逆变技术对光伏发电的影响
摘要 太阳能发电作为新能源受国家政策的扶持,近年来得到了较快的发展。逆变器作为太阳能发电系统的关键部件起着举足轻重的作用。本文通过对逆变器的技术要求、发展现状及产业影响进行介绍,以期使读者了解逆变器在光伏发电系统中的作用及当前产业发展因素。
关键词 太阳能;逆变器;光伏发电;影响因素
中图分类号tm615 文献标识码a 文章编号
1674-6708(2010)30-0029-01
进入2010年以来,随着国家对太阳能发电的政策扶持,尤其是许多地方对太阳能光伏发电的补贴,让太阳能发电成为了新宠,许多新能源的公司也把企业定位在太阳能发电。在未来几年中,预计太阳能工程的增长率将达到20%~30%。
太阳能作为一种新能源,为电池制造、电源转换等相关企业提供了新的舞台。由于光伏发电系统产生的电流为直流电,但民用电力以交流供电为主,而且太阳能发电最终将走向并网运行,这就要求太阳能发电必须通过逆变器将直流电转换为交流电来驱动家用电器等负载。因此,逆变器在太阳能发电系统中具有举足轻重的作用。
1 太阳能发电系统对逆变器的要求
光伏发电分为离网型光伏发电系统和联网型光伏发电系统。离网型光伏发电系统是其太阳能电池板所产生电力供特定负载使用消耗的独立系统;联网型光伏发电系统是其太阳能电池所产生电力由公共电网进行传送输出的发电系统。不论是那种系统都对关键部件逆变器提出了很高的要求。
1)整机效率要高,因为太阳能电池板的效率在15%左右而且价格较高,因此要求逆变器的自身消耗要少,转换效率要高;
2)要具有完备的保护功能,光伏发电系统与我们日常使用的公共电网一样,要具有过欠压、过电流、短路、缺相保护以及温度超限报警等功能。而实现这些功能也是逆变器的基本性能之一;
3)要有较宽的输入电压范围及足够的输出容量,这是由太阳能电池的发电特点所要求的。由于日光光照角度及太阳发光强度的变化而导致了太阳能电池的输出端电压在不断变化,从而影响逆变器的输出容量产生变化,因此要求逆变器能在较大的输入电压范围内正常工作以保持输出电压的稳定;
光伏发电系统逆变技术研究与探讨
摘 要：太阳能光伏发电是一种绿色能源，近年来随着太阳能电池板单晶硅原材料成本的大幅下降，光伏行业被越来越多的人认识。太阳能电池光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。
关键词：太阳能；光伏发电；应用
随着人类对能源需求的不断提高，近年来，人类开采不可再生能源的脚步日益加快，使得这些化石能源的存量不断减少，以现在的这种开采状态，在不远的将来地球上的化石能源就会被人类消耗殆尽。在消耗能源的同时，在使用的过程中，还会排放大量的温室气体，对大气造成的严重污染。导致全球气候变暖，南北极冰山融化，使得海平面上升，对人类和生物的生命安全造成威胁。由此可见，开发、利用并推广高效环保的绿色可再生能源是当务之急，太阳能作为一种可再生资源，对环境和能源的可持续发展具有重要的意义。
1、太阳能光伏发电技术发展现状
日照温度和强度会对光伏阵列的开路电压和短路电流造成影响，如带来系统效率降低等问题。为了对太阳能进行充分利用，MPPT方式必须应用于并网逆变系统中，以便于在任何环境下，光伏阵列能够得到最大功率输出。虽然有诸多光伏阵列的最大功率跟踪方法，但现阶段应用较多的有：模糊控制法、间歇扫描法、电导增量法、扰动观测法、恒定电压法等。方法各有千秋，具体应用时要根据系统所处环境进行选择。最大功率点的跟踪采用变步长扰动观测法，这时，系统先对光伏阵列所输出的电流和电压进行采样，并对电网周期内电流电压的平均值分别进行计算，光伏阵列平均输出功率的计算用两者平均值的乘积，之后对比上一时刻输出功率。如果相比于上一时刻功率，当前时刻功率较小，说明跟踪方向此时已经与最大功率点发生偏离，给定电压需要按照与原来给定电压变化法相反的方向去改变；如果相比上一时刻功率当前时刻功率较大，这说明跟踪方向是正确的，且应继续维持该电压变化方向。若原本已增加给定电压，可继续增加，若是减少给定电压，应继续减少。
序言
太阳能光伏技术是利用半导体材料的光电效应将太阳能直接转化为电能的一种
技术形式，是太阳能利用的一种重要形式。光伏发电技术近年来发展很快，成本持续
下降。据EPIA、Greenpeace和德意志银行的预测，到2015年左右，光伏发电就可以
做到每度电15美分，达到“平价上网”，即与常规发电成本相一致。届时，光伏发
电的市场将会迅速增长
太阳光伏发电优势明显，具体表现为以下几点：体积小、重量轻，单位重量比功
率为50-1000W/kg；寿命长：20-50年（工作25年，效率下降20%）；零排放：无燃
料消耗，无噪声，无污染；发电不用水（高倍聚光电池也如此），可在荒漠地区建设；
运行可靠，无机械转动部件，使用安全，免维护，无人值守；太阳能资源永不枯竭（至
少50亿年），各地区差异不大，可实现分布式电站；生产资料丰富，硅材料储量丰富，
为地壳上除氧之外的丰度排列第二，达到26%之多；不单独占地：可以安装到建筑上；
规模大小皆宜，可为10W-100GW，可以“搭积木”式建设和安装；安装容易，建设周
期短，安装成本低；能量回收期短，只有0.8-3.0年，能量增值效应明显，达8-30
倍；规律性强，可预测，调峰效果明显，调度比风力发电容易；降价潜力大。
因此，太阳光伏发电具有最广阔的发展前景，是各国最着力发展的可再生能源技
术之一。欧洲联合研究中心（JRC）对光伏发电的未来发展作出如下预测：2020年世
界太阳能发电的发电量占世界总能源需求的1%，2050年占到20%，2100年则将超过
50%。
最近国外的研究报告指出，几年内我国将成为温室气体量排放最多的国家。世界
银行估计，2020年我国由于空气污染造成的环境和健康损失将达到GDP总量的13%。
为此，我国政府积极努力，承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005
年下降40%-45%。根据我国可再生能源中长期发展规划给出的数据，看出我国未来的
能源和电力来源将是太阳能。
我国太阳电池的研究开发始于1958年，1971年就成功地将自主研发的太阳电池
第５０卷第３期 ２０１６年３月 电力电子技术 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｖ０１．５０，Ｎｏ．３ Ｍａｒｃｈ ２０１６
光伏并网逆变中全桥ＬＬＣ谐振技术的应用
樊生文，周 鹏，杨 濠，袁 鑫 （北方工业大学，电力电子与电力传动工程中心，北京 １００１４４）
摘要：传统家庭式光伏并网逆变器中的升压电源多采用脉宽调制（ＰＷＭ）硬开关推挽升压技术．存在开关损耗 大、转换效率低以及故障率高等缺点。针对上述问题，提出一种在家庭式光伏升压电源中应用全桥ＬＬＣ谐振软 开关技术的方法。分析了全桥ＬＬＣ变换器中谐振元件的参数和变压器的设计：通过Ｓａｂｅｒ仿真验证了理论参数 的可行性；最后研制了一台２５０ Ｗ基于全桥ＬＬＣ谐振结构并采用脉冲频率调制（ＰＦＭ）的家庭式光伏升压电源 样机。实验结果表明，该电源样机输入电压为２０—４０ ｖ可调，输出电压可恒定为３６０ Ｖ；在整个输入电压范围内 均实现了开关管的零电压开关（ＺＶＳ）。所提升压电源提高了光伏升压电源的效率。同时满足了节能减排要求。 关键词：逆变器；全桥；脉冲频率调制；零电压开关 中图分类号：ＴＭ４６４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—１００Ｘ（２０１６）０３—００８５—０３
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｕｌｌ—ｂｒｉｄｇｅ ＬＬＣ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ＰＶ Ｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ
ＦＡＮ Ｓｈｅｎｇ—ｗｅｎ，ＺＨＯＵ Ｐｅｎｇ，ＹＡＮＧ Ｍｅｎｇ，ＹＵＡＮ Ｘｉｎ （Ⅳ０砒Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｄｒｉｖｅｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１４４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｂｏｏｓｔ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆａｍｉｌｙ ｔｙｐｅ ＰＶ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｍｏｓｔｌｙ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ （ＰＷＭ）ｈａｒｄ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｕｓｈ—ｐｕｌｌ Ｂｏｏｓｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ＳＯ ｍａｎｙ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｂｉｇ ｓｗｉｔｃｈ ｌｏｓｓ，ｌｏｗ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｉ— ｃｉｅｎｃｙ，ａｎｄ ｈｉｇｈ ｆａｉｌｕｒｅ ｒａｔｅ，ｅｔｃ．Ａｉｍｅｄ ａｔ ｔｈｅｓｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｌｌ—ｂｒｉｄｇｅ ＬＬＣ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｏｆｔ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｌｌ— ｂｒｉｄｇｅ ＬＬＣ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ Ｓａｂｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａ ２５０ Ｗ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｌｌ—ｂｒｉｄｇｅ ＬＬＣ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｕｌｓｅ ｆｒｅ－ ｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＰＦＭ）ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ｉｓ ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ（２０－４０ Ｖ）ａｎｄ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｓ ｃｏｎｓｔａｎｔ（３６０ Ｖ）．Ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ｔｕｂｅｓ ｚｅｒｏ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ （ｚｖｓ）ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｉｎｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｒａｎｇｅ．Ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ＰＶ ｂｏｏｓｔ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｆｕｌｌ—ｂｒｉｄｇｅ；ｐｕｌｓｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ｚｅｒｏ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
