双级式光伏并网逆变器研究应用.doc

电力电子和电力传动专题课课程汇报 ——双级式光伏并网逆变器研究 哈尔滨工业大学 7月 双级式光伏并网逆变器研究 摘要:在当今世界能源危机和环境污染加剧趋势下，太阳能因含有可再生和清洁无污染优点受到大家关注，更是被各国用来缓解环境污染关键举措，而且和其它清洁能源相比太阳能发展速度最快。伴随太阳利用技术发展，太阳能利用形式已从传统光-热利用发展到现在光-电利用，光伏发电必将成为未来最关键利用形式并得到迅猛发展。而逆变器是实现光生电能向电网电能转换关键器件。本文对光伏并网逆变系统结构和逆变器拓扑进行分析，比较各优缺点。并对两级式并网逆变器前级和后级控制方法进行分析研究，比较各控制方法优缺点。 关键词：太阳能；光伏发电；MPPT；逆变器；单周期控制 0 引言 当今世界人口众多，能源是经济发展一个很关键需求。不管是提升生活水平还是发展经济，全部不能离开能源。而能源问题早就已经不是能源本身问题，金融资本市场和 石油市场高度一体化，使能源愈加变得受人关注。相关学者称，能源革命革命意义是比十年前信息技术革命意义愈加重大和深远，是有史以来最伟大一个革命。能源革命已经变成了全球共同关注课题。在能源和环境这两个方面，我们国家面临挑战是有史以规模最大而且最为严峻。为了给正在进行城镇化、工业化、机动车化，和给全国不足14亿人口提供充足、可靠而且廉价、清洁和便利能源，从规模上说，这比世界上任何一个国家经历全部要大很多。本土资源和能源短缺，能源进口快速增加，国际油价高数字和能源在生产和使用过程中所造成极为严重污染，中国能源领域复杂市场化改革，国际能源高地缘政治，和全球气候改变所产生压力，以上全部原因全部使中国正面对着将会比以往任何一个国家所面临愈加严重挑战。 现在人类生产和生活中大量使用煤、石油和天然气等化石能源正在以惊人速度降低。若根据能源综合估算，世界石油贮备量大约为1200亿吨。假如根据世界上石油以每十二个月33亿吨开采总额来进行计算，世界上石油存放总量大约在二十一世纪50年代左右被全部开采完成。全球天然气存放总量现在为15万兆立方米左右，假如以每十二个月2300兆立方米开采总额来进行估算，在60年内天然气将会被开采耗尽。这也就意味着，现在人类大量使用化石能源将在二十一世纪上半叶快速枯竭，而化石能源枯竭势必会造成世界经济危机和冲突加剧。20世纪90年代早期，中国能源还能够自给自足，不过，现在就中国石油资源对外依存度来说，中国仅次于美国，居世界第二位，约为50%，中国国务院发展研究中心所做出调查汇报指出，截止到二十一世纪20年代，中国石油需求量最少为4.5亿吨，最多将会达成6.1亿吨。而此阶段中国中国石油产量为1.8亿吨到2亿吨。这些数字意味着，中国对海外石油资源依存度将将会继续增加，最少达成55%，和美国基础一致。显而易见，中国对国外资源连续增高依存度已经严重地威胁了中国可连续发展。 中国光伏发电应用市场现在处于起步阶段，中国新增太阳能光伏发电装机容量约为500MW。到2030年光伏发电量可达1300亿千瓦。但总体而言，中国在光伏并网控制层面，和西方发迖国家相比还有较大差距，具体表现在PCC并网冲击过大，电流畸变率(大于8%)及电压畸变率(大于4%)过高、前级母线电压不稳定等，所以处理光伏并网逆变控制问题极为迫切。鉴于并网控制包含到逆变器前级母线电压调理、后级滤波器、锁相设计及孤岛保护等一系列相关问题，所以应关键进行系统建模、拓扑和保护电路设计及控制策略分析等研究，确保光伏逆变无损并网，开发含有中国特色光伏并网逆变技术，含有十分关键意义。 1 光伏并网发电系统分类及拓扑结构 太阳能光伏发电系统工作原理比较简单，太阳能电池方阵受太阳福照，将太阳福射能直接转换为直流电能，这一过程相当于直流发电器。方阵输出端，经过防反充二极管接至控制器。控制器一对输出端接至蓄电池组，对其进行充、放电保护控制，蓄电池组处于常常性浮充状态；控制器另一对输出端经过 关向直流负载供电，同时接至逆变器，将直流电转换成交流电向交流负载供屯，若为并网系统，则和电网并联。这么就组成一个完整发电、输电、供电系统，和常规发电装置发电、输电、供电系统相同。 1.1 光伏并网系统体系结构 光伏系统按和电力系统关系，通常可分为离网光伏系统和光伏并网系统。离网光伏系统不和电力系统电网桕连，作为一个移动式电源，关键用于给边远无电地域供电。光伏并网系统和电力系统电M连接，作为电力系统中一部分，可为电力系统提供有功和无功。现在，世界光伏发电系统主流应用方法是并网发电方法，经过电网将光伏系统所发电能进行再分配，如供当地负载或进行电力调峰等。光伏并网系统通常由三部分组成:光伏阵列、逆变器和电网，图1.1所表示。 图1.1 光伏并网系统结构框图 其中，光伏阵列关键由光伏组件组成，其应用能够分为单个组件、