电力电子技术论文

电力电子技术在太阳能中的应用

电力电子技术：

电力电子技术是指电力功率半导体器件，这些器件作为开关操作其中的控制和转换。硅控整流器的来临，简称可控硅，导致的新的电力电子领域的应用发展。之前的可控硅引进，汞弧整流器用于电力控制，但这种整流电路工业电子和汞弧整流器的应用范围是有限的一部分。一旦可控硅可用，应用领域蔓延到许多领域，如驱动器，电源供应器，航空

电力电子技术是什么？

电力电子技术是应用电子电路的能量转换。

您可能有更多的比你想象中的电力电子的相互作用。如果你开车，使用一台电脑，用微波炉做饭，对任何类型的电话交谈，听音响，或用电钻钻孔，然后你来接触电力电子技术。由于电力电子，电力运行所需的处理，过滤，并以最高的效率，最小的尺寸和最小重量的东西，你日常使用。在正式条款“，该技术包括使用的电子元件，应用电路理论与设计技术，分析工具，对电子的转换效率，控制和电力空调的发展。”

电力电子技术研究的主要领域包括：

•电子器件（如二极管和晶体管）

•控制和监管

电力转换器的电路设计和各项工作的转换器电路拓扑

•磁性元件（如变压器和电感器）

•电子电路封装和制造

•电机控制

电力电子技术的主要任务

电力电子技术，涵盖了整个电力系统领域的应用，这些应用延伸，从几个VA /瓦数兆伏安/兆瓦的功率范围。

电力电子技术的主要任务是控制和电源转换从一种形式到另一种。转换的四种主要形式是：

•整风指交流电压为直流电压的转换，

•直流到交流的转换，

•直流- 直流转换和

•交流到交流的转换。

•“电子式电能转换器”是用来指电力电子电路，转换电压和电流从一种形式到另一个任期。

此外，可控硅和其他功率半导体器件被用作静态开关。

电力电子技术的重要性和用途

电力电子技术是随处可见。例如，电力电子技术中使用

•计算机

•汽车

•电信

•空间系统和卫星

•电机

•照明

•替代能源（如太阳能和风能）。

电力电子技术在太阳能发电中的应用：

概述

照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以

说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为理

想的能源。从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有

以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源

质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是：①照射的能量分布密度小，即要占

用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具

有极大优点，因此受到世界各国的重视。目前国外并网逆变器技术发展十分迅速。目前的研究主要集中在空间矢量

pwm技术、数字锁相控制技术、数字dsp控制技术[1]、最大功率点跟踪[2,3]和孤岛检出技术[4,5]，以及综合考虑以

上方面的系统总体设计等。国外的有些并网逆变器还设计同时具有独立运行和并网运行功能。

国内太阳能光伏应用仍以独立供电系统为主，并网系统则刚刚起步。目前国内自主研制的并网逆变器存在有系统运

行不稳定，可靠性低的弱点;且保护措施不全，容易引起事故，与建筑一体化等问题也没有得到很好考虑。

本文主要讨论太阳能光伏发电中电力电子技术的发展应用;介绍独立供电光伏系统和并网系统的组成特点;根据逆变

电路不同的电路拓扑，讨论了太阳能最大功率点跟踪技术的实现方法;最后给出了一套独立供电的太阳能光伏试验系

统的设计，最大功率点跟踪技术和高效的逆变电路设计得到实现。

目前光伏发电系统的使用在家庭和企业产生的电力正变得越来越流行，作为传统的电能增加的成本，而太阳能发电系统的成本效益提高。而备受人们关注支付给太阳能电池的效率在逐步改善，也应采取步骤，以改善电源转换电子系统的效率。太阳能发电系统整合，改造运行用具或出售给电网成交流电的太阳能电池产生的直流电逆变器或电源控制单元。一个智能的安装和使用最先进的功率半导体技术，是最高的逆变器系统效率的关键细胞，形成了太阳能电池板串联成字符串，一个单元连接到下一个单元格的负极与正极。每个字符串连接到一个二极管，以防止断电的情况下，太阳能电池串短路，并防止反向充电。每个字符串也被连接到一个共同的，通过自身的功率调节电路，其中包括一个DC / DC升压转换器，以增加电压，从细胞到指定的直流链路层指定的直流环节。在今天使用的最常见的拓扑结构，称为多串，每个转换器的直流输出器，转换成交被送入一个逆变流电压，送入主电网（见图1）。

图1。太阳能逆变器在多串配置。

并网逆变器必须以最小的谐波产生干净的波形，并不会降低现有电网的电能质量。因此，在许多情况下，逆变器的功能再加上一个“电源连接变压器和输出滤波器组成。变压器块从主电网的直流分量。虽然变压器导致效率明显下降，在1％至2％，逆变器必须避免直流分量，所以通常作出的牺牲。表1给出了每个阶段的损失，规模和系统的贡献估计成本。

表1。估计在多串的太阳能发电系统的损失，系统尺寸和成本的贡献者

显然，变压器的损失和成本的主要贡献者之一。有系统不使用变压器，根据法律规定的国家，在太阳能逆变器销售，并提供更高的效率。然而，变压器是强制性的，在许多国家，这种隔离功能，因此不在本文的讨论范围。

输出滤波器的衰减是由逆变器的输出阶段产生的电流纹波。此过滤器的大小和成本是成反比的逆变器的开关频率，开关频率越高，体积更小，更便宜的过滤器。这种关系与硬开关条件下，在更高的开关频率增加的损失和降低效率的现实需要权衡。人们已经发现，16至20千赫的价值将声音低噪声和高效率的系统满足需求，但过滤器的具体设计也是本文的讨论范围之外。

权力执行的DC / DC升压和DC / AC转换功能的电子阶段对逆变器的转换效率有重大影响。现代电力设备已专门设计，以尽量减少损失，并为这些设备包括穿通（PT），非穿通（NPT）和沟槽绝缘栅双极晶体管（IGBT），提供降低传导和开关损耗。

DC / DC升压转换器的功率半导体

一个典型的DC / DC升压转换器（见图2）工作在开关频率约为100 kHz或太阳能发电的应用。它运行在连续导通模式，这意味着，在升压电感（L1）的电流在额定条件下连续波形。晶体管（T1），电感充电，二极管（D1）作为续流二极管，晶体管处于关闭状态时的行为。这意味着二极管正积极晶体管关闭时，再次打开，这使得反向恢复行为效率的重要考虑。