太阳能光伏并网逆变系统探析

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摘要：经济的快速发展对能源也提出了更高要求，能源问题的关注度越来越高，一些诸如风能、太阳能等新能源成为科研工作者的研究对象。本文以太阳能为探索对象，研究光伏并网逆变系统，对逆变系统的基本原理及结构进行探究，提出逆变器的控制策略。

关键词：太阳能光伏并网逆变系统

中图分类号：TK511 文献标识码：A 文章编号：

地球上的一切能源都来源于太阳能，太阳能是人类最重要的能源之一，太阳能对环境不会产生任何污染，且太阳能十分洁净，能源含量高。当前太阳能应用形式下，应用太阳能主要有以下三种形式，太阳能热能应用最基本的形式是光热转换，太阳能将水加热，加热后的水储存至水箱中，然后将所得热能应用于制冷、烹饪、采暖等方面，其他两种形式，像利用太阳能转换为电能，或将太阳能转化为化学能，应用层稍微窄一点。太阳能应用有诸多优点，太阳能储量是十分丰富的，我国太阳能在国内具有广泛分布，且在中国的诸多地域，资源都拥有较广泛的分布，太阳能资源利用极具经济性与清洁性，在我国资源利用中作用越来越大，且对人们生活的影响也越来越大。

太阳能光伏并网逆变系统的结构选择

光伏并网逆变器十分重视机器的转换效率，其转换效率也成为逆变器的重要技术指标。常见的逆变转换器有三种基本拓扑结构，即高频隔离两级逆变器、工频隔离单级逆变器与无隔离两级逆变器。高频隔离两级逆变器，其两级电路由逆变电路与推挽升压电路构成，这种电路结构促使逆变器的重量与机器的体积都大大降低了，也大大提高了变换的工作效率，使得变换效率显著提升，但是在此种电路类型中，电路元器件也比较多，使得工程消耗比较大，缺点是可能导致输入的范围不够宽。工频隔离单级逆变器的电路成本低且运行较为简单，逆变器要想使其容量增大，相应的重量与体积也会提升，造成更多能量的损失。无隔离两级逆变器，在不断的理论与实践的验证过程中，得出相应结论，其适合光伏发电系统中电路拓扑结构，但在此电路运行过程中，需要采用相应的保护措施保护其安全运行，促使电路控制更加稳定。

二、 太阳能光伏电网逆变器的控制策略

（一）PWM控制的基本原理

采用控制理论中包含一个重要的结论，形状不同、但冲量如果是相等的窄脉冲作用在具有惯性环节上，其在环节末输出响应的波形是基本一致的。利用傅立叶公式进行变换分析，发现其在低频处的作用效果几乎一致。但是其结果在高频段会有一些差异。此原理在应用过程中意义重大，亦称面积等效原理，在PWM控制技术中，此原理是重要的理论依据，在实际应用中，正弦半波能被等幅但是不等宽的脉冲所替代，将正弦半波分成N等分，将其看作连续相连脉冲构成的波形，脉冲的顶部是圆滑的曲线，不是常规所认为的直线，脉冲的宽度是相等的，但幅值不相等。用等幅不等宽的矩形脉冲替代脉冲序列，重合其正弦波部分与矩形脉冲中点，正弦波的面积与矩形脉冲的面积是相等的，得到所需的脉冲序列，由此形成PWM波形，矩形脉冲的脉冲宽度按照正弦规律的变化而变化，但各脉冲的幅值是一样的。

数字控制方式

由于受到集成电路水平的限制，在早期的逆变器元器件中一般采用模拟电路实现控制，利用模拟电路达到一系列的稳频效果。此技术在实践操作与应用中，已日趋成熟，但是在模拟过程中采用的分立元件过多，可致使系统的可靠性降低，出现维护困难的状况。单片机的广泛应用，促使逆变系统向数字化的方向发展，在数字化发展初期，由于数据存储空间小，存储能力有限，且实效性较低，在该种发展状况下，高速的数字信息处理器应运而生。高速信息处理器集成度较高，运行处理速度快，在数字控制领域的应用面越来越广，在此发展趋势下，也不断推动着电子控制技术向数字化的方向发展。由于电子控制技术的发展，数字信息处理器的处理速度与性能也处于不断完善的状态下，在之后的发展阶段，可操作的软件就可以直接实现对逆变器波形的调节与控制，软件控制推动数字化控制的发展速度，使得数字控制得以广泛运用。数字控制相较于其它控制类型，具有很多突出特点，数字控制的系统电路图结构较为简单，且系统效率较低，能提高系统控制力，促使系统维修简单方便，控制较为灵活，数字控制系统升级也较为容易，具有数据检测与自我诊断等功能，能大大提高设备的可靠性。

并网控制目标与策略

光伏并网系统能有效将太阳能电池板输出的直流电转换为正弦交流电，以此实现电网供电设备。并网光伏逆变器具有一定的控制目标，为实现逆变电路输出的交流电流稳定，输出高品质的正弦波，使得并网获取最大的工作效率，要求电网电压的电流与并网电流是同频且同相的。对光伏并网系统逆变器的控制，按控制类型与方式可以划分为以下几类，即对电压源电流的控制，对电压源电压的控制，对电流源电压的控制等，为实现基本控制，需要加大对电压与电流的控制力。保证在基本的运行情况下，维持系统稳定运行，在一些关键环节上，如果出现一些诸如锁相回路响应速度慢的状况，需要及时采取相应措施，保证控制的稳固性。在一般情况下，等级一样的电压源并联运行时运行状态是不佳的，电流控制逆变器的输出，需要重点控制逆变器的输出电流。并网控制的控制方式较为简单，且使用范围广泛，利用数字采样得到输出电流大小，以其有效值作为反馈量获取输出电压的相关信息，以此来作为控制电压大小的参考。多重的控制方法能保证控制的有效性，为实现并网控制，提高控制的效率与水平，需要确立并网控制的目标，并紧紧围绕控制目标，做好控制过程的相关工作，维持系统内部结构的稳定性，促使系统内部有效运行。

结语

本文介绍了太阳能光伏并网逆变系统的相关情况，提出了太阳能光伏并网逆变系统的结构选择以及系统控制的策略，希望能在当前技术应用的情况下，提高并网逆变系统的稳固性，促进太阳能应用往深度与广度方向发展。

参考文献

[1] 苏建徽，余世杰，赵为，等.硅太阳电池工程用数学模型[J].太阳能学报，2001（4）:409-412.

[2] 李炳华，王玉卿，王振声等.国家体育场太阳能光伏发电系统[J].城市住宅，2008，(04)

[3] 张雄伟，曹铁勇，陈亮，杨吉斌.DSP 芯片的原理与开发应用[M].北京:电子工业出版社，2009.