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光伏逆变器控制原理
光伏逆变器控制原理是将通过光伏组件产生的直流电转换为交流电。
光伏组件产生的直流电经过变流器（逆变器）的控制，经过一系列的处理和调节后，可以输出所需的交流电。
光伏逆变器的控制原理主要包括以下几个步骤：
1. MPPT（最大功率点跟踪）控制：逆变器通过跟踪光伏组件
输出功率的变化，确定最佳的工作点，以获得最大的发电效率。
利用最大功率点追踪控制算法，调整电流和电压的输出，确保光伏组件的工作在最佳工作点附近。
2. 电压控制：逆变器需要根据光伏组件输出的直流电压来控制交流输出的电压。
通过电压控制回路，使逆变器能够自动调整输出电压的大小，以适应不同的负载需求。
3. 频率控制：逆变器需要确定输出交流电的频率。
这通常是根据国家或地区的电网标准来确定的。
通过频率控制器，逆变器可以实时监测输出频率，保持在设定的范围内。
4. 网络连接控制：光伏逆变器需要与电网连接，以实现交流电的输出。
逆变器需要通过与电网同步的操作，确保逆变器输出的交流电与电网相位和频率完全匹配。
通过与电网连接的控制器，可以监测电网电压和频率的变化，调整逆变器的输出以保持与电网的同步。
光伏逆变器的控制原理通过上述的步骤，能够确保逆变器将光
伏组件产生的直流电转换成符合电网要求的交流电，并实现最大的发电效率。
光伏发电逆变器工作原理及控制光伏发电逆变器是一种将光伏电池组发出的直流电转换为交流电的装置。
它的工作原理主要包括电流控制、电压控制和PWM调制。
在光伏电池组输出的直流电经过逆变器之前，通常需要经过一个DC-DC转换器来提高电压，以提高逆变器的效率。
然后，直流电进入逆变器的输入端，经过电流控制器和电压控制器的处理后，输出的是一种频率和电压可调的交流电。
电流控制器主要是通过对直流电的电流大小进行控制，以确保输出电流的稳定性。
在逆变器的电路中，电流控制器通常是由一个电流检测电路和一个PID控制器组成。
电流检测电路用来实时检测电流的大小，而PID控制器则根据检测到的电流大小来调整输出电压，以保持输出电流的稳定。
电压控制器主要是通过对输出电压的大小进行控制，以确保输出电压的稳定性。
在逆变器的电路中，电压控制器通常是由一个电压检测电路和一个PID控制器组成。
电压检测电路用来实时检测输出电压的大小，而PID控制器则根据检测到的电压大小来调整PWM调制信号的占空比，以保持输出电压的稳定。
PWM调制是指通过调整脉冲宽度来控制输出电压的大小的一种技术。
在逆变器的电路中，PWM调制器通常是由一个比较器和一个三角波发生器组成。
比较器将电压控制器输出的控制信号与三角波发生器产生的三角波进行比较，根据比较结果生成PWM信号。
PWM信号经过滤波电路后，输出给逆变器的开关电路，控制开关电路的开关状态，以实现输出电压的调节。
总结起来，光伏发电逆变器的工作原理主要包括电流控制、电压控制和PWM调制。
通过对直流电的电流大小和输出电压的稳定性进行控制和调节，使得光伏发电逆变器能够提供稳定的交流电输出。
光伏控制器原理光伏控制器是一种用于太阳能发电系统中的关键设备，其原理是对太阳能电池板的输出电压和电流进行监测和控制，以确保最大功率点跟踪和电池板和电池组的安全运行。
光伏控制器主要由电池板输入端、电池组输出端以及控制电路组成。
首先，光伏控制器通过电池板输入端接收太阳能电池板产生的直流电能。
太阳能电池板通常是由多个太阳能电池电池片组成的，每个电池片都会产生一定的电压和电流。
光伏控制器会将电池板的输出电压和电流输入到控制电路中进行监测。
在控制电路中，光伏控制器会根据输入端的电压和电流信息计算出太阳能电池板的功率，并与设定的最大功率点进行比较。
最大功率点是指太阳能电池板在给定光照条件下能够输出的最大功率。
光伏控制器的目标是通过跟踪最大功率点，使太阳能电池板能够以最高效率将光能转化为电能。
为了实现这一目标，光伏控制器会不断调整输出电压和电流，确保它们与最大功率点匹配。
为了实现最大功率点跟踪，光伏控制器通常会使用一种称为MPPT（Maximum Power Point Tracking）的技术。
MPPT技术的基本原理是通过不断调整电池板的输入电压和电流来匹配最大功率点。
在实际应用中，光伏控制器会根据实时的太阳能电池板输出电压和电流信息，计算出偏离最大功率点的距离，并相应地调整电压和电流来接近最大功率点。
除了最大功率点跟踪功能，光伏控制器还承担着太阳能电池板和电池组的保护和管理功能。
例如，当太阳能电池板输出电压过高或过低时，光伏控制器可以通过控制开关器件来调整电压并保护电池板。
此外，光伏控制器还可以监测电池组的状态，如电压、电流和温度等参数，以确保电池组的安全运行。
光伏控制器还具备一些附加功能，如数据采集和通信接口。
通过数据采集功能，光伏控制器可以实时记录太阳能电池板的输出功率、电压和电流等信息，并将这些数据传输给监控系统或数据记录设备进行分析和评估。
通信接口则可以实现光伏控制器与其他设备的连接，如监控系统或远程控制器，以实现远程监控和管理。
第5章单相并网逆变器后级的DC- AC部分，采用单相全桥逆变电路，将前级 DC- DC输出的400V 直流电转换成220V/50Hz 正弦交流电，完成逆变向电网输送功率。
光伏并网逆变器实现并网运行必须满足要求：输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相（单位功率因数），而且其输出还应满足电网的电能质量要求，这些都依赖于逆变器的有效并网控制策略。
光伏并网逆变器拓扑结构按逆变器主电路的拓扑结构分类，主要有推挽逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器。
5.1.1推挽式逆变电路推挽式逆变电路由两只共负极的功率开关元件和一个原边带有中心抽头的升压变压器组成。
它结构简单，两个功率管可共同驱动，两个开关元件的驱动电路具有公共地，这将简化驱动电路的设计。
U图5-1 推挽式逆变器电路拓扑推挽式电路的主要缺点是很难防止输出变压器的直流饱和，另外和单电压极性切换的全桥逆变电路相比，它对开关器件的耐压值也高出一倍。
因此适合应用于直流母线电压较低的场合。
此外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困难。
推挽式逆变器拓扑结构如图5-1 所示。
5.1.2半桥式逆变电路}半桥式逆变电路使用的功率开关器件较少，电路结构较为简单，但主电路的交流输出电压幅值仅为输入电压的一半，所以在同等容量条件下，其功率开关的额定电流要大于全桥逆变电路中功率元件额定电流，数值为全桥电路的2 倍。
由于分压电容的作用，该电路具有较强的抗电压输出不平衡能力，同时由于半桥式逆变电路控制较为简单，且使用元件少、成本低，因此在小功率等级的逆变电源中常被采用。
其主要缺点是直流侧电压利用率低，在同样的开关频率下电网电流的谐波较大。
图5-2 半桥式逆变器电路拓扑5.1.3全桥式逆变电路全桥逆变电路可以认为是由2 个半桥逆变电路组成的，在单相电压型逆变电路中是应用最多的电路，主要用于大容量场合。
在相同的直流输入电压下，全桥逆变电路的最大输出电压是半桥式逆变电路的2 倍。
光伏逆变器概述（完整版）光伏逆变器概述⼯作原理及特点⼯作原理：逆变装置的核⼼，是逆变开关电路，简称为逆变电路。
该电路通过电⼒电⼦开关的导通与关断，来完成逆变的功能。
特点：（1）要求具有较⾼的效率。
由于⽬前太阳能电池的价格偏⾼，为了最⼤限度的利⽤太阳能电池，提⾼系统效率，必须设法提⾼逆变器的效率。
（2）要求具有较⾼的可靠性。
⽬前光伏电站系统主要⽤于边远地区，许多电站⽆⼈值守和维护，这就要求逆变器有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如：输⼊直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。
（3）要求输⼊电压有较宽的适应范围。
由于太阳能电池的端电压随负载和⽇照强度变化⽽变化。
特别是当蓄电池⽼化时其端电压的变化范围很⼤，如12V的蓄电池，其端电压可能在10V~16V之间变化，这就要求逆变器在较⼤的直流输⼊电压范围内保证正常⼯作。
光伏逆变器分类有关逆变器分类的⽅法很多，例如：根据逆变器输出交流电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器；根据逆变器使⽤的半导体器件类型不同，⼜可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。
根据逆变器线路原理的不同，还可分为⾃激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。
根据应⽤在并⽹系统还是离⽹系统中⼜可以分为并⽹逆变器和离⽹逆变器。
为了便于光电⽤户选⽤逆变器，这⾥仅以逆变器适⽤场合的不同进⾏分类。
1、集中型逆变器集中逆变技术是若⼲个并⾏的光伏组串被连到同⼀台集中逆变器的直流输⼊端，⼀般功率⼤的使⽤三相的IGB T功率模块，功率较⼩的使⽤场效应晶体管，同时使⽤DSP转换控制器来改善所产出电能的质量，使它⾮常接近于正弦波电流，⼀般⽤于⼤型光伏发电站(>10kW)的系统中。
最⼤特点是系统的功率⾼，成本低，但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时)，采⽤集中逆变的⽅式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。
第5章光伏控制器及逆变器5.1 控制器太阳能光伏发电系统分为离网型光伏发电系统和并网型光伏发电系统。
在太阳能光伏发电系统中，接收太阳光并将太阳光转换成电能的装置是太阳电池，但将太阳光转换成电能时由于天气原因或其他因素的影响，太阳电池的输出电流并不是很稳定。
直接供负载使用将使负载非常不稳定，甚至会导致负载不能使用以及烧毁的情况。
因此在太阳电池组件将光能转换成电能后，让电能经过蓄电池和充放电控制器以及其他电力部件后供负载使用。
独立运行的太阳能光伏发电系统使用时，白天日照充足太阳电池组件产生电能过剩，蓄电池储存多余的电能。
夜间或阴雨天没有太阳光时，要靠蓄电池贮存和调节电能来供负载合理使用，以达到充放电的平衡，从而使系统效率最大加以利用。
充放电控制器是太阳能独立光伏系统中至关重要的部件，其主要功能是对独立光伏系统中的储能元件——蓄电池进行充放电控制，以免蓄电池在使用过程中出现过充或过放的现象，影响蓄电池寿命，从而提髙系统的可靠性。
本节主要介绍充、放电控制器工作原理以及控制器的设计及选型。
5.1.1控制器的工作原理在独立光伏系统中，为了能让系统正常运行，蓄电池是不可缺少的部件。
控制器主要是为了避免蓄电池在充放电过程中出现过充或过放的情况而设计的控制部件，它能使蓄电池工作在最佳状态。
由于太阳电池组件随太阳光的变化而变化较大，导致控制器的输入能量不稳定，所以太阳能光伏发电系统中的充放电控制比其他应用领域的控制要复杂一些。
根据铅酸蓄电池的充放电特性如图5.1可知，在对蓄电池充电过程中，当蓄电池端电压升至D点电压时，就标志着蓄电池已充满，应切断充电开关线路。
所以光伏控制器应有检测电压部件，能随时检测蓄电池的端电压；检测到蓄电池端电压后控制器中应设有比较电路，与电压比较器中设置的相当于D点电压（可称为“门限电压”或“电压阈”）比较，如果端电压达到阈值电压时，表示应结束蓄电池充电过程。
在此应要注意的是蓄电池在充电期间，其电解液温度会升高，由于蓄电池电压的温度效应，所以此时的阈值电压应根据检测到的温度而设定相关的补偿电压。
同理，从蓄电池的放电特性如图5.2可知，在电压达到G点电压时，就意味着蓄电池放电过程终止。
所以同样在光伏控制器中设置电压检测电路和电压比较电路，通过测试G点电压来决定是否断开蓄电池放电线路，从而结束蓄电池放电过程。
在太阳能光伏发电系统中，根据光伏发电系统实际需求的不同，控制器复杂程度也不相同。
控制器可以由相对简单的比较电路组成，也可由单片机或DSP处理器来控制，但不管控制器由什么组成，其基本原理都相同。
从蓄电池充放电原理和控制过程可以分析，光伏充放电控制器的基本原理图如图5.3所示：充放电控制器主要由控制电路、开关元件和其他基本电子元件组成。
开关元件包括充电开关、放电开关，充电开关用来切断或接通太阳电池组件和蓄电池，使太阳电池组件对蓄电池进行充电或避免蓄电池过充；放电开关用来切断或接通蓄电池和用电负载，使系统电压供负载使用或避免蓄电池过放。
此处讲的充放电开关实际上是一个广义上的开关元件，它可以是一个继电器、三极管等元件，也可以是MOS管、晶闸管或是机械等类型的元件，用来切断或接通输电线路的元件。
控制器控制电路部分是整个光伏控制器的核心，控制电路部分一方面需提供控制电路所需的稳压电路，以稳定供给控制电路部分集成电路所需的电压，以保证集成电路正常工作；同时还需要检测蓄电池的端电压，根据蓄电池端电压与阈值电压的比较来决定是否切断或接通充电开关和放电开关，保证系统的正常运行。
根据光伏发电系统的要求不同，控制电路也不同，如最简单的太阳能草坪灯上的控制电路就是用几支三极管、电阻、电容以及电感等分立元件组成的充放电电路；较复杂的如PHOCOS公司生产的PL系列太阳能光伏控制器，其控制电路由多个微控制器和外围电路组成，可以检测温度、时间、充电容量大小以及可以支持串口数据传输的等功能。
除此外，还具有友好的人机显示界面，用户可由控制器的显示界面直接观察到控制器检测到的相关信息。
光伏控制器是太阳能光伏系统中的关键部件，其性能的好坏会影响系统的运行。
正确理解光伏控制器的工作原理能为设计控制器和光伏系统提供重要的信息。
5.1.2控制器的分类及选购注意事项太阳能光伏控制器的种类很多，根据所控制的太阳电池组件的路数可分为单路型控制电路和多路型控制电路。
单路型控制电路顾名思义就是进行单路太阳能充电的控制，多路型控制电路是进行多路太阳能充电的控制电路。
在设计光伏系统时需要对蓄电池的容量进行检测以判断是否应继续充电或放电。
目前大部分光伏系统的充放电多采用单路阶梯式充放电控制，或者多路阶梯式充放电控制。
其中单路阶梯式充放电控制模式适用于中小功率的负载，大功率负载多采用多路阶梯式充放电控制。
单路阶梯式充放电如图5.4所示，此种充放电控制主要是通过控制器实现对蓄电池的充放电控制。
控制器在充电过程中不断地对蓄电池的端电压进行监测，当蓄电池的端电压大于某个限定值时，就视为已充满，停止太阳电池向蓄电池充电。
由于这种电路结构简单，价格低廉，目前应用最为广泛。
多路阶梯式充放电控制器原理如图5.5所示，其工作过程为，当蓄电池充满电时，控制电路将控制电子开关从电子开关1至电子开关N顺序断开相应太阳电池组件。
当第—路组件断开后，控制电路检测蓄电池电压是否低于设定值，若低于设定值，则控制电路等待；等到蓄电池电压再次充到设定值，再断开第二路太阳电池组件，类似第一路组件。
相反的，蓄电池电压低于恢复点电压时，执行相反过程，顺序接通被断开的太阳电池组件，直至阳光非常微弱时全部接通。
图中电子开关2为放电断路开关，当蓄电池容量低于设定的过放参数时，可以断开电子开关2来断开负载，以保证蓄电池不至于过放。
蓄电池的电压受很多因素的影响，如，温度、湿度等，特别是在充电过程中，蓄电池的端电压并不能很好地反映其容量。
阶梯式充放电控制中蓄电池都与太阳电池直接相连，其端电压受太阳电池端电压制约，V0并不能准确的反映蓄电池的容量。
这突出表现为当系统所处温度较高时，由于太阳电池板和蓄电池的端电压均受温度影响严重，太阳电池板端电压随温度升高而降低，而蓄电池端电压则刚好相反，容易出现蓄电池容量未满却巳不能充入的现象（常称之为“虚满”）。
这在很大程度上影响了蓄电池容量检测的准确性，进而阻碍了整个系统的正常工作，造成能源的极大浪费。
阶梯式充放电模式不能实现涓流充电，造成了能源的极大浪费，使得本来效率就不高的光伏系统性价比更低。
这些问题可以通过相对高端智能型的太阳能光伏充放电控制器来改进效率。
太阳能光伏控制器根据控制电路的复杂程度不同，又可分为简易型控制器和智能型控制器。
简易型控制器如最简单的就是太阳能路灯或草坪灯控制器，其电路非常简单。
图5.6为一款太阳能草坪灯电路图。
如图所示，该电路图中无任何集成电路器件，全部用分立元件构成，但可以良好地控制太阳能草坪灯。
其中BT1为太阳电池组件，R4光敏电阻，当夜晚或无光照时呈现高阻特性，使VQ4通，从而使草坪灯发光。
通过简单的分立元件电路可实现草坪灯自动控制的功能。
智能型光伏控制器可以根据光伏系统的实际需要来选择智能化程度。
目前市面上生产光伏控制器的公司比较多，如南京格海、合肥阳光、SokiOne等生产的控制器。
其中性能较好的有PHOCOS公司生产的PL系列光伏控制器，其性能良好，智能化程度较高。
图5.7所示为其原理框图：由图可见，其不但包括相关保护电路，还配备液晶显示、串行数据接口等丰富外围接口。
光伏控制器按电路方式的不同还可分旁路型、串联型、外观调制型等，在此不一一加以介绍。
目前市场上太阳能光伏控制器的种类繁多，其厂家生产的控制器接口及其内部电路结构各不相同，所以在光伏系统设计时应根据系统设计的需求选择相应的控制器。
当设计规格难以满足时，用户也可以自行根据要求设计光伏控制器。
太阳能光伏控制器的一个重要作用是充放电调节。
各类光伏控制器的功能各不相同，但一般光伏控制器应具有以下基本功能。
1. 防止蓄电池过充2. 防止蓄电池过放3．提供负载控制的功能4. 光伏控制器工作状态信息显示5. 防雷功能6. 防反接功能这些功能在一般的光伏系统中都要用到，光伏控制器设计吋应必须考虑到这些功能，设计时还可根据需求设计带有数据传输接口或是信息化显示或联网控制等功能。
国家为了规范光伏控制器市场，在国标中规定了控制器的相关技术参数如下：1. 充满断开（HVD）和恢复功能：当蓄电池充满时，要求控制器具有输入充满断开和恢复接通的功能。
标准设计的蓄电池值为：12V；则充满断开和恢复连接电压参考值：启动型铅酸电池充满断开为：15.0V〜15.2V；恢复连接为：13.7V。
固定型铅酸电池充满断开为：14.8V〜15.0V；恢复连接为：13.7V。
密封型铅酸电池充满断开为：14.1V〜14.5V；恢复连接为：13.2V。
2. 温度补偿：实际考虑光伏发电系统环境及蓄电池的工作温度特性，由于蓄电池在充电过程中，再化合反应产生大量热不易散出，就会导致电池温升过高，电解液干涸，造成电池的热失控。
所以光伏控制器应具备温度补偿功能，温度补偿功能主要是在不同的工作环境温度下，对蓄电池设置更为合理的充电电压，防止过充电或欠充电状态而造成电池充放电容量过早下降甚至过早报废。
标准规定了温度系数在-3~7mV/℃。
3. 空载损耗（静态电流）光伏控制器生产后其内阻为定值为了降低控制器的损耗，提髙光伏电源的转换效率，控制器的静态电流应尽量低。
所以标准中规定了控制器最大自身耗电不应超过其额定充电电流的1%。
4. 充、放电回路电压降为了降低控制器的损耗，还应对控制器充电或放电的电压降提出要求。
在标准中规定了控制器充电或放电的电压降不应超过系统额定电压的5%。
对选购控制器的相关技术要求，可用相应方法对参数进行检测。
在对控制器充满断开和恢复功能进行检测中，对开关型控制器和脉冲调制型控制器的检测方法有所区别，因为脉冲调制型开关控制器在充电回路中没有特定的恢复点。
开关型控制器检测方法如图5.8所示，用直流稳压电压接到蓄电池接线端，用来模拟蓄电池电压。
调整稳压电源电压到充满点电压时，控制器应能断开充电回路；当降低直流稳压电源电压到恢复点电压时，控制器又能自动接通充电回路，说明控制器充满断开和恢复功能无故障。
脉宽调制型控制器检测方法如图5.9所示，用直流电源代替太阳电池方阵经过控制器给蓄电池充电，当蓄电池电压向充满点电压变化时，充电电流应慢慢变小直至最后接近为零（此时蓄电池电压达到充满值）。
当蓄电池放电后电压由充满点下降时，充电电流应逐渐增大。
对温度补偿测试相对较为简单，只需将温度传感器放入恒温箱内，充满断开点随温度的变化而改变，将其变化规律作出一条曲线，该曲线的斜率应符合温度系统每节电池-3~7mV/℃的要求。
