电力电子在光伏发电系统中的应用介绍.ppt

电力电子在光伏发电系统中的应用,报告人：刘斌 南昌航空大学信息工程学院自动化系 2009年8月1日,PV电池板简介 单相并网光伏发电系统 三相并网光伏发电系统 光伏电站及其相关技术 AC Module 离网独立型光伏发电系统 风光互补型发电系统 建议和思路,PV电池板简介,PV电池板数学模型,I、Is、Io分别是光伏电池的输出电流，光伏电池短路电流和光伏电池反向饱和电流，其中Is、Io的大小由日照强度决定。,电流-电压曲线,功率-电压曲线,最大功率点,上图是某型号电池板的参数，一般来讲，其最大功率点在开路电压的0.9倍附件,单相并网光伏发电系统,某单相并网系统架构,电能变换器,电池板,电网,电能变换器要完成的任务有： 输出电流控制（功率因数为1，与市电同相） 提升系统变换效率 使电池板始终工作在最大功率点（MPPT，Maximum Power Point Tracking） 孤岛侦测 漏电流保护 。,单相并网型光伏系统涉及到的控制有： 输出电流波形控制 BUS电容稳压控制 MPPT跟踪控制 反孤岛侦测控制 输出直流量控制 市电电压锁相控制 系统开关调制技术 系统状态辨识 。,输出电流谐波测试结果,变换器效率测试,单相并网光伏发电系统其余的拓扑还有,考虑的因素有： 应用对象 客户需求 效率 并网安全规定要求 。,三相并网光伏发电系统,电池板,电能变换器,电网,某三相并网发电系统性能指标,三相并网光伏发电系统控制框图,光伏发电系统MPPT,定电压跟踪法(CVT) 扰动观察法 增量电导法,用BOOST电路做MPPT的等效电路,某MPPT算法,算法中的用于功率比较的P，占空比的起点1.5，以及占空比的上下限等等。这些参数都直接影响到MPPT的效率，因此也是MPPT设计的重点和难点 通过参数的改进，MPPT效率从97%提升到98%。 MPPT研究的另外一个难点在于光伏电池物理模型的构建。同事也还包含由于MPPT最大功率点的界定 MPPT算法目前朝着系统的稳定性以及搜索的迅速性等方向发展 目前MPPT最高精度可以达到99.99%,三相系统的调制技术,在三相PWM技术中，如果每个PWM周期中三相开关管均动作，称之为三相调制。如：普通七段法SVPWM,如果每个PWM周期中只有两相开关管动作，而另一相不动作，则称为两相调制。如：普通五段法SVPWM,三相调制算法：,两相调制算法：,优化后的五段法比传统七段法的逆变欧洲效率约提升0.5左右,两种调制技术的输出电流波形 谐波水平THDi都能满足要求,相关的问题还有： 输出谐波抑制控制技术 逆变器多电平及其调制技术 输出滤波器最优设计 孤岛侦测等问题 漏电流问题 共电池板模块扩容并联（涉及到零序电流抑制等） 。,光伏电站及其相关技术,光伏电站是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分的重要发展方向，是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。并网系统由太阳能电池方阵、系统控制器、并网逆变器等组成,某光伏电站性能指标,除原有的单机控制之外，光伏电站还有可能涉及到变换器模块的调度管理问题，通讯问题等，例如：,2模块同时工作，向电网传输能量 2模块相当于独立工作,PV电池并联，单模块工作，向电网传输能量,AC Module,AC Module为一种直接安装在电池板上的电力电子装置，价格较低且拓扑灵活，但存在效率较低的缺点，目前产品不多见。,离网独立型光伏发电系统,由于独立型光伏系统涉及到蓄电池，成本比较高，故在光伏发电市场份额中只有1020,独立型光伏发电系统在控制上有如下特点： 是输出电压控制，类似UPS，而不是并网型的电流控制 需要进行蓄电池状态检测和充放电能量管理 因是电压源控制，独立型光伏系统的并联控制比并网型要复杂得多 独立型光伏发电系统由于不依附电网，故比较适合偏远地区、海岛等场所,带载时逆变输出电压波形,风光互补型发电系统,永磁同步发电机风力发电子系统,建议和思路,由于江西省具有良好的光伏电池板产业基础，且光伏发电系统成本中电池板所占比例较大，我校可以加强与这些企业的合作，承担从电池板到电网负载之间电能变换器的科研攻关、生产协调