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引言 ●随着环境污染、生态破坏及资源枯竭的日趋 严重，近年来世界各国竞相实施可持续发展 的能源政策，其中利用太阳能发电最受瞩目 一种，由于太阳能发电的普遍性，还有它的 长久性和廉洁性，它将成为未来能源组成的 一个重要来源。 ●由于太阳能发电具有安全可靠，无污染、无 需消耗燃料、无机械转动部件，故障率低， 维护方便等独特优点，因此受到各国高度重 视和加强。 其表现可呈两个方面： 一是千屋万户的屋顶 及亭院发电用能的离散性；二是大小的独立 并可入网的光伏电站可行性。 ◆这两种方式，因条件和环境的不同其布局、 材料和使用方式有所不同。 ◆光伏发电现成本较高，与建筑布局结合还不 成熟；但随着人们认识的提高、成本的降低， 技术的进步，政策的优惠，社会的需求，市 场的拉动，光伏产业必将成为人类能源的一 个重要组成部分。 光伏发电(电站)的原理及构成 ◆光伏电站利用太阳能电池的光伏特性，接受 辐射阳光，产生光生电流，通过调、变、存 贮、分配等供给各种负载使用的一种能源。 图3-----4 基本原理方框图 调节逆变 控制器 蓄电池纽 太阳电 池方阵 用电 负载 电韩的组成 太 阳电池组阵；接收太阳辐射，产生光伏电能。 由太阳能电池板串并联及支架等组成. ◆②贮电设备 ●一般由蓄电池来完成，它构成光伏电站的贮能设备。 在太阳能电池板无光照下不发电时向负载提供能量。 一般选用免维护密封蓄电池为佳。在要求高质量供 电系统中碱性镍镉锂等电池较好。 ●③充放电、逆变控制调解器 ●用以自动对贮能设备，蓄电池的充放电的自动调节。 提供适合的输入输出电流电压，起到自动保护作用。 ◆④输、送、配电设备 ·用电负荷与负载 ◆用电的数量和时间(日、季节及时数),负 载的型式和数量(感性、容性等) ●其它设备 ·还应含盖场地、机房、引入、输出线路，保 安等 二、系统结构 ◆逆变系统是将直流电变换成交流电，其核心 是逆变电路，即通过电力电子器件的开通与 关断，完成逆变功能。电力电子器件的开通 与关断需要合适的控制信号。根据系统的实 际需要，本文所设计的逆变系统主要由主电 路、控制电路、保护电路、通讯电路、辅助 电源、输入滤波、输出滤波等几部分组成。 逆变系统采用的基本结构框图如图1所示，控 制 核心选用TI公司TMS320F2812.DSP 芯片。 主电路结构及参数设计 ◆逆变器的主电路结构形式多种多样，根据本 系统的控制目标，采用单相全桥型带有工频 隔离变压器的主电路结构，输入端加入了防 反二极管与限流电阻。 ●当工作在独立逆变模式的时候，采用LC滤波； 当逆变器工作在并网模式的时候，为了减少 电容滤波对相位的影响采用L滤波，将电容C 通过开关断开。 考虑到容量与频率等因素，系统主电路的开关管选 择电力MOSFET 。其中，滤波电感的选择要尽可能 滤除调制波的高次谐波分量，提高输出波形质量， 滤波电感的高频阻抗与滤波电容的高频阻抗相比不 能过低，即滤波电感的感值不能太小。为满足输出 波形质量，要求一个采样周期中，电感电流的最大 变化量小于允许的电感电流纹波△ILfmax。 滤波电 容的作用是和滤波电感一起滤除输出电压中的高次 谐波，从而改善输出电压的波形，滤波电容越大输 出电压的THD 值越小。然而从电路来看，在输出电 压不变的情况下，增大滤波电容会使滤波电容的电 流增加，逆变器的无功能量增大，损耗增加，效率 降低，因此，滤波电容又不宜太大。 ●所以，滤波电容的选取原则是在保证输出电 压的THD 值满足要求的情况下，取值尽量小。 同时应尽可能使用高频特性较好、损耗较小 的CBB电容[4]。本文设计的逆变器的功率器 件开关频率为15 kHz, 设计截止频率fC为 2kHz。考虑到系统裕量，经计算与综合考虑， 选择滤波电感9mH, 滤波电容3μF。 四 、控制电路结构及控制策略 ●控制电路主要包含：信号检测电路，驱动电 路，保护电路，通讯电路四个部分。 ●控制策略主要采用P 控制。其中，独立逆变 采用电压平均值外环和电压瞬时值内环的双 闭环控制方案，实现电压的稳定输出；并网 逆变采用CVT 型最大功率点跟踪，通过电压 的实时跟踪产生电流内环的参考电流，电流 内环采用瞬时值反馈实现对并网电流的跟踪 控制，实现太阳能量馈入电网。 五 、独立逆变控制 ·独立逆变采用电压平均值外环、电压瞬时值 内环反馈的双闭环控制系统。 ◆其中，电压平均值外环调节器为Pl 调节，电 压瞬时值内环调节器为P调节。输出电压平均 值反馈值Uf和电压给定信号Ug 的误差经过Pl 调节器形成电压内环的幅值给定，然后乘以 离散的正弦表格数据，形成离散的正弦电压 信号作为电压瞬时值内环的给定，电压瞬时 值给定值与反馈值的误差信号再经过P 调节器 产生PWM 控制信号， ·将此信号写入到DSP 内部的比较寄存器 CMPR1、CMPR2 , 与三角载波比较后产生4 路PWM1~PWM4 开关信号，控制主电路中 功率器件的通断。 ◆产生的高频SPWM 信号经过输出LC 滤波器滤 波后产生标准的正弦波输出电压，然后经升 压变压器升压至220 V/50Hz , 保证了输出电 压的稳定。 谢谢大家
