嚴(yán)冰畢設(shè)答辯

1、 光伏發(fā)電逆變策略研究明德明德 勵(lì)志勵(lì)志 博學(xué)博學(xué) 篤行篤行陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯班 級(jí)：電氣1102姓 名：嚴(yán)冰指導(dǎo)教師：馬帥旗老師所在院系：電氣工程學(xué)院陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行研究背景：研究背景： (1)能源匱乏。目前常規(guī)能源的供應(yīng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度,這就意味著能源的缺口不斷張大,另一方面由于資源的分布不均,局部地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)能源危機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì),在全球范圍內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的石油資源只能夠使用40年,而天然氣資源也大概只能使用60年,縱然在一些資源將為豐富的地區(qū),其化石資源也只能維持大概百年而己。 (2)溫室效應(yīng)的出現(xiàn)。在使用化石能源的同時(shí)會(huì)伴隨著溫室氣體的排放,進(jìn)而產(chǎn)

2、生溫室應(yīng),影響著局部乃至全球的氣候變化。 (3)環(huán)境惡化。近年來空氣質(zhì)量不斷下降,全國各大城市全年的污染天數(shù)也在不斷增加, 其中霧霾的出現(xiàn)更是使對(duì)人類身體構(gòu)成了傷害,空氣質(zhì)量的每日監(jiān)測制度己經(jīng)實(shí)施。所以改善空氣質(zhì)量勢在必行。煤、石油等化石能源的使用,總會(huì)伴隨著硫、氮等有害氣體的產(chǎn)生,嚴(yán)重污染大氣層。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行國內(nèi)外發(fā)展趨勢：國內(nèi)外發(fā)展趨勢： 國外以德國為主的西方發(fā)達(dá)國家對(duì)低頻逆變技術(shù)有了很深入的研究,并己將其轉(zhuǎn)化為了生產(chǎn)力。日本的東芝公司和三菱電氣,德國的西門子電氣公司等在低頻逆變技術(shù)領(lǐng)域具備較強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力,其研發(fā)的產(chǎn)品己經(jīng)在交流傳動(dòng)裝置、變速恒頻雙饋風(fēng)力和水

3、力發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛運(yùn)用。國外低壓并網(wǎng)逆變器已經(jīng)是較為成熟的市場產(chǎn)品,SMA和Sputnik等公司生產(chǎn)的市場化專用逆變器應(yīng)用在歐洲光伏市場中。SMA公司的并網(wǎng)型逆變器包含SMC小集中型逆變器,SB組串逆變器和2008年研制成功1MWSC并網(wǎng)逆變器三大類。 國內(nèi)我國與工業(yè)較發(fā)達(dá)的國家相比,逆變技術(shù)所涉及的低頻技術(shù)起步較晚。因此與發(fā)達(dá)國家仍然存在許多差距,目前只是處于實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)階段,還需要不斷的學(xué)習(xí)進(jìn)而從根本上不斷提高技術(shù)水平。目前國內(nèi)一些從事雙反饋發(fā)電控制器研發(fā)的公司不管是在研究水平還是在工程開發(fā)經(jīng)驗(yàn)上都遠(yuǎn)不及國外公司。對(duì)于我國來說,振興民族產(chǎn)業(yè)的重要問題是對(duì)低價(jià)格、高性能的低頻逆變技術(shù)的開發(fā)并

4、加快其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。這對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中也有著重大意義。所以逆變技術(shù)不管是在新能源發(fā)展還是經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都處于至關(guān)重要的地位陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行研究意義研究意義： 進(jìn)入21世紀(jì)以來,各個(gè)國家針對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展所面對(duì)的挑戰(zhàn)是不言而喻的,那么怎樣才能合理的利用現(xiàn)有的有限能源,在保護(hù)環(huán)境的前提下繼續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為世界性的熱點(diǎn)問題。由于目前所使用的能源大部分為有限資源像煤、石油和天然氣等等。在不久的將來能源枯竭的問題必然會(huì)突顯,有限資源的過度利用也加劇了環(huán)境的污染速度。 所以光伏發(fā)電技術(shù)將隨著人們對(duì)可再生能源的進(jìn)一步開發(fā)變得越來越成熟。這些預(yù)期都是對(duì)光伏逆變技術(shù)未來發(fā)展及前景的有力支持

5、 。而光伏逆變技術(shù)作為光伏發(fā)電中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對(duì)逆變技術(shù)的策略研究就變得相當(dāng)重要和迫切陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的原理及體系結(jié)構(gòu)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的原理及體系結(jié)構(gòu) ： 光伏發(fā)電的基本原理就是在太陽光直射的前提下,光伏陣列通過光生伏打效應(yīng)產(chǎn)生了電能,并通過充放電控制直接對(duì)直流負(fù)載進(jìn)行供電,或者對(duì)蓄電池或其他中間儲(chǔ)能元件充電,或者由光伏逆變器逆變成交流電輸出給交流負(fù)載,或者經(jīng)由并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)逆變后并入公共電網(wǎng)。陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行光伏系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)光伏系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) ：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般由以下幾部分組成： 1.

6、 光伏陣列 一個(gè)光伏陣列包含兩個(gè)或兩個(gè)以上的光伏組件。光伏組件由太陽能電池片群密封而成，功率一般為幾瓦、幾十瓦或者數(shù)百瓦。現(xiàn)在光伏器件的主要應(yīng)用方式通常是根據(jù)負(fù)載的需要，將多個(gè)光伏組件經(jīng)過串并聯(lián)后進(jìn)行封裝構(gòu)成光伏陣列，就構(gòu)成了“太陽能發(fā)電機(jī)。由于用途、規(guī)模和種類的不同，光伏組件的結(jié)構(gòu)和狀也多種多樣。 2.變換器 在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，變換器的作用是把光伏陣列產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換成正弦交流電。變換器可以分為兩種，一種是 DC/DC 變換器，一種是 DC/AC 逆變器。直流變換器的作用主要是把光伏陣列產(chǎn)生的電流電壓變換成儲(chǔ)能系統(tǒng)和逆變器需要的電壓等級(jí)。陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行3.

7、控制器在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，需要對(duì)光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤、逆變器輸出電流的波形和功率進(jìn)行控制，以保證并網(wǎng)系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送的功率與光伏陣列產(chǎn)生的最大功率電能相平衡?？刂破鞯暮诵钠骷话阌蓴?shù)字信號(hào)處理芯片或者單片機(jī)構(gòu)成，其功能主要有：完成采集直流、交流電壓和電流等模擬量，然后進(jìn)行檢測控制；通過軟件編程產(chǎn)生脈寬和頻率可實(shí)時(shí)改變的 PWM 信號(hào)發(fā)送給功率器件驅(qū)動(dòng)板；接受功率器件發(fā)送的過流、過壓等保護(hù)信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)功能。隨著數(shù)控技術(shù)日新月異的發(fā)展，數(shù)字電路的硬件成本越來越低，數(shù)字化控制方式也因此擁有更加廣闊的應(yīng)用前景。陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主要控制策略光伏并

8、網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主要控制策略 :1. 太陽電池的最大功率點(diǎn)跟蹤 太陽電池陣列的輸出功率與光照輻射量和電池結(jié)溫有關(guān)，且呈現(xiàn)強(qiáng)烈的非線性。最大功率點(diǎn)跟蹤控制過程就是對(duì)太陽電池最大功率點(diǎn)進(jìn)行搜索和跟蹤，使系統(tǒng)輸出最大并網(wǎng)電流，從而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)功率的最大化。目前，常用的最大功率點(diǎn)跟蹤方法有：電導(dǎo)增量法、擾動(dòng)觀察法、最優(yōu)梯度法、滯環(huán)比較法、模糊邏輯控制法、間歇掃描法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法、實(shí)時(shí)監(jiān)控法等等。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用環(huán)境，有些計(jì)算過程復(fù)雜，有些對(duì)硬件要求較高。在應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)際情況和系統(tǒng)要求選用不同的算法。陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行2. 逆變器的控制策略 目前，光伏并網(wǎng)發(fā)電逆變器系統(tǒng)中比

9、較常見的控制方法有空間矢量控制脈沖寬度調(diào)制(SVPWM 控制)、無差拍控制和重復(fù)控制等等。 SVPWM 控制是依據(jù)逆變器空間電壓(電流)矢量切換來控制逆變器的一種新穎的控制策略，這種控制方法能提高輸出電流的波形質(zhì)量，比 SPWM 控制的直流側(cè)使用效率高。 重復(fù)控制技術(shù)是一種基于內(nèi)模原理的控制方法，其原理是把系統(tǒng)部的信號(hào)模型植入系統(tǒng)控制器內(nèi)部以實(shí)現(xiàn)高精度反饋控制。重復(fù)控制具有很好的魯棒性，能有效地消除 陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制策略的仿真光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制策略的仿真 根據(jù)理論分析，使用根據(jù)理論分析，使用Matlab中得中得Simulink模塊建立仿真模型。三

10、相光伏并網(wǎng)模塊建立仿真模型。三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)整體模型如圖所示：發(fā)電系統(tǒng)整體模型如圖所示： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行SVPWM調(diào)制模塊仿真結(jié)構(gòu)圖如圖所示：調(diào)制模塊仿真結(jié)構(gòu)圖如圖所示：陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行孤島狀態(tài)的研究孤島狀態(tài)的研究: 為了保證光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)必須具備完善的保護(hù)措施。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)一般都具備電流、電壓、短路和頻率監(jiān)測等常規(guī)保護(hù)以避免自身故障對(duì)系統(tǒng)造成影響，除此之外，系統(tǒng)還需要考慮一種特殊故障狀態(tài)的應(yīng)對(duì)保護(hù)方案，即孤島狀態(tài) 孤島效應(yīng)的概念: 所謂孤島是指：電網(wǎng)的一部分，其中同時(shí)包括負(fù)載和分布式電源，在與電網(wǎng)的其他部分隔開時(shí)仍然保持運(yùn)行的一種狀態(tài)陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行 具體到光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的情況，孤島效應(yīng)就是當(dāng)電網(wǎng)由于故障事故或停電維修等原因停止工作時(shí)，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)未能即時(shí)檢測出停電狀態(tài)并迅速將自身切離電網(wǎng)，而使該系統(tǒng)和周圍的負(fù)載組成一個(gè)不受電力公司掌控的自給供電孤島的情況陜西理工學(xué)院畢業(yè)答辯明德 勵(lì)志 博學(xué) 篤行 展望展望 ： 光伏并網(wǎng)發(fā)電具有廣闊的發(fā)展前景，并可以預(yù)見其將成為未來能源的主要應(yīng)用形式之一，但是光伏并網(wǎng)發(fā)電相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)面非常廣且多，是一項(xiàng)非常龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程。所以，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究一定