光伏发电原理演示幻灯片
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并网光伏发电原理流程图
3
太阳能电池组件
太阳能电池发电原理： 太阳能电池是一种对光有响应并能将 光能转换成电力的器件。能产生光伏 效应的材料有许多种，如：单晶硅， 多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。 它们的发电原理基本相同，现以晶体 为例描述光发电过程。P型晶体硅经过 掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。当光线照
7
太阳能电池组件
日照强度 太阳电池组件的输出功率与直接的太阳辐射强度成比例，日
照增强时组件输出也随之增加。值得注意的是日照强度变化 时，组件工作电压基本不变。
8
太阳能电池组件
太阳电池温度 太阳电池组件温度较高时，工作效率降低。通常在80～90℃
之问，温度每上升1℃，组件的效率损失0.5％。
13
并网逆变器
按逆变器输出电压或电流的波形分可分为： （1）方波逆变器
线路比较简单，使用的功率开关数量很少。设计功率一般在百瓦至千瓦之间。 优点是：线路简单，维修方便，价格便宜。 缺点是方波电压中含有大量的高次谐波，在带有铁心电感或变压器的负载用电器中 将产生附加损耗，对某些通讯设备有干扰。此外，这类逆变器还有调压范围不够宽，保护 功能不够完善，噪声比较大等缺点。 （2）正弦波逆变器
极晶体管（IGBT）逆变器 按直流电源分可分为: （1）电压源型逆变器（VSI）；（2）电流源型逆变器（CSI） 按逆变器控制方式分可分为： （1）调频式（PFM）逆变器；（2）调脉宽式（PWM）逆变器 按逆变器开关电路工作方式分可分为： （1）谐振式逆变器；（2）定频硬开关式逆变器；（3）定频软开关式逆变器
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太阳能电池组件
阴影 阴影对太阳电池组件性能的影响不可低估，有时组件上的一
个局部阴影也会引起输出功率的明显减少。
10
并网逆变器
通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称 为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路， 把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。 与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的 过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆 变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备 或逆变器。
1、自动运行和停机功能
早晨日出后，太阳辐射强度逐渐增强，太阳电池的输 出也随之增大，当达到逆变器工作所需的输出功率后，
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并网逆变器
2、最大功率跟踪控制功能 太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温
度（芯片温度）而变化的。另外由于太阳电池组件具有电压随 电流增大而下降的特性，因此存在能获取最大功率的最佳工作 点。太阳辐射强度是变化着的，显然最佳工作点也是在变化的。 相对于这些变化，始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率 点，系统始终从太阳电池组件获取最大功率输出，这种控制就 是最大功率跟踪控制。太阳能发电系统用的逆变器的最大特点 就是包括了最大功率点跟踪（MPPT）这一功能。
射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸 4
太阳能电池组件
太阳能电池板 Solar panel 分类： 晶体硅电池板：多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳
能电池。 非晶硅电池板：薄膜太阳能电池、有机太阳能电
池。 化学染料电池板：砷化镓、硒铟铜、锑化镉等。
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太阳能电池组件
单晶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电池组件 硅电池组件
并网逆变器的电路结构
MPPT 跟踪器保证光伏阵列产生直流电能能最大程度地被逆变
器所使用。IGBT 全桥电路将直流电转换成交流电压和电流。保 护功能电路在逆变器运行过程中监测运行状况，在非正常工作 条件下可触发内部继电器从而保护逆变器内部元器件免受损坏。
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并网逆变器
功能
逆变器不仅具有直交流变换功能，还具有最大限度地 发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。归纳 起来有自动运行和停机功能、最大功率跟踪控制功能、 防单独运行功能（并网系统用）、自动电压调整功能 （并网系统用）、直流检测功能（并网系统用）、直 流接地检测功能（并网系统用）。这里简单介绍自动 运行和停机功能及最大功率跟踪控制功能。
电压采样
eab ebc
线电压转换
成相电压
ea
eb
3/2变换
e e
计算得到 角度
2s/2r 变换
ed
eq 0
V4
电流采样
ia ib ic
3/2变换
i i
iq
2s/2r变换 id
V6
V2
空间电压矢量调制发生器
电压采样
iq
eq 0
PI
L
id
L PI
ed
u
u
Park 逆变换
udc udc
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光伏发电原理
1
并网光伏发电原理
工作原理 白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通
过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系 统输入电压的要求。再通过逆变器的作用，将直流电转换成 交流电，输送到电力变压器，通过变压器进行升压将电能输 送到电力网中。 组成部分 并网光伏系统是由太阳能电池方阵，自动太阳能跟踪系统， 汇流设备，直流配电设备，逆变器，变压器、监控系统，二 次继电保护系统、光功率预测系统等设备组成。
多晶硅电池组件
非晶
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太阳能电池组件
组件性能及影响因素： 在太阳电池I—V曲线上有三个具有重要意义的点，即最大功
率点(Vmp,Imp)，开路电压(Voc)和短路电流(Isc)。I—V曲线上 最大功率点标注为“Vmp,Imp”。 在这个工作点组件产生最大的 输出功率。 影响太阳电池组件输出特性的 主要因素是：日照强度、太阳电 池温度、阴影和晶体结构。
正弦波逆变器的优点是：输出波形好，失真度很低，对收音机及通讯设备干 扰小，噪声低。此外，保护功能齐全，整机效率高。
缺点是：线路相对复杂，对维修技术要求高 ，价格昂贵。
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并网逆变器
逆变器控制框图
VD1
VD3
idc VD5
ea
eb ec
L
ia V1 ib
a
ic
V3 b
V5
C c
Udc
VD4
VD6
VD2
并网光伏系统逆变器
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并网逆变器
按逆变器输出的相数分可分为： （1）单相逆变器； （2）三相逆变器； （3） 多相逆变器
按照逆变器输出电能的去向分可分为： （1）有源逆变器； （2）无源逆变器
按逆变器主电路的形式分可分为： （1）单端式逆变器； （2）推挽式逆变器；
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并网逆变器
按逆变器主开关器件的类型分可分为： （1）晶闸管逆变器；（2）晶体管逆变器；（3）场效应逆变器；（4）绝缘栅双
并网光伏发电原理流程图
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太阳能电池组件
太阳能电池发电原理： 太阳能电池是一种对光有响应并能将 光能转换成电力的器件。能产生光伏 效应的材料有许多种，如：单晶硅， 多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。 它们的发电原理基本相同，现以晶体 为例描述光发电过程。P型晶体硅经过 掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。当光线照
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太阳能电池组件
日照强度 太阳电池组件的输出功率与直接的太阳辐射强度成比例，日
照增强时组件输出也随之增加。值得注意的是日照强度变化 时，组件工作电压基本不变。
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太阳能电池组件
太阳电池温度 太阳电池组件温度较高时，工作效率降低。通常在80～90℃
之问，温度每上升1℃，组件的效率损失0.5％。
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并网逆变器
按逆变器输出电压或电流的波形分可分为： （1）方波逆变器
线路比较简单，使用的功率开关数量很少。设计功率一般在百瓦至千瓦之间。 优点是：线路简单，维修方便，价格便宜。 缺点是方波电压中含有大量的高次谐波，在带有铁心电感或变压器的负载用电器中 将产生附加损耗，对某些通讯设备有干扰。此外，这类逆变器还有调压范围不够宽，保护 功能不够完善，噪声比较大等缺点。 （2）正弦波逆变器
极晶体管（IGBT）逆变器 按直流电源分可分为: （1）电压源型逆变器（VSI）；（2）电流源型逆变器（CSI） 按逆变器控制方式分可分为： （1）调频式（PFM）逆变器；（2）调脉宽式（PWM）逆变器 按逆变器开关电路工作方式分可分为： （1）谐振式逆变器；（2）定频硬开关式逆变器；（3）定频软开关式逆变器
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太阳能电池组件
阴影 阴影对太阳电池组件性能的影响不可低估，有时组件上的一
个局部阴影也会引起输出功率的明显减少。
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并网逆变器
通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称 为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路， 把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。 与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的 过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆 变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备 或逆变器。
1、自动运行和停机功能
早晨日出后，太阳辐射强度逐渐增强，太阳电池的输 出也随之增大，当达到逆变器工作所需的输出功率后，
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并网逆变器
2、最大功率跟踪控制功能 太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温
度（芯片温度）而变化的。另外由于太阳电池组件具有电压随 电流增大而下降的特性，因此存在能获取最大功率的最佳工作 点。太阳辐射强度是变化着的，显然最佳工作点也是在变化的。 相对于这些变化，始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率 点，系统始终从太阳电池组件获取最大功率输出，这种控制就 是最大功率跟踪控制。太阳能发电系统用的逆变器的最大特点 就是包括了最大功率点跟踪（MPPT）这一功能。
射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸 4
太阳能电池组件
太阳能电池板 Solar panel 分类： 晶体硅电池板：多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳
能电池。 非晶硅电池板：薄膜太阳能电池、有机太阳能电
池。 化学染料电池板：砷化镓、硒铟铜、锑化镉等。
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太阳能电池组件
单晶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电池组件 硅电池组件
并网逆变器的电路结构
MPPT 跟踪器保证光伏阵列产生直流电能能最大程度地被逆变
器所使用。IGBT 全桥电路将直流电转换成交流电压和电流。保 护功能电路在逆变器运行过程中监测运行状况，在非正常工作 条件下可触发内部继电器从而保护逆变器内部元器件免受损坏。
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并网逆变器
功能
逆变器不仅具有直交流变换功能，还具有最大限度地 发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。归纳 起来有自动运行和停机功能、最大功率跟踪控制功能、 防单独运行功能（并网系统用）、自动电压调整功能 （并网系统用）、直流检测功能（并网系统用）、直 流接地检测功能（并网系统用）。这里简单介绍自动 运行和停机功能及最大功率跟踪控制功能。
电压采样
eab ebc
线电压转换
成相电压
ea
eb
3/2变换
e e
计算得到 角度
2s/2r 变换
ed
eq 0
V4
电流采样
ia ib ic
3/2变换
i i
iq
2s/2r变换 id
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空间电压矢量调制发生器
电压采样
iq
eq 0
PI
L
id
L PI
ed
u
u
Park 逆变换
udc udc
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光伏发电原理
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并网光伏发电原理
工作原理 白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通
过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系 统输入电压的要求。再通过逆变器的作用，将直流电转换成 交流电，输送到电力变压器，通过变压器进行升压将电能输 送到电力网中。 组成部分 并网光伏系统是由太阳能电池方阵，自动太阳能跟踪系统， 汇流设备，直流配电设备，逆变器，变压器、监控系统，二 次继电保护系统、光功率预测系统等设备组成。
多晶硅电池组件
非晶
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太阳能电池组件
组件性能及影响因素： 在太阳电池I—V曲线上有三个具有重要意义的点，即最大功
率点(Vmp,Imp)，开路电压(Voc)和短路电流(Isc)。I—V曲线上 最大功率点标注为“Vmp,Imp”。 在这个工作点组件产生最大的 输出功率。 影响太阳电池组件输出特性的 主要因素是：日照强度、太阳电 池温度、阴影和晶体结构。
正弦波逆变器的优点是：输出波形好，失真度很低，对收音机及通讯设备干 扰小，噪声低。此外，保护功能齐全，整机效率高。
缺点是：线路相对复杂，对维修技术要求高 ，价格昂贵。
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并网逆变器
逆变器控制框图
VD1
VD3
idc VD5
ea
eb ec
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ia V1 ib
a
ic
V3 b
V5
C c
Udc
VD4
VD6
VD2
并网光伏系统逆变器
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并网逆变器
按逆变器输出的相数分可分为： （1）单相逆变器； （2）三相逆变器； （3） 多相逆变器
按照逆变器输出电能的去向分可分为： （1）有源逆变器； （2）无源逆变器
按逆变器主电路的形式分可分为： （1）单端式逆变器； （2）推挽式逆变器；
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并网逆变器
按逆变器主开关器件的类型分可分为： （1）晶闸管逆变器；（2）晶体管逆变器；（3）场效应逆变器；（4）绝缘栅双