太阳能光伏发电中电力电子技术应用.docVIP

太阳能光伏发电中的电力电子技术应用 作 者 ：清华大学电机系????吴理博?赵争鸣?刘建政?王健 摘 要 ：太阳能具有永不枯竭、清洁无污染、不受资源分布限制等优点。太阳能光伏发电技术正在全世界获得越来越广泛的应用。独立供电和并网发电是太阳能光伏应用的两个主要领域，本文介绍了它们的系统构成以及现有技术特点。光伏系统中，根据不同的电路拓扑结构，最大功率点跟踪技术的一阶差分算法也得到讨论。最后，本文介绍了一套独立供电的太阳能光伏试验系统。该试验系统实现了太阳能电池最大功率点跟踪技术和高效率的逆变器设计。 英文摘 要 ：The?solar?energy?has?endless,?clean,?non-pollution,?no?limit?of?resource?distribution?etc.?advantages.?The?application?of?solar?energy?photovoltaic?electricity?generation?technology?is?more?and?more?widely?used?in?the?whole?world.?The?independent?electricity爏upply燼nd爊etwork燾ombination爀lectricity爂eneration燼re爐wo爉ain爁ields爄n爐he燼pplication爋f爏olar爀nergy爌hotovoltaic爀lectricity爂eneration.燭his燼rticle爄ntroduces爐heir爏ystem燾onstruction燼nd燾urrent爐echnical燾haracter.燭he燼rticle燼lso燿iscusses爐he爁irst爋rder燿ifference燾alculation爋f爉aximum爌ower爌oint爐racing爐echnology燼ccording爐o燿ifferent燾ircuit爐opology爏tructure爄n爐he爌hotovoltaic爏ystem.燗t爈ast爐his燼rticle爄ntroduces燼n爄ndependent爀lectricity爏upply爏olar爀nergy爌hotovoltaic?test?system.?This?test?system?realizes?the?maximum?power?point?tracing?technology?of?solar?battery?and?design?of?inverter?of?high?efficiency. 关键词： 太阳能???光伏发电???最大功率点跟踪???逆变 1? 概述 ??? 世界能源结构正在发生巨大的变革。以资源有限、污染严重的石化能源为主的能源结构将逐步转变为以资源无限，清洁干净的可再生能源为主的多样性，复合型的能源结构。太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其永不枯竭、无污染、不受地域资源限制等优点，正得到迅速的推广应用[1~5]。 ??? 随着太阳能光伏发电应用的发展，太阳能光伏发电已经不再只是作为偏远无电地区的能源供应，而是向逐渐取代常规能源的方向发展。在国外，并网发电逐渐成为太阳能光伏发电的主要应用领域，太阳能光伏产业已经逐渐形成，并持续高速发展。 ??? 目前国外并网逆变器技术发展十分迅速。目前的研究主要集中在空间矢量PWM技术、数字锁相控制技术、数字DSP控制技术[1]、最大功率点跟踪[2,3]和孤岛检出技术[4,5]，以及综合考虑以上方面的系统总体设计等。国外的有些并网逆变器还设计同时具有独立运行和并网运行功能。国内太阳能光伏应用仍以独立供电系统为主，并网系统则刚刚起步。目前国内自主研制的并网逆变器存在有系统运行不稳定，可靠性低的弱点;且保护措施不全，容易引起事故，与建筑一体化等问题也没有得到很好考虑。 ??? 本文主要讨论太阳能光伏发电中电力电子技术的发展应用;介绍独立供电光伏系统和并网系统的组成特点;根据逆变电路不同的电路拓扑，讨论了太阳能最大功率点跟踪技术的实现方法;最后给出了一套独立供电的太阳能光伏试验系统的设计，最大功率点跟踪技术和高效的逆变电路设计得到实现。 2? 太阳能光伏系统的组成 2.1 独立供电的光伏系统组成??? 独立供电的太阳能光伏系统的结构框图一般如图1所示。由于太阳能电池只能在白天光照条件下输出能量，根据负载需要，系统一般选用铅酸蓄电池作为储能环节来提供夜间所需电力。整个光伏系统由太阳能电池、蓄电池、负载和控制器组成。虚线框中部分即为系统控制部分的结构框图，一般由充电电路、放电电路