述几种逆变电源的主电路均需要有控制电路来实现一般有方波和正弱波两种控制方式方波输出的逆变电源电路简单成本低但效率低谐波成份大。正弦波输出是逆变电源的发展趋势随着微电子技术的发民有PWM功能的微处理器也已问世因此正弦波输出的逆变技术已经成熟。、方波输出的逆变电源目前多采用脉宽调制集成电路如SGTL等。实践证明采用SG集成电路并采用功率场效应管作为开关功率元件能实现性能价格比较高的逆变电源由于SG具有直接驱动功率场效应管的能力并具有内部基准源和运算放大器和欠压保护功能因此其外围电路很简单。、正弦波输出的逆变电源控制集成电路正弦波输出的逆变电源其控制电路可采用微处理器控制如INTEL公司生产的CMC、摩托罗拉公司生产的MP以及MI,CROCHIP公司生产的PICC等这些单片机均具有多路PWM发生器并可设定上、上桥臂之间的死区时间采用INTEL公司CMC实现正弦波输出的电路如图所示CMC完成正弦波信号的发生并检测交流输出电压实现稳压。五、逆变电源主电路功率器件的选择逆变电源的主功率元件的选择至关重要目前使用较多的功率元件有达林顿功率晶体管(BJT)功率场效应管(MOSFET)绝缘栅晶体管(IGBT)和可关断晶闸管(GTO)等在小容量低压系统中使用较多的器件为MOSFET因为MOSFET具有较低的通态压降和较高的开关频率在高压大容量系统中一般均采用IGBT模块这是因为MOSFET随着电压的升高其通态电阻也随之增大而IGBT在中容量系统中占有较大的优势而在特大容量(KVA以上)系统中一般均采用GTO作为功率元件。

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