太阳能光伏并网逆变仿真-论文.doc

太阳能光伏并网逆变仿真 摘要 关键词SPWM；Matlab； 1引言 1．1 图1 利用太阳能发电的优点 太阳能技术可以分为光热技术、光生物技术、光化学技术、光伏技术四类。本次实验研究的就是太阳能发电技术，其优点如图1所示[1]。随着科技不断发展，光伏发电技术也取得了很大的突破，有广阔的发展前景和意义。 1．2 55%来自欧洲，约7.6 GW；其次是中国（5.0 GW）、意大利（3.4 GW）、美国（3.3 GW）和日本（2 GW）。对于累计装机，欧洲仍然全球领先，中国则紧跟其后，排名第二位。 我国目前光伏发电的相关产业发展表现强劲，2013-2015年是发展迅猛的时期。在国家十三五期间，出台了很多政策扶持我国光伏产业，例如规划清洁能源、规范光伏的开发、开展光伏扶贫工程等等政策。光伏发电良好的应用远景也是其发展迅猛的因素之一。总之，光伏发电势头火热，并且有很大的潜力。 1．3 （1）（2）（3）1．4 2太阳能光伏发电系统 2.1光伏发电系统的分类 从不一样的角度切入，将太阳能发电系统分门别类的方式就有很多。凭借负载的差别，可以将太阳能光伏发电系统分为独立型光伏发电系统、并网型光伏发电系统、混合型光伏发电系统[9]。 2.1.1独立型光伏发电系统 这个系统就是将获得的电能直接输出给负载。其特点是具有蓄电池组，以提高系统运行的稳定性和可持续性，具有使用灵活、成本较低的优点。一般可以运用于为经济较不发达或者由于地形等原因电网没有办法达到的地区，例如偏远山村、通讯点等[10]。其运行结构框图如图2。 图2 独立型光伏发电系统框架图 2.1.2并网型光伏发电系统 并网型光伏发电系统中最重要的就是逆变器，它可以将光伏电池的输出转换成达到所需要求的电能，通过控制逆变器与电力需求相匹配，然后输送到电网端。对于这个系统的研究是目前太阳能发电技术的主流趋势，受到了广泛的关注，也是本文研究的重点。它的结构如图3。 图3 并网型光伏发电系统框架图 2.1.3混合型光伏发电系统 混合光伏发电系统，顾名思义，即是上述两种发电系统相结合的组合。同时具有以上两种发电系统的优点，即既能够储存电能以备不时之需，也可将电流并入电网，得到广泛使用，在地点的选用上也有很大的灵活性。其结构如图4所示。 图4 混合型光伏发电系统基本框架图 2.2太阳能光伏发电系统的组成部分 光伏发电系统的基本架构有光伏阵列、控制器、逆变器、滤波器、蓄电池组、电网等。其基本结构如图5所示。 图5 太阳能光伏发电系统的构成 图5中各部分的作用为： 光伏电池阵列：其作用是将光能通过P-N结结构转换成电能，是价格最昂贵的组成部分； 太阳能控制器：它的作用是选择合适的PWM信号控制逆变器，使它输出符合要求的波形。 逆变器：经过光伏电池输出的电流是直流电，是不能满足发电要求的，而这个部分的作用就是将其转换为符合发电要求的交流电； 蓄电池组：其用处就是储备多余电能，以备不时之需。 2.3并网逆变器 在光伏发电系统中，光伏逆变器和控制器是其重中之重的部分，通常人们把光伏逆变器和控制器统称为逆变器。需要具备如下三个功能[11]： （1）对逆变器输出的电流进行控制，使其输出的正弦波满足谐波小，与电网电压同频率、同相位，不产生污染。 （2）实现直流侧输入电压的稳定控制，使其处于功率最大值，最大程度的利用太阳能，光伏电池价格高，这样使得太阳能电池板物有所值，从某种意义上来说也降低了系统的成本。 （3）实现系统运行时的孤岛保护控制，防止发生孤岛效应以及其它各种保护控制，如过流，过压，欠压等，提高系统的可靠性和稳定性。这样就保证系统的高质量，提高系统使用寿命，从而减少需要进行系统维护的机率，降低工作量，降低成本。 图6 并网逆变器需符合的要求 3 光伏系统拓扑结构的设计和控制技术分析 光伏发电系统就是将太阳能通过光伏电池转换为电能，然后将电能转换为符合用户用电要求的电流，再输送到用户端的一整套设备。独立型的光伏发电系统，适用于分散的电网范围难以顾及的地区。因此，相对独立型光伏发电系统来说，并网型发电系统更具普遍适用性，它利用效率高，并且不具备成本高、需单独维护的储能设备，以及很多其他方面的优点，是现在社会中更具实用价值的发电系统。 3.1并网逆变系统结构分析 光伏并网逆变器据不同的条件有很多种分类的方式，最常见的是根据输入直流电源的不同可以分为：电流型逆变器和电压型逆变器[12]。 3.1.1 电流型逆变器 电流型逆变器就是在光伏电池输出侧串联一个比较大的电感，减小回路中的纹波电流。虽然提供了一个稳定的电流环境供系统运行，但同时也增大了系统的阻值，造成谐波电流大，破坏系统稳定性。其结构如图9所示。 图9 电流型逆变器结构 3.1.2 电压源型逆变器 电压型并网逆变器结构如图10所示，它则是在直流侧并联一