光伏发电并网逆变器控制器控制系统的设计
单相光伏并网逆变器控制策略研究
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单相光伏并网逆变器控制策略研究
随着能源需求的快速增长和环境保护意识的提高,太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式,受到了广泛关注和应用。
而光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备,其控制策略的研究对于提高光伏发电系统的性能和效率具有重要意义。
在单相光伏并网逆变器的控制策略研究中,首先需要考虑的是逆变器的稳定性和可靠性。
在逆变器设计中,采用合适的控制算法,能够有效提高逆变器的稳定性,减少系统的故障率。
同时,还需要考虑逆变器的输出电压和电流的波形质量,以保证光伏发电系统的输出功率稳定和高效。
另外,单相光伏并网逆变器的控制策略研究还需要关注逆变器的响应速度和动态性能。
在光伏发电系统中,由于天气变化等原因,光伏电池的输出功率会发生变化,因此逆变器需要具备快速响应的能力,以实现对光伏电池输出功率的有效控制。
此外,单相光伏并网逆变器的控制策略还需要考虑并网电网的要求。
在并网过程中,逆变器需要满足电网的电压和频率的要求,同时还需要具备对电网电压和频率的检测和保护功能,以确保光伏发电系统与电网之间的安全运行。
最后,单相光伏并网逆变器的控制策略还需要考虑逆变器的效率和功率因数。
在光伏发电系统中,逆变器的效率和功率因数
直接影响系统的发电效率和经济性。
因此,在控制策略的设计中,需要综合考虑逆变器的效率和功率因数的优化。
综上所述,单相光伏并网逆变器的控制策略研究涉及逆变器的稳定性、波形质量、响应速度、动态性能、并网要求、效率和功率因数等多个方面。
通过合理设计和优化控制策略,能够提高光伏发电系统的性能和效率,进一步推动光伏发电技术的发展和应用。
光伏单相逆变器并网控制技术研究
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光伏单相逆变器并网控制技术研究
1.逆变器的控制策略:逆变器的控制策略是保障逆变器与电网稳定连
接的重要手段。
逆变器的控制策略包括功率控制、电流控制和电压控制等。
光伏单相逆变器的控制策略应根据电网供电要求和光伏发电系统特点进行
优化设计。
2.并网控制算法:光伏单相逆变器的并网控制算法是实现逆变器与电
网连接的关键。
并网控制算法需要考虑电网的电压和频率波动、逆变器的
响应速度和稳定性等因素,保证逆变器能够满足电网供电的要求。
常用的
并网控制算法包括电压-频率双闭环控制、电流环控制和功率控制等。
3.逆变器的安全保护功能:光伏单相逆变器并网控制技术还需要具备
安全保护功能,保障系统的安全运行。
逆变器的安全保护功能主要包括过
流保护、过压保护、过温保护和短路保护等。
通过合理的安全保护功能,
可以有效防止逆变器因外界因素或系统故障导致的损坏。
4.逆变器的故障检测和诊断:光伏单相逆变器的故障检测和诊断技术
是保障系统稳定运行的重要环节。
逆变器的故障检测和诊断技术可以实时
监测逆变器的工作状态和性能,并判断逆变器是否存在故障,并可以进行
相应的诊断和处理。
通过故障检测和诊断技术,可以及时排除故障,保证
系统连续稳定运行。
总结起来,光伏单相逆变器并网控制技术主要涉及逆变器的控制策略、并网控制算法、安全保护功能以及故障检测和诊断技术等方面。
充分掌握
和研究这些技术,可以提高光伏单相逆变器的效率和性能,保障光伏发电
系统的正常运行,并为光伏发电行业的发展提供技术支持。
光伏发电并网逆变器设计及其控制实现
![光伏发电并网逆变器设计及其控制实现](https://img.taocdn.com/s3/m/45fd104d4b7302768e9951e79b89680203d86b1b.png)
光伏发电并网逆变器设计及其控制实现光伏发电并网逆变器是一种将光伏电池组发出的直流电能转换为交流电能并与电网连接的装置。
它在光伏发电系统中起着重要的作用,能够将光伏电池组产生的直流电能转化为交流电能供电网使用,从而实现将太阳能转化为电能的目的。
本文将对光伏发电并网逆变器的设计原理及其控制实现进行详细介绍。
光伏发电并网逆变器的设计原理是将光伏电池组发出的直流电能经过逆变器的转换,变为符合电网要求的交流电能。
其主要功能包括功率调节、电网电压频率跟踪以及电网短路保护等。
在设计过程中,需要考虑逆变器的效率、可靠性以及控制精度等因素。
光伏发电并网逆变器的组成主要包括直流侧和交流侧两个部分。
直流侧主要由光伏电池组、直流输入滤波电路和直流侧逆变器构成。
交流侧主要由交流输出滤波电路、逆变桥和输出变压器构成。
在设计中,需要对每个部分进行设计和参数选择,以保证逆变器的正常运行。
光伏发电并网逆变器的控制实现主要包括两个方面:MPPT(Maximum Power Point Tracking,最大功率点跟踪)控制和电网逆变控制。
MPPT控制是为了保证光伏电池组能够始终工作在最大功率点上,通过调整光伏电池组的工作电压和电流,以获得最大功率输出。
电网逆变控制是为了保证逆变器能够将直流电能转换为符合电网要求的交流电能,包括电压和频率的跟踪控制。
在MPPT控制方面,一般采用模拟控制和数字控制相结合的方式。
模拟控制主要通过比较光伏电池组输出电压和电流与最大功率点的关系,通过调整控制信号来实现。
数字控制是采用数字信号处理器(DSP)等处理器实现的,能够实时采集光伏电池组的输出电压和电流,并进行计算和调整。
在电网逆变控制方面,主要包括电网电压跟踪和频率控制两个方面。
电网电压跟踪是通过测量电网电压和逆变器输出电压的差值,并通过调整逆变器的控制信号来实现电网电压的稳定。
频率控制是通过测量电网频率和逆变器输出频率的差值,并通过调整逆变器的控制信号来实现电网频率的跟踪。
毕业设计(论文)光伏并网发电系统设计
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摘要随着社会生产的日益发展,对能源的需求量在不断增长,全球范围内的能源危机也日益突出。
地球中的化石能源是有限的,总有一天会被消耗尽。
随着化石能源的减少,其价格也会提高,这将会严重制约生产的发展和人民生活水平的提高。
可再生能源是满足世界能源需求的一种重要资源,特别是对于我们这个人口大国来讲更加重要。
其中太阳能资源在我国非常丰富,其应用具有很好的前景。
光伏并网发电系统是通过太阳能电池板将太阳能转化为电能,并通过并网逆变器将直流电变为与市电同频同相的交流电,并回馈电网。
光伏并网发电系统的核心技术是并网逆变器,在本文中对于单相并网逆变器硬件进行了建摸及设计。
给出了硬件主回路并对各部分的功能进行了分析,同时选用TI公司的DSP芯片TMS320F2812作为控制CPU,阐述了芯片特点及选择的原因。
并对并网逆变器的控制及软件实现进行了研究。
文中对于光伏电池的最大功率跟踪(MPPT)技术作了阐述并提出了针对本设计的实现方法。
最后对安全并网的相关问题进行了分析探讨。
文章的主要内容如下:1.目前国内外光伏发电的现状和发展前景,并对光伏并网发电系统的功能、分类和特点作了简单介绍,对光伏并网发电系统建立了一个总体认识。
2.研究了光伏电池的基本发电原理和输出特性。
重点研究了光伏电池的输出特性和其影响因素,并得出相应的结论。
3.并网逆变器主要包括DC/DC及DC/AC两部分,文中分析了各部分设计重点,明确了选用TI公司的DSP芯片TMS320F2812作为控制CPU的原因及优点,同时给出了控制及软件实现方法。
4.光伏电池发电输出是非线性的,存在输出最大功率(CMPPT)跟踪问题。
本文阐述了常用的最大功率点跟踪方法,并结合本设计提出了改进方法。
使光伏电池工作于最大输出功率点上,获得高效功率输出。
5.在实际太阳能并网发电系统中,太阳能电池的输出及电网的电压是不断波动的,如何实现安全并网以及在运行中对各种故障的检测及报警进行了探讨,重点对“孤岛效应”进行了分析。
分布式光伏发电系统的并网型逆变器设计与控制
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分布式光伏发电系统的并网型逆变器设计与控制摘要:随着可再生能源的快速发展,分布式光伏发电系统成为了一个受到广泛关注的领域。
在分布式光伏发电系统中,逆变器的设计与控制是关键的环节之一。
本文将介绍分布式光伏发电系统的基本原理,然后重点讨论并网型逆变器的设计与控制方法。
同时,将探讨当前存在的一些问题,并提出可能的解决方案。
1. 引言分布式光伏发电系统是一种将太阳能转化为电能的系统。
该系统将太阳能电池板转化的直流电能通过逆变器转化为交流电能,并输入到电网中。
逆变器是实现这一转换的核心设备之一。
并网型逆变器允许光伏发电系统与电网之间的双向电能流动。
当光伏发电系统产生的电能超过负载需求时,多余的电能将被输送到电网中,从而实现电能的共享与利用。
然而,为了确保安全稳定地将电能输送到电网中,逆变器的设计与控制变得尤为重要。
2. 分布式光伏发电系统的基本原理分布式光伏发电系统主要由太阳能电池板、逆变器、电网和负载组成。
太阳能电池板将太阳能转化为直流电能,逆变器将直流电能转化为交流电能,然后输入到电网中,最后供给负载使用。
光伏发电系统的工作过程如下:1) 太阳能电池板将太阳光转化为直流电能。
2) 逆变器将直流电能转化为交流电能。
3) 交流电能通过变压器升压之后,输入到电网中。
4) 电网将电能供给给负载使用。
3. 并网型逆变器的设计由于并网型逆变器需要将直流电能转化为交流电能并输入到电网中,因此其设计需要满足以下要求:1) 高效性:逆变器的转换效率应尽可能高,以最大程度地减少能源损耗。
2) 可靠性:逆变器需要具备稳定、可靠的运行能力,以确保电能的安全输送。
3) 控制性能:逆变器需要具备灵活、精确的控制能力,以应对电能输出的要求。
4. 并网型逆变器的控制并网型逆变器的控制包括全局控制和局部控制两个方面。
全局控制主要是通过监测电网的运行状态和负载需求来控制逆变器的电能输出,以实现对电网功率的调节。
局部控制主要是通过反馈控制回路来调整逆变器的输出特性,以保持稳定的输出电压和频率。
太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图
![太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图](https://img.taocdn.com/s3/m/4e648bf855270722182ef754.png)
太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图随着生态环境的日益恶化,人们逐渐认识到必须走可持续发展的道路,太阳能必须完成从补充能源向替代能源的过渡。
光伏并网是太阳能利用的发展趋势,光伏发电系统将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。
在光伏并网系统中,并网逆变器是核心部分.目前并网型系统的研究主要集中于DC—DC和DC-AC两级能量变换的结构。
DC—DC 变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点;DC—AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位,同时获得单位功率因数。
其中DC—AC是系统的关键设计.太阳能光伏并网系统结构图如图1所示.本系统采用两级式设计,前级为升压斩波器,后级为全桥式逆变器.前级用于最大功率追踪,后级实现对并网电流的控制。
控制都是由DSP芯片TMS320F2812协调完成。
图1 光伏并网系统结构图逆变器的设计太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分,其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变成单相交流电,并送入电网。
同时实现对中间电压的稳定,便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪。
并且具有完善的并网保护功能,保证系统能够安全可靠地运行。
图2是并网逆变器的原理图。
图2 逆变器原理框图控制系统以TI公司的TMS320F2812为核心,可以实现反馈信号的处理和A/D转换、DC/DC变换器和PWM逆变器控制脉冲的产生、系统运行状态的监视和控制、故障保护和存储、485通讯等功能。
实际电路中的中间电压VDC、网压、并网电流和太阳能电池的电压电流信号采样后送至F2812控制板。
控制板主要包括:CPU及其外围电路,信号检测及调理电路,驱动电路及保护电路.其中信号检测及调理单元主要完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功能,以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。
光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法
![光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法](https://img.taocdn.com/s3/m/2fcc80f0a0c7aa00b52acfc789eb172ded6399a2.png)
相关研究综述
太阳能光伏并网发电系统是将太阳能转化为电能并直接接入电网的系统。近年 来,针对该系统的研究主要集中在提高效率、扩大规模、降低成本以及改善并 网控制策略等方面。已有的研究成果包括对光伏电池模型的改进、并网逆变器 的设计以及系统优化配置等。实验研究方面,研究者们通过构建不同规模的实 验系统对各种控制策略和优化方法进行了验证和比较。
逆变器的基本原理
逆变器是一种将直流电转换为交流电的装置,其在光伏并网发电系统中起着重 要的作用。当太阳能电池板产生直流电时,逆变器将其转换为交流电,以便与 电网连接并进行电力交换。逆变器的主要组成部分包括整流器、逆变桥和滤波 器,其工作原理是基于半导体开关器件的开关动作来实现电流的逆变。
逆变器的设计方法
光伏并网发电系统中逆变器的设计与控 制方法
目录
01 引言
03 逆变器的设计方法
02 逆变器的基本原理 04 逆变器的控制方法
目录
05 逆变器的应用场景
07 参考内容
06 结论
引言
随着全球能源危机的加剧和环境问题的日益突出,光伏并网发电系统作为一种 清洁、可再生的能源形式,越来越受到人们的。逆变器作为光伏并网发电系统 的核心部件之一,其设计与控制方法对整个系统的性能和稳定性具有至关重要 的影响。本次演示将详细介绍逆变器的设计与控制方法在光伏并网发电系统中 的应用。
3、采用滤波技术:滤波技术是解决电磁兼容问题的重要手段之一。通过在系 统中加入滤波器,可以有效地滤除电网中的谐波和电磁噪声,提高系统的电磁 兼容性。
三、方法与技术
本次演示采用仿真和实验相结合的方法对光伏并网发电系统的电磁兼容性进行 研究。首先,利用仿真软件对不同因素引起的电磁干扰进行模拟分析,探讨其 传播途径和危害程度。同时,通过实验测试不同措施对提高系统电磁兼容性的 效果,为优化系统设计提供依据。
光伏发电三相并网逆变器的设计
![光伏发电三相并网逆变器的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/fc45be0268eae009581b6bd97f1922791688bede.png)
TECHNOLOGY AND INFORMATION88 科学与信息化2023年6月下光伏发电三相并网逆变器的设计曾庆龙 常虎国网淮南市潘集区供电公司 安徽 淮南 232082摘 要 目前,在光伏发电行业中,并网逆变器的研究主要集中在硬件开发、电路控制算法等方面。
基于对近几年来的发展情况的搜集与研究,本文对电路控制算法和Matlab仿真进行深入探讨。
设计中的三相光伏并网逆变器主要由DC-DC直流变换电路和并网逆变电路构成。
前部分的DC-DC电路为多支路并联,各支路独立进行最大功率跟踪,满足了直流电压宽输入的要求,可用于各种各样的光伏产业系统;后部分的并网逆变电路采用SVPWM矢量控制进行逆变,提高电压利用率,减少电网的输入谐波。
本文在分析了三相光伏逆变器原理的基础上,利用Matlab进行仿真,观察整个系统的可行性及不同变量对输出电压的影响。
关键词 光伏发电;并网逆变器;最大功率点跟踪;SVPWMDesign of a Three-Phase Grid-Connected Inverter for Photovoltaic Power Generation Zeng Qing-long, Chang HuState Grid Huainan City Panji District Power Supply Company, Huainan 232082, Anhui Province, ChinaAbstract In the photovoltaic power generation industry, the current research on grid-connected inverters is mainly focused on hardware development and circuit control algorithms. Based on the collection and study of the developments in recent years, this paper provides an in-depth discussion of circuit control algorithms and Matlab simulation. The three-phase photovoltaic grid-connected inverter in the design mainly consists of a DC-DC direct current converter circuit and a grid-connected inverter circuit. The DC-DC circuit in the front part is a multi-branch parallel connection with each branch independently for maximum power tracking, which meets the requirement of wide input of direct current voltage and can be used in various photovoltaic industry systems; The grid-connected inverter circuit in the rear part is inverted using SVPWM vector control to improve voltage utilization rate and reduce input harmonics to the grid. In this paper, based on the analysis of the three-phase photovoltaic inverter principle, Matlab is used for simulation to observe the feasibility of the whole system and the effect of different variables on the output voltage.Key words photovoltaic power generation; grid-connected inverter; maximum power point tracking; SVPWM引言目前我国已初步建立起一套比较完善的太阳能与风能的协同与互补工作系统,而对于光伏并网逆变系统的控制试验则缺乏深入的探讨[1-2]。
光伏并网逆变器的设计
![光伏并网逆变器的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/f7205218866fb84ae45c8d60.png)
半导体器件应用网/news/201535.html 光伏并网逆变器的设计【大比特导读】基于光伏并网逆变器的基本原理和控制策略,设计了并网型逆变器的结构,其采用了内置高频变压器的前后两级结构,即前级DC/DC高频升压,后级DC/AC工频逆变。
该设计模式具有电路简单、性能稳定、转换效率高等优点。
基于光伏并网逆变器的基本原理和控制策略,设计了并网型逆变器的结构,其采用了内置高频变压器的前后两级结构,即前级DC/DC高频升压,后级DC/AC工频逆变。
该设计模式具有电路简单、性能稳定、转换效率高等优点。
在能源日益紧张的今天,光伏发电技术越来越受到重视。
太阳能电池和风力发电机产生的直流电需要经过逆变器逆变并达到规定要求才能并网,因此逆变器的设计关乎到光伏系统是否合理、高效、经济的运行。
1光伏逆变器的原理结构光伏并网逆变器的结构如图1所示,主要由前级DC/DC变换器和后级DC/AC逆变器构成。
其基本原理是通过高频变换技术将低压直流电变成高压直流电,然后通过工频逆变电路得到220V交流电。
这种结构具有电路简单、逆变电源空载损耗很小、输出功率大、逆变效率高、稳定性好、失真度小等优点。
图1光伏逆变器结构图逆变器主电路如图2所示。
DC/DC模块的控制使用SG3525芯片。
SG3525是双端输出式SPWM脉宽调制芯片,产生占空比可变的PWM波形用于驱动晶闸管的门极来控制晶闸管通断,从而达到控制输出波形的目的。
作为并网逆变器的关键模块,DC/AC模块具有更高的控制要求,本设计采用TI公司的TMS320F240作为主控芯片,用于采集电网同步信号、交流输入电压信号、调节IGBT门极驱动电路脉冲频率,通过基于DSP芯片的软件锁相环控制技术,完成对并网电流的频率、相位控制,使输出电压满足与电网电压的同频、同相关系。
滤波采用二阶带通滤波器,是有源滤波器的一种,用于传输有用频段的信号,抑制或衰减无用频段的信号。
其可以有效地滤除逆变后产生的高频干扰波形,使逆变后的电压波形达到并网的要求。
光伏并网微逆变器的设计
![光伏并网微逆变器的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/b3abfb155627a5e9856a561252d380eb63942343.png)
光伏并网微逆变器的设计
1 光伏并网微逆变器简介
光伏并网微逆变器(Grid-tied Micro Inverter)是一种用于开
放式光伏系统的新型变换器,可以准确地将由多路太阳能单元收集的
直流能量转换为平衡的交流电能,然后将其输入到电网或本地负载中。
本设计的微逆变器的目的是研发一种适用于开放式光伏系统,可以实
现最优性能、最低成本以及最短运行时间的设备。
2 微逆变器设计原理
微型逆变器的设计原理是利用其底层发电系统“多路太阳能细胞”(Multi-junction Solar Cells)以及每个太阳能细胞交流输出最优
性能的控制逻辑。
首先,每个太阳能细胞根据其能量来划分不同等级;然后,不同等级的太阳能细胞会产生不同的相位和功率;最后,对于
每个太阳能细胞的相位和功率,根据功率曲线分析及最优化算法,以
及直流母线输出功率最大化,从而使发电系统输出最大功率。
3 硬件要求
微型逆变器硬件系统包括控制器和变换器。
控制器通过调节DC母
线及太阳能单元输出电流来实现最优化的输出效果,而变换器则利用
半导体元件的高速PWM技术来输出 AC 脉冲信号,使得逆变器能够精
确通过调节脉冲宽度调控 AC 电压,而不受 AC 电压的范围限制。
4 其他考虑因素
在微逆变器的设计中,除了硬件设计外,还必须考虑应用场景周围环境因素,比如温度等,否则可能会对设备造成严重损害。
此外,对微型逆变器的设计还需要考虑其安全性问题,即放电防护及湿度防护等,确保微逆变器的安全工作。
5 结论
由于光伏并网微逆变器能够极大提高开放式光伏系统的性能以及效率,因此本设计的微型逆变器将成为未来光伏系统中不可或缺的组成部分。
光伏发电站设计规范并网与逆变器保护设置原则
![光伏发电站设计规范并网与逆变器保护设置原则](https://img.taocdn.com/s3/m/7451213678563c1ec5da50e2524de518974bd376.png)
光伏发电站设计规范并网与逆变器保护设置原则光伏发电站已成为可再生能源领域的关键技术之一,其设计和运营需要遵循一系列规范和原则。
特别是在并网与逆变器保护设置方面,合理规划和实施是确保光伏发电站稳定运行和安全性的关键。
一、光伏发电站设计规范1.地理位置选择:选址应考虑全年光照强度和日照时间,避免阴影覆盖和光照不均匀导致效率降低。
2.基础设计:光伏发电站基础的设计应满足稳定性、耐久性和可维护性的要求。
选择适当的地基类型和加固措施,确保发电站能够抵抗自然灾害和不利气候因素的影响。
3.组件选择与布置:选择高效率的光伏组件,并合理布置,最大限度地利用可用空间。
4.接地系统设计:建立良好的接地系统,确保光伏发电站的人身安全和设备的正常运行。
合理规划接地线路,并按照相关规范进行施工和测试。
5.电缆安装:电缆应采用耐久性好、绝缘性能优越的材料制造,并符合规范要求进行正确安装。
在设计阶段考虑到线路的容量和损耗,确保电缆选型合理和线路连接可靠。
二、并网原则1.电网电压、频率和功率因数:光伏发电站并网应满足电网电压、频率和功率因数的要求。
确保并网的稳定性和运行的可靠性。
2.并网保护:建立并网保护系统,包括电力质量监测装置、过电压保护装置、过流保护装置等,保持光伏发电站与电网的稳定互联。
3.合理功率控制:根据电网的需要,光伏发电站应具备功率控制的功能,以避免过载或容量闲置的情况发生。
4.滤波及扩频技术:使用滤波技术有效抵制谐波和电磁干扰,并利用扩频技术减少光伏发电站对电网的影响。
三、逆变器保护设置原则1.过压保护:逆变器内部应设置过压保护装置,一旦电压超过安全范围,即切断电源以保护逆变器和相关设备。
2.过载保护:逆变器应具备过载保护功能,当电流超过设定值时能够自动切断电源,避免设备过热和损坏。
3.短路保护:逆变器应设有短路保护开关,一旦发生短路故障,能够及时切断电源,避免设备损坏和安全事故。
4.温度保护:逆变器内部应设有温度传感器,并通过自动控制系统监测温度,一旦超过设定值,即可切断电源,确保设备的安全运行。
关于DSP光伏并网发电系统的逆变器设计探究蒋玲玲
![关于DSP光伏并网发电系统的逆变器设计探究蒋玲玲](https://img.taocdn.com/s3/m/ca7db68bdb38376baf1ffc4ffe4733687e21fc34.png)
关于DSP光伏并网发电系统的逆变器设计探究蒋玲玲发布时间:2023-07-28T03:36:29.543Z 来源:《工程管理前沿》2023年9期作者:蒋玲玲[导读] 在我国现代电力领域高速发展的背景下,新能源并网成为一项主要发展趋势,通过采用新能源发电的方式,能够降低资源消耗,同时具有良好的环境保护作用,其中光伏发电是当前技术最为成熟、应用最为广泛的一项新能源发电技术,在其并网过程中,需要做好逆变器设备的应用与设计。
因此,本文将对DSP光伏并网发电系统的逆变器设计方面进行深入地研究与分析,并结合实践经验总结一些措施,希望可以对相关人员有所帮助。
淮南联合大学智能制造学院摘要:在我国现代电力领域高速发展的背景下,新能源并网成为一项主要发展趋势,通过采用新能源发电的方式,能够降低资源消耗,同时具有良好的环境保护作用,其中光伏发电是当前技术最为成熟、应用最为广泛的一项新能源发电技术,在其并网过程中,需要做好逆变器设备的应用与设计。
因此,本文将对DSP光伏并网发电系统的逆变器设计方面进行深入地研究与分析,并结合实践经验总结一些措施,希望可以对相关人员有所帮助。
关键词:DSP光伏系统;太阳能;并网逆变器;设计分析太阳能的大规模应用,是现代人类社会进步的重要标志之一,光伏并网发电系统,是太阳能光伏发电系统得到主要发展趋势。
光伏并网发电系统的应用,可以不采用蓄电池进行储能,从而可以降低投资成本,且系统结构简单,维护较为便利,光伏并网发电系统主要应用于光伏屋顶系统与调峰光伏电站,作为屋顶光伏发电系统的核心构建,并网逆变器的研究受到广泛关注,会对光伏发电产生直接影响,所以需要加强对并网逆变器的设计优化,将并网逆变器的作用充分发挥。
1DSP光伏并网发电系统及逆变器概述光伏并网发电系统由太阳能电池板阵列、电池并联、逆变器以及电力计量装置等部分组成,太阳能电池板阵列是光伏并网发电系统的核心部件,负责将光能转换为电能,而逆变器则将由太阳能电池板阵列输出的直流电转换成交流电,并将其送入电网。
并网光伏发电站系统设计
![并网光伏发电站系统设计](https://img.taocdn.com/s3/m/836836dadbef5ef7ba0d4a7302768e9951e76eb5.png)
并网光伏发电站系统设计随着全球能源需求的迅速增长和对清洁能源的重视,光伏发电作为一种可持续的能源源头,正逐渐受到国际社会的关注和推崇。
并网光伏发电站系统的设计是实现光伏发电高效运行和电力系统安全可靠供电的关键。
本文将对并网光伏发电站系统设计进行详细阐述。
一、并网光伏电站系统设计的背景二、并网光伏发电站系统设计的基本原理1.光伏发电系统光伏发电系统由光伏阵列、逆变器、配电系统和监控系统组成。
光伏阵列负责将太阳光转化为直流电能,逆变器将直流电能转换为交流电能,配电系统将电能传输到电力系统中,监控系统实时监测系统运行情况。
2.并网接入并网光伏电站通过逆变器将光伏发电的交流电能与电力系统的交流电网相连接,实现电力的互联互通。
同时,通过电力系统的监测与控制,保证光伏电站的运行安全和电流质量。
三、并网光伏发电站系统设计的关键技术1.光伏阵列设计光伏阵列设计是并网光伏电站系统设计的重要环节。
光伏阵列的布置和组串方式直接影响光能的吸收利用效率。
同时,必须考虑光伏阵列的朝向、倾角和面积等因素,以最大化太阳辐射的吸收。
2.逆变器设计逆变器是将光伏发电系统的直流电能转换为交流电能的核心设备。
逆变器的设计需要考虑其转换效率、稳定性和电流质量。
此外,逆变器还应具备防雷、过热等保护功能,以确保系统的安全运行。
3.配电系统设计配电系统设计包括电缆布置和配电装置选型等方面。
电缆布置需要考虑线路的损耗以及电缆的尺寸和敷设方式等因素。
配电装置选型则需根据负荷情况和配电网络的结构来确定,以实现电能在各个环节的平衡分配。
4.监控系统设计监控系统设计是确保光伏电站运行安全和电流质量的关键。
监控系统应包括对光伏阵列、逆变器、配电系统以及电力系统的实时监测和数据分析功能。
同时,还应具备故障自动报警和故障处理等功能,以便及时采取措施,保证系统的稳定运行。
四、并网光伏发电站系统设计的步骤1.确定电站容量和布置方案根据实际需求和地理环境等因素,确定光伏电站的容量和布置方案,以满足电力需求和最大化光能的吸收利用效果。
光伏发电系统并网控制策略研究
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光伏发电系统并网控制策略研究随着能源需求的不断增加和环境问题的日益突出,光伏发电技术成为解决能源短缺和环境污染的重要途径之一。
光伏发电系统并网控制策略研究,旨在实现光伏发电系统的有效管理和优化运行,以提高能源利用效率和电网稳定性。
本文将对光伏发电系统并网控制策略的研究进行探讨。
1. 光伏发电系统概述光伏发电系统是利用光电转换原理将太阳光能转化为电能的装置。
它通常由光电效应发电部件、电力逆变器、控制器和连接电网等组成。
光伏发电系统的并网控制策略是实现光伏发电系统与电网之间的有效耦合和协调运行的关键。
2. 光伏发电系统并网控制策略的目标光伏发电系统并网控制的主要目标是实现电能的高效利用和电网安全稳定运行。
具体而言,它包括以下几个方面:2.1 形成与电网同步的电能输出光伏发电系统必须能够实时感知电网的工作状态并调整自身的发电功率,以确保与电网同步工作。
并网控制策略需要准确判断电网负荷情况,调整光伏发电系统的输出功率,使其满足电网需求,并确保电网的稳定性。
2.2 保护电网稳定运行光伏发电系统并网时,必须与电网保持有机的协调和互动,以避免对电网产生不良影响。
并网控制策略需要监测电网的频率、电压和功率等参数,通过控制光伏发电系统的输出功率和电压,以减少对电网的冲击,并确保电网的稳定运行。
2.3 提高光伏发电系统的发电效率光伏发电系统能够实现高效能量转换对于提高能源利用效率至关重要。
并网控制策略需要根据光伏发电系统的工作状态和电网负荷等因素,调整光伏发电系统的工作模式和参数,以提高其发电效率。
3. 光伏发电系统并网控制策略的研究方向为了实现光伏发电系统的高效并网运行,探索合理的并网控制策略是非常重要的。
当前,研究人员在以下几个方向上开展了深入的研究:3.1 最大功率点跟踪(MPPT)算法研究最大功率点是指光伏发电系统可以实现最大输出功率的工作状态。
MPPT算法是一种用于寻找最大功率点的控制策略。
研究人员通过改进传统的MPPT算法,提高光伏发电系统的发电效率,减少对电网的冲击。
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分布式并网光伏发电应用研究导读:本辑归纳了分布式并网光伏发电应用前景,并网光伏发电电能质量测试与分析,并网型光伏发电系统控制策略研究,分布式并网光伏发电应用前景,光伏发电系统中蓄电池充电控制研究。
中国学术期刊文辑(2013)目录一、理论篇多功能光伏发电系统仿真设计 1分布式并网光伏发电应用前景 6分布式光伏发电现状及走势 8分布式光伏发电现状及走势孙李平 10分布式光伏发电陷迷途奥克股份阳光电源堪忧 12光伏并网发电若干关键技术分析与综述 14光伏发电并网标准发展陈志磊 21光伏发电并网对东莞电网的影响及对策研究 25光伏发电并网及电能计量问题探究 29光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望 31光伏发电并网技术的应用 45光伏发电并网技术难点及破解办法 46二、发展篇光伏发电并网难考验激励机制 49光伏发电并网逆变器控制器控制系统的设计 51光伏发电并网系统的仿真建模及对配电网电压稳定性影响 53 光伏发电并网系统跟踪方法的改进 67太阳能光伏发电的设计应用陈秋宇 1 76太阳能光伏发电的设计应用陈秋宇 79太阳能光伏发电技术及其发展前景分析 82一种新型高效太阳能光伏发电系统的设计及优化分析 84以光伏发电为代表的微电网的经济运行评估 87以光伏发电为代表的微电网的经济运行评估杨海晶 90 应用于停车棚的光伏储能微网发电系统研究 93收稿日期:2012-11-15基金项目:国家自然科学基金(51107088);天津市资助选派优秀博士后国际化培养计划(2012年)通讯作者:肖朝霞(1981-),女,博士,副教授,主要从事分布式发电系统及其控制等方面的研究;E-mail:xiaozhaoxia@tjpu.edu.cn第27卷第4期2012年12月电力科学与技术学报JOURNAL OF EIECTRIC POWER SCIENCE AND TECHNOLOGYVol.27No.4Dec.2012 多功能光伏发电系统仿真设计肖朝霞,刘 东,赵倩宇(天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室,天津 300387)摘 要:提供一种基于Matlab/Simulink的多功能光伏(PV)发电系统仿真设计方法,既可用于系统运行分析和控制器设计,又可通过dSpace将其用于实验室系统.并对系统运行模式进行分析,采用stateflow进行运行模式控制;给出光伏逆变器和蓄电池充放电控制方法,以及它们在Matlab/Simulink中的实现方式。
该仿真方法的应用可促进分布式发电的实用化进程.关 键 词:光伏;蓄电池;操作模式控制;状态流中图分类号:TM341 文献标识码:A 文章编号:1673-9140(2012)04-0012-05Simulation and design of multifunctional PV-inverter systemXIAO Zhao-xia,LIU Dong,ZHAO Qian-yu(Tianjin Key Laboratory of Advanced Technology of Electrical Engineering andEnergy Tianjin Polytechnic University,Tianjin 300387,China)Abstract:A Matlab/Simulink based multifunctional photovoltaic(PV)-inverter system simulationdesign method is provided in this paper.It can be used for system operation analysis and control-ler design,as well as for the laboratory system control by dSpace.The system possible operationmodes are analyzed and the stateflow is used to realize operation mode control.Meanwhile,thecontrol methods of the PV-inverter and battery charging/discharging are presented with the cor-responding implementation in Matlab/Simulink.The application of the simulation method willpromote the utility of distributed generations.Key words:PV;battery;operation mode control;stateflow 分布式发电作为智能电网的组成部分之一为供能提供了一种新方式[1-2].通过逆变器接口的可再生能源发电由于可以采用不同的控制方法而具有更大的灵活性[3-4].多功能光伏发电系统采用光伏发电与蓄电池的组合,通过对逆变器和蓄电池的充放电控制,可以实现向电网提供更多的电能、负荷侧电能质量提高、UPS、无功功率补偿、谐波抑制、为电网提供电压和频率支持等功能[5-7].采用Matlab/Simulink进行该系统的软件部分设计,既可用于系统运行模式和控制器设计的仿真,也可将其应用于控制实验室系统的dSpace上[8-11],这种设计方法可减少从仿真到实际系统的流程和错误概率.笔者详细介绍利用Matlab/Simulink进行多功能光伏发电系统的设计流程.对实验室多功能光伏发电系统进行详细介绍,分析该系统各种可能的运行模式,给出运行模式控制采用Stateflow(状态流)实现的方法和应用于该系统的控制器结构,并给出其在Matlab/Simulink中的实现方法.1 系统模型多功能光伏系统多功能光伏系统实验系统结构如图1所示,实验室系统如图2所示.该系统由功率为100kW的光伏发电单元组成,蓄电池出口电压为384V,由192个电池串联而成,总容量为800Ah.系统的运行模式控制及对光伏和蓄电池充放电控制由dSPACE DS 1401MicroAutoBox完成.通过基于Matlab/Simulink进行该系统的软件部分的设计,既可用于系统运行模式和控制器设计的仿真,也可将其应用于控制实验室系统的dSpace上,同时成熟后可用于控制实际系统.图1 多功能光伏系统Figure 1 Multifunctional PV systems图2 多功能光伏实验室系统Figure 2 Multifunctional photovoltaic laboratory system通过对开关和DC/AC及DC/DC的控制,多功能光伏系统主要提供以下功能.1)向电网提供更多的电能.逆变器的容量可满足光伏和蓄电池同时输出电能,光伏单元一般运行在MPPT模式.2)子网内电能质量的提高.通过连接电感的引入,子网内负荷点电压可免受主网电压波动的影响.3)UPS(不间断供电)功能.由于蓄电池设计的容量可单独为子网内负荷提供电能1h,所以当主网出现故障,该系统可提供持续供电.4)尖峰共享功能.当子网内工业负荷用电处于用电尖峰时,该系统起削峰功能,可有效降低电网成本.5)无功功率补偿.由于光伏发电的间歇性,因此可利用对逆变器的控制为子网内工业负荷提供无功功率.6)谐波抑制.通过对光伏侧逆变器的控制,有效抑制谐波.7)为电网提供电压和频率支持,参与主电网运行.2 系统的主要运行模式系统通过控制断路器S1,S2和S3,主要有联网运行、独立运行和只有蓄电池与PV的工作模式.系统主要运行模式如表1所示,在stateflow里操作模式控制如图3所示.1)对于联网运行,由电网是否处于尖峰运行、PV能否提供电能和负荷对无功的要求情况,又可分为5类:①电网可提供足够电能,DC/AC处于逆变状态,PV运行于最大功率点,将更多电能送给电网,蓄电池由PV充电;②电网可提供足够有功,DC/AC处于整流状态,蓄电池由电网充电;③电网可提供足够有功,光伏输出有功功率未达到逆变器额定功率,逆变器可向子网内负荷或主电网提供无功,DC/AC处于逆变状态,子网与主电网连结点功率恒定或功率因数恒定,蓄电池由PV充电;④电网处于尖峰运行,DC/AC处于逆变状态,PV运行于最大功率点,蓄电池放电为负荷提供电能;⑤电网处于尖峰运行,DC/AC处于逆变状态,PV为蓄电池和负荷提供电能.2)对于独立运行,系统由PV是否可以提供足够电能情况分为2类:①PV恒电压运行为蓄电池和负荷提供电能;②PV运行于最大功率点,蓄电池放电为负荷提供电能.3)对于仅有蓄电池和PV情形,也有2种运行模式:①PV为蓄电池充电.②PV运行于开路电压,不提供电能.31第27卷第4期肖朝霞,等:多功能光伏发电系统仿真设计 表1 系统的主要运行模式Table 1 System main operation modes开关状态DC/AC状态PV运行模式逆变器蓄电池运行模式S1和S2(或S3)闭合(联网运行)S2且S3打开,S1闭合(独立运行)S1打开逆变MPPT(PPV>10kW)电压或电流控制充电or 0(满)整流MPPT(PPV>10kW)电压或电流控制充电逆变MTTP(PPV>10kW)恒功率因数控制充电逆变MPPT(PPV>10kW);恒电压(PPV<10kW)电压或电流控制放电(尖峰共享)逆变由蓄电池充电控制决定电压或电流控制充电(尖峰共享)逆变由蓄电池充电控制决定电压控制充电or 0(满)逆变MPPT(PPV>10kW);恒电压(PPV<10kW)电压控制放电off由蓄电池充电控制决定off充电off off off 0(满)图3 运行模式控制Figure 3 Operation modes control3 主要控制方式对于DC/AC逆变器主要采用恒电压控制、恒电流控制和恒功率因数控制,分别如图4~6所示.图4 电压控制Figure 4 Voltage control图5 电流控制Figure 5 Current control图6 功率因数控制Figure 6 Power factor control41电力科学与技术学报 2012年12月当采用连接电感时控制器结构如图4所示,控制的目的是维持负荷点电压恒定且尽可能将直流侧电能输送到电网,VDClink_set由光伏最大功率跟踪算法确定;当没有连接电感时控制器结构如图5所示,控制的目标为从逆变器看进去的系统为恒流源;当负荷或电网需要大量无功而光伏逆变器没有满载时,可以通过控制逆变器向负荷或电网提供无功,控制器如图6所示.控制器在Matlab/Simulink中仿真如图7所示.图7 控制器在Matlab/Simulink的实现Figure 7 Controller implementation with Matlab/Simulink 当蓄电池放电时,对于DC/DC的控制如图8所示.当直流母线电压低于设置的最小值(0.9倍的光伏最大功率处电压V_mpp)时,蓄电池开始放电,当光伏输出功率大于10kW时,控制目的是使光伏维持在MTTP;当光伏输出功率小于10kW时,维持直流母线电压恒定并保护蓄电池不会过度放电.该控制器考虑蓄电池的放电状态,当蓄电池端口电压小于Vbatt.min时,蓄电池停止放电.当直流母线电压大于其最大值(1.1倍的光伏最大功率处电压V_mpp)时,蓄电池开始充电.根据蓄电池充电特性设计控制器,如图9所示.当蓄电池端口电压较低时采用恒电流控制(图9(b)),随着蓄电池电能增多,充电状态(SOC)发生变化,蓄电池端口电压升高,当达到95%的蓄电池电大电压时,由恒电流充电转换为恒电压充电(图9(c)).当蓄电池电压达到其最大电压且充电电流小于其最小电流时,蓄电池充电已满,停止充电.图8 蓄电池放电控制Figure 8 Battery discharge control51第27卷第4期肖朝霞,等:多功能光伏发电系统仿真设计图9 蓄电池充电控制Figure 9 Battery charge control4 结语笔者提供了一种既可用于系统运行模式和控制器的设计,又可通过dSpace将其用于实验室系统的基于Matlab/Simulink的多功能光伏发电系统仿真设计方法.多功能光伏系统包括9种主要运行模式,各操作模式的控制通过stateflow完成.通过对系统开关、DC/AC和DC/DC的控制,系统可实现向电网提供更多的电能、负荷侧电能质量提高、UPS、无功功率补偿、谐波抑制以及为电网提供电压和频率支持等功能.笔者详细介绍了光伏逆变器和蓄电池充放电控制方法,并给出了它们在Matlab/Simu-link中的实现方式.该仿真方法的应用可促进分布式发电的实用化进程.参考文献:[1]张佳佳,陈金富,范荣奇.微网高渗透对电网稳定性的影响分析[J].电力科学与技术学报,2009,24(1):25-29.ZHANG Jia-jia,CHEN Jin-fu,FAN Rong-qi.Investi-gation of the influence ofm icrogrids high large penetra-tion ratios on power network stability[J].Journal of E-lectric Power and Technology,2009,24(1):25-29.[2]刘东.智能配电网的特征及实施基础分析[J].电力科学与技术学报,2011,26(1):82-85.LIU Dong.Analysis on characteristics and implementa-tion base of smart distribution grid[J].Journal of Elec-tric Power and Technology,2011,26(1):82-85.[3]陈卫民,汪伟,蔡慧.一种智能型光伏发电逆变器设计[J].中国计量学报,2009,20(4):4-7.CHEN Wei-min,WANG Wei,CAI Hui.Research on asmart photovoltaic power inverter[J].Journal of ChinaUniversity of Metrology,2009,20(4):4-7.[4]马琳,孙凯,Remus Teodorescu,等.高效率中点钳位型光伏逆变器拓扑比较[J].电工技术学报,2011,26(2):19-25.MA Lin,SUN Kai,Remus Teodorescu,et al.Com-parison of the Topologies of high efficiency neutral pointclamping photovoltaic inverters[J].Transactions ofChina Electrotechnical Society,2011,26(2):19-25.[5]Geibel D,Jahn J,Juchem R.Simulation model basedcontrol development for a multifunctional PV inverter[C].12th European Conference on Power Electronicsand Applications,Aalborg,Denmark,2007.[6]Geibel D,Braun M,Landau M,et al.MultifunctionalPV-converter in industrial grids[C].13th KasselerSymposium Energy Systems Technology,Kassel,TheFederal Republic of Germany,2008.[7]Geibel D.Multifunctional PV inverter system-energymanagement and improvement of power quality and re-liability in industrial environments[C].IEEE EnergyConversion Congress and Exposition,Berlin,The Fed-eral Republic of Germany,2009.[8]杨秀媛,刘小河,张芳,等.大型太阳能并网发电模型及应用[J].中国电机工程学报,2011,31(S1):19-22.YANG Xiu-yuan,LIU Xiao-he,ZHANG Fang,et al.Model of large PV and its applications on power systemanalysis[J].Proceeding of the CSEE,2011,31(S1):19-22.[9]焦阳,宋强,刘文华.光伏电池实用仿真模型及光伏发电系统仿真[J].电网技术,2012,34(11):11-15.JIAO Yang,SONG Qiang,LIU Wen-hua.Practicalsimulation model of photovoltaic cells in photovoltaicgeneration system and simulation[J].Power SystemTechnology,2012,34(11):11-15.[10]Sun K,Xing Y,Gurrrero J M.A distributed controlstrategy based on DC bus signaling for modular photo-voltaic generation systems with battery energy storage[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2011,26(10):16-23.[11]周德佳,赵争鸣,吴理博,等.基于仿真模型的太阳能光伏电池阵列特性的分析[J].清华大学学报:自然科学版,2007,47(7):5-9.ZHOU De-jia,ZHAO Zheng-ming,WU Li-bo,et al.Analysis characteristics of photovoltaic arrays usingsimulation[J].Journal of Tsinghua University:Scienceand Technology,2007,47(7):5-9.61电力科学与技术学报 2012年12月Encyclopedia电力百科分布式光伏发电是什么?分布式光伏发电通常是指利用分散式资源,装机规模较小的、布置在用户附近的发电系统,它一般接入低于35千伏或更低电压等级的电网。