光伏并网原理示意图

第1章光伏并网系统的工作原理1.1光伏并网系统光伏并网系统就是将太阳能光伏系统与电力网相连接的系统。

并网逆变器是并网光伏发电系统的核心部件和技术关键。

除了将光伏阵列发出的直流电转换为交流电，与普通逆变器不同的是,并网逆变器还需对转换的交流电的频率、电压、电流、相位、有功与无功、电能品质(电压波动、高次谐波）等进行控制,使转换后的交流电的电压、频率与电网交流电的电压、频率一致。

一般来说，并网逆变器具有如下功能：（1）自动开关。

根据日出到日落的日照条件，尽量发挥光伏阵列输出功率的潜力,在此范围内实现自动开始和停止。

（2）最大功率跟踪（MPPT）控制。

在不同的外界温度和太阳光照强度条件下，使光伏阵列尽量保持最大功率输出的工作状态。

（3)并网时抑制高次谐波电流流入电网，减少对电网的影响。

（4）防止孤岛运行。

系统所在地发生停电，但由于光伏发电继续供电，逆变器的输出电压并未变动。

此时，就不能正常检测出是否停电,一旦再恢复来电,就有可能造成事故，这种情况称为孤岛运行.为保护设备维修人员不受到伤害,并网逆变器需要具备此功能。

（5）自动电压调整。

由于大量的太阳能光伏系统与电网相联，晴天时太阳能光伏系统的剩余电能会同时送往电网，使电网的电压上升，导致供电质量下降。

为保持电网的电压正常，运转过程中要能够自动防止并网逆变器输出电压上升.但对于小容量的太阳能光伏系统来说，几乎不会引起电压上升，所以一般省去此功能。

（6）异常情况排解与停止运行。

当系统所在地电网或逆变器发生故障时，及时查出异常，控制逆变器停止运转。

1.2并网逆变器的结构和原理光伏并网发电系统中，逆变器作为太阳能光伏阵列和电网的连接部分,在不同的应用场合，根据太阳能光伏阵列的输出电流、电压和功率等级和并网需求可以采用多种逆变器的连接方式.（1）集中逆变器。

多组串联的光伏组件并联后再接在逆变器的直流输入侧，再通过逆变器变换为交流电并入单相或三相电网。

由于只有一个逆变器,系统设计成本低。

第2章单相光伏并网发电系统结构与工作原理2.1单相光伏并网发电系统基本原理薔电池组图2-1典型光伏发电系统框图单相光伏并网发电系统由四部分组成，即太阳能电池方阵、蓄电池组、逆变器和控制器，其典型的系统框图如图2-1所示。

并网光伏发电系统的主要特点是，与公用电网发生紧密的电联系。

光伏发电系统多余的电力向电网供电，不足的电力由电网补。

其工作的基本原理是，太阳能电池方阵受到太阳辐照，通过太阳能电池的光生伏打效应，将太阳光能直接转换为直流电能，太阳能电池方阵的输出端经防反充二极管接至控制器。

控制器的一对输出端接至蓄电池组，对其进行充、放电保护控制；控制器的另一对输出端通过开关接至逆变器，将直流电逆变为交流电，可以向交流负载供电，也可以通过锁相环节向电网输出与电网电压同频、同相的交流电。

这样就构成了一个完整的发电、输电和供电系统。

对于光伏并网系统而言，将太阳能经光伏电池阵列转化成电能馈送给交流电网，其间能量的传递与转换可以有很多种方式，并网逆变器的结构也因而有所不同,可以是直接从太阳能电池到电网的单级DC-AC变换结构，也可以是DC-DC和DC-AC的两级变换结构。

对于小功率光伏并网发电系统，由于光伏电池阵列的输出电压比较低，因而更多的采用了先通过一级DC-DC变换器升压，然后再通过一级DC-AC逆变器的两级变换并网结构。

太阳能并网逆变器的控制目标是控制并网逆变器的输出电流为稳定的高质量的正弦波电流，同时还要求并网逆变器输出的电流与电网电压同频、同相，因此需要采用合适的控制策略以达到上述的控制目标。

2.2光伏发电系统逆变器的拓扑结构由于太阳能电池，燃料电池每个单元的输出电压较低，所以在串联数量很少的情况下，并网逆变器的输入电压较低，这样并网逆变器就需要具有直流电压的提升和逆变的功能。

通常并网逆变器依照级数可以划分为单级式逆变器和多级式逆变器。

单级指直流电压的提升和产生正弦波的输出电流或者输出电压在同一级电路中完成。

光伏并网逆变器控制的设计
1 引言
21世纪，人类将面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战。

在有限资源和保护环境的双重制约下能源问题将更加突出，这主要体现在：①能源短缺；②环境污染；③温室效应。

因此，人类在解决能源问题，实现可持续发展时，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。

太阳能具有储量大、普遍存在、利用经济、清洁环保等优点，因此太阳能的利用越来越受到人们的广泛重视，成为理想的替代能源。

文中阐述的功率为200W太阳能光伏并网逆变器，将太阳能电池板产生的直流电直接转换为220V/50Hz的工频正弦交流电输出至电网。

2 系统工作原理及其控制方案
2.1 光伏并网逆变器电路原理
太阳能光伏并网逆变器的主电路原理图如图1所示。

在本系统中，太阳能电池板输出的额定电压为62V的直流电，通过DC/DC变换器被转换为400V直流电，接着经过DC/AC逆变后就得到220V/50Hz的交流电。

系统保证并网逆变器输出的220V/50Hz正弦电流与电网的相电压同步。

图1 电路原理框图
2.2 系统控制方案
图2为光伏并网逆变器的主电路拓扑图，此系统由前级的DC/DC变换器和后级的DC/AC 逆变器组成。

DC/DC变换器的逆变电路可选择的型式有半桥式、全桥式、推挽式。

考虑到输入电压较低，如采用半桥式则开关管电流变大，而采用全桥式则控制复杂、开关管功耗增大，因此这里采用推挽式电路。

DC/DC变换器由推挽逆变电路、高频变压器、整流电路和滤波电感构成，它将太阳能电池板输出的62V的直流电压转换成400V的直流电压。

图2 主电路拓扑图。

实用文档之"1.什么是“自发自用，余电上网”？"
“自发自用，余电上网”是指分布式光伏发电系统所发电力主要由用户自己使用，多余电量馈入电网。

用户希望所发电量尽可能在自己内部消耗掉，实在用不掉的情况下，可以送入电网，以不浪费掉这部分光伏电量。

用户自己直接用掉的光伏电量，以节省电费的方式直接享受电网的销售电价（山东地区居民生活用电2520KWh以下0.5469元/KWh）；余电电量单独计量，并以规定的上网电价进行结算（山东地区脱硫收购电价0.4194元/KWh）无论是自用部分还是上网部分均享受0.47元/KWh的政府财政补贴。

2、“自发自用，余电上网”并网原理如下图一所示
图一“自发自用，余电上网”并网原理示意图
备注：
2.1电能表1主要计量光伏阵列总发电量
2.2电能表2具有双向计量功能，正向计量用户所用国家电网市电电量，反向计量剩余馈入电网的光伏电量，用户所用光伏电量=电能表1（总发电量）-电能表2（反向电量）3、举例如下：
山东省淄博市沂源县一居民利用自家屋顶安装分布式光伏电站，装机容量为5KW,全年平均每天用电量10KWh,按照山东淄博沂源地区全年平均有效光照4.2h计算，理想状态下全年平均每天发电量为：5KW*4.2h=21KWh.其收益如下：3.1平均每天享受度电补贴：21 KWh*0.47元/KWh=9.87元3.2平均每天节约电费：10 KWh*0.5469元/KWh=5.469元3.3平均每天向国家电网发电收益：11KWh*0.4194元/KWh=4.6134元
综上所述，该居民全年平均每天收益为：20元左右。

太阳能光伏并网发电演示实验报告
实验目的
1.了解太阳能光伏发电并网的线路及其原理
2.了解光伏发电与环境、天气、时间的关系
3.掌握逆变电路的效率计算
实验原理
图1 光伏并网线路图
太阳光照射太阳能面板产生的直流电流经过逆变器逆变为交流，经过升压电路升为220V交流电，再由锁相环并入市电。

实验数据记录
直流侧电流波形
图2 逆变器直流侧电流实测图
测得
直流侧电流大小为0.8A
交流侧电流波形
图3 交流侧电流实测图
测得交流侧电流的峰峰值为0.8A
算得平均值为0.28A
理论计算
电流型的逆变电路，输出的交流电流的几波有效值与直流电流的关系为插入公式
但是实际中交流电流的有效值的理论值的。