光伏发电系统并网逆变及低压侧电网接入技术(共54张课件).pptxVIP

光伏发电系统并网逆变及低压侧电网接入技术

年09月;;一、目前市场上光伏逆变器的技术状况;光伏并网逆变器将光伏电池发出的直流电变换为与电网同步的交流电并馈送电网

并网逆变器是连接光伏方阵和电网的关键部件，它完成控制光伏方阵最大功率点运行和向电网注入正弦电流两大主要任务;从专业的角度看逆变器需要满足以下要求：

合理的电路结构

严格筛选的元器件

具备输入直流极性反接、交流输出短路、过热过载等各种保护功能

具有可靠的孤岛检测和很高的MPPT精度控制

具有较宽的直流输入电压适应范围。由于光伏方阵的端压以及最大功率点随日照强度温度等因素而变化，因此逆变器必须能在较宽的直流输入电压范围内正常工作，且保证交流输出电压的稳定

尽量减少中间环节(如蓄电池等)的使用，以节约成本、提高效率;目前市场上的逆变器技术大至分为以下七种拓扑：

（1）先升压再逆变;双Boost电路;（2）直接逆变输出;（3）带高频变压器隔离先逆变升压整流再逆变输出;（4）先逆变再升压隔离输出;（5）直接逆变输出经电力变压器升压馈入高压电网;优点：由于具有多个DC-DC电路即具有不同的MPPT输入回路，适合多个不同倾斜面方阵或不同组件接入，克服了由于太阳电池组件参数的离散性或太阳辐射条件的差异会造成太阳电池组件并联情况下能量损失，可以增加系统的发电量在3%-10%。十分适合应用于光伏建筑项目

缺点：由于输入输出不隔离，对系统的绝缘、系统接地及人员安全造成不利

增加对输出直流分量的检测，防止直流分量注入电网;（7）主从逆变单元结构的逆变系统;优点：

提高系统运行效率，空载损耗较小。根据光照强弱，群控器自动逐台投切，控制投入运行电源的数量，使每台电源在较高的负载率下运行，有效提高系统的效率。

提高系统的寿命可根据光照情况，合理选择某台（某部分）投入运行，系统的单台可进行轮休(循环工作)。

缺点：

该系统通过直流母线将整个方阵并在一起，太阳电池组件参数的离散性或太阳辐射条件的差异会造成方阵在并联情况下能量的损失。这种差异在太阳能光伏电站刚建好时可能不大，随着使用时间的延长，差异会越来越大。这种损失在大型太阳能光伏电站，特别是在BIPV项目中可能达到5%左右。;逆变器的输入和输出之间采用电气隔离装置（隔离变压器）作用：

1、人员安全隐患：

方阵一端不能够做接地保护，操作安全隐患很大；

2、设备安全隐患：

直流电可能窜入交流电网，交流电也可能窜入方阵；??

3、方阵的对地电容无法释放，存在隐患。

一个让人来使用的工业产品，从来都不是效率第一，而应该是安全第一。??

在当前器件材料没有重大突破情况下，当标示的光伏并网逆变电源效率高达97%~98%时，一定是以下两种情况：

输入与输出没有电气隔离装置；

在计算效率时，把输出到电网的无功功率也计入分析，从而得到的数值很高。

?;二、孤岛效应及MPPT;孤岛效应及其危害

孤岛效应是指光伏并网逆变器构成的局部电网从主电网脱离出来，并且在此局部电网中光伏并网逆变器持续给负载供电的一种电气现象。

;孤岛效应现象会产生比较严重的后果：

1）孤岛中的电压和频率无法控制，可能会用电设备造成损坏；

2）孤岛中的线路仍然带电，会对维修人员造成人身危险；

3）当电网恢复正常时有可能造成非同相合闸，导致线路再次跳闸，对光伏并网逆变器和其他用电设备造成损坏；

4）孤岛效应时，若负载容量与光伏并网器容量不匹配，会造成对逆变器的损坏。

从用电安全与电能质量考虑，孤岛效应是不允许出现的；孤岛发生时必须快速、准确地切除并网逆变器，由此引出了对于孤岛效应进行检测控制的研究。;孤岛效应的检测一般分成被动式与主动式。

1）被动式检测是利用电网监测状态(如电压、频率、相位等)作为判断电网是否故障的依据。如果电网中负载正好与逆变器输出匹配，被动法将无法检测到孤岛的发生。

2）主动检测法则是通过电力逆变器定时产生干扰信号，以观察电网是否受到影响作为判断依据，如脉冲电流注入法、输出功率变化检测法、主动频率偏移法和滑模频率偏移法等。

3）它们在实际并网逆变器中都有所应用，但也存在着各自的不足。当电压幅值和频率变化范围小于某一值时，频率偏移法无法检测到孤岛效应，即存在“检测盲区。

4）电网阻抗检测法，当电网的阻抗发生突变或变得比较大时，则认为发生了孤岛。但要结合被动式和主动式检测。

5）研究多逆变器的并网通信、协同控制已成为其孤岛效应检测与控制的研究趋势。;图2-2MPPT寻优曲线;图2-1硅电池伏安特性曲线图;光伏方阵是有多个太阳能电池组合而成，硅太阳电池方阵具有图2-1所示的伏安特性。可是光伏方阵具有类似于“电流源”特性。在不