太阳能光伏系统概论第六章中C.doc

6.4.2 逆变器的绝缘方式 为了防止太阳电池的直流电流向电力系统的配电线，给电力系统造成不良影响，在功率调节器中一般设有绝缘变压器将直流与交流分开。绝缘变压器可以设置在功率调节器与住宅内配线之间，也可采用在逆变器的功率转换部分设置内藏方式，以及无绝缘变压器的方式。 功率调节器中所使用的绝缘方式有如下三种: 1)低频变压器绝缘方式(工频变压器绝缘方式); 2)高频变压器绝缘方式; 3)无变压器绝缘方式。 绝缘变压器一般装在逆变器内，也可装在逆变器之外。所谓绝缘就是将太阳电池与电力系统之问的直流分离，而交流则通过变压器相连接，以防止逆变器故障或太阳电池组件的绝缘不良而影响电力系统。 与低频变压器绝缘方式相比，高频变压器绝缘方式具有体积小、重量轻的特点。但由于无变压器绝缘方式除了具有体积小、重量轻的特点外，还具有效率高、价格低的特点，所以这种绝缘方式越来越被广泛的应用。 I.低频变压器绝缘方式(工频变压器绝缘方式) 该电路的输人是太阳电池的直流输出，经PWM正弦波逆变器变成工频后通过工频绝缘变压器变成电压输出，如图6.19所示。但由于绝缘变压器的容积、重量较大，一般不用于屋顶太阳能光伏系统。 2.高频变压器绝缘方式 高频变压器绝缘方式的电路如图6.20所示，该电跻由太阳电池直流输人，经过高频逆变器转换成高频交流电压、经高频变压器绝缘、电压变换后，经高频二极管构成的整流电路转换成直流电。这里使用了高频机合DC/DC转换器。直流输出通过PWM正弦波逆变器转换成工频交流输出。 由于采用了高频耦合方式，所以可使装置小型化、可集成化、重量轻。与低频变压器绝缘方式相比，电路构成、控制方式比较复杂，由于经过两次转换，所以系统的效率稍稍偏低。但本绝缘方式采用较多。 3.无变压器绝缘方式 无变压器绝缘方式的电路如图6.21所示，太阳电池的直流输出经过升压斩波器升压，通过PWM正弦波逆变器，波形整形后输出。 由于不使用变压器，比较容易实现装置的小型化、轻量化；因电路简单可降低价格;串联元件减少，容易实现高效率化。因此，这种方式在功率调节器中被广泛应用。 4.无变压器绝缘方式功率调节器的课题 虽然逆变器与电力系统之间一般设有绝缘变压器，但在住宅用太阳能发电系统中，为了使逆变器小型轻便、更加经济，现在，不带绝缘变压器的逆变器的使用范围正在不断扩大。由于省去了绝缘变压器，可以将逆变器直接安装在墙壁上而不是放在地板上，可节约空间。但是省去绝缘变压器有可能出现从太阳能光伏发电系统的直流侧的直流电流流向电力系统的问题以及漏电问题。 由于输出电流的直流成分可能会给系统侧设备的变压器造成影响，因此必须抑制无变压器绝缘的逆变器的直流成分的电流输出，使逆变器具有检测直流成分以及保护的功能。 当太阳电池侧的直流部分对地电位发生变动时，有可能通过太阳电池的寄生电容而发生漏电的现象。这时有必要对电路的构成、控制方法等进行研究，使功率半导体元件的开关以及系统电压的商用频率成分对直流部分的对地电压不产生影响。如图6.22所示为单相3线用无绝缘变压器的逆变器电路图。在通常情况下，中性线0在系统侧接地，太阳能光伏系统发电时，中性线。与太阳电池的正极相连，傅直流部分的对地电压被固定，这样可以解决漏电问题。 6.4.3 滤波器 逆变器运行时，通过电气开关将直流电转换成50Hz的商用交流电，实际上波形中除了5011:的成分之外，还含有50 Hz的5倍(250Hz)、 7倍(350Hz)等成分，即5次谐波、7次谐波等。为了滤掉高次谐波而得到商用频率的正弦波，通常使用山电感线圈和电容构成的低通滤波器来实现此目的。 6.4.4 系统并网保护装装置 由于太阳能光伏系统只能在有太阳光线的时候才能发电，而且所产生的电能郁寸不能满足负载的要求，因此在太阳能光伏系统侧电能不足的情况下，负载需要电力系统供电;相反，当太阳能光伏系统所产生的电能供给负载后出现剩余电能时，需要向电力系统反送电。这种将太阳能光伏系统与电力系统并网的方式称为系统并网。 太阳光伏系统与电力系统并网。可能会使电力系统的电能品质降低，给其他的用户以及人身安全带来影响。为了避免这些悄况的出现，设置系统并网保护装置是必要的。 住宅用太阳能光伏系统一般通过低压配电线并网系统并网保护装置如下: 1)过电压继电器; 2)低电压继电器; 3)频率上升继电器; 4)频率下降继电器; 5)主动式单独运行防止装置; 6)被动式单独运行防止装置。 使用这些系统并网保护装置可以自动检测出配电系统侧或住宅侧的事故，迅速将太阳能光伏系统与配电系统分离，使其运行停止。 发生事故的现象与保护继电器的关系如下表:. 事故发生处 事故现象 保护继电器 自家用发电设备 逆变器的控制部分异常导致电压上升 过电压继电器 逆变器的控制部分异常导致电压下降 低电压