太陽能并網(wǎng)發(fā)電及逆變控制太陽能應(yīng)用檢測與控制技術(shù)課件

1、第8章太陽能并網(wǎng)發(fā)電及逆變控制(太陽能應(yīng)用檢測與控制技術(shù)課件)逆變器逆變器第第8章章 太陽能并網(wǎng)發(fā)電及逆變控制太陽能并網(wǎng)發(fā)電及逆變控制8.1光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略8.3光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲8.28.4太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)光伏并網(wǎng)逆變器的測試方法及標準光伏并網(wǎng)逆變器的測試方法及標準8.58.1 逆變器逆變器 逆變器在電力電子技術(shù)中起著重要作用。電力電子技術(shù)是逆變器在電力電子技術(shù)中起著重要作用。電力電子技術(shù)是電力、電子、自動控制、計算機及半導(dǎo)體等多種技術(shù)相互滲透電力、電子、自動控制、計算機及半導(dǎo)體等多種技術(shù)相

2、互滲透與有機結(jié)合的綜合技術(shù)。與有機結(jié)合的綜合技術(shù)。 眾所周知，整流器的功能是將眾所周知，整流器的功能是將50Hz50Hz的交流電整流成為直流的交流電整流成為直流電。而逆變器與整流器恰好相反，它的功能是將直流電轉(zhuǎn)換為電。而逆變器與整流器恰好相反，它的功能是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。這種對應(yīng)于整流的逆向過程，被稱為交流電。這種對應(yīng)于整流的逆向過程，被稱為“逆變逆變”。太陽。太陽能電池在陽光照射下產(chǎn)生直流電，然而以直流電形式供電的系能電池在陽光照射下產(chǎn)生直流電，然而以直流電形式供電的系統(tǒng)有很大的局限性。例如，日光燈、電視機、電冰箱、電風扇統(tǒng)有很大的局限性。例如，日光燈、電視機、電冰箱、電風扇等均不能直接

3、用直流電源供電，絕大多數(shù)動力機械也是如此。等均不能直接用直流電源供電，絕大多數(shù)動力機械也是如此。此外，當供電系統(tǒng)需要升高電壓或降低電壓時，交流系統(tǒng)只需此外，當供電系統(tǒng)需要升高電壓或降低電壓時，交流系統(tǒng)只需加一個變壓器即可，而在直流系統(tǒng)中升降壓技術(shù)與裝置則要復(fù)加一個變壓器即可，而在直流系統(tǒng)中升降壓技術(shù)與裝置則要復(fù)雜得多。雜得多。8.1 逆變器逆變器 因此，除特殊用戶外，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中都需要配備逆變因此，除特殊用戶外，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中都需要配備逆變器。逆變器還具備有自動調(diào)壓或手動調(diào)壓功能，可改善光伏發(fā)器。逆變器還具備有自動調(diào)壓或手動調(diào)壓功能，可改善光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。綜上所述，逆變器已成為光

4、伏發(fā)電系統(tǒng)中電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。綜上所述，逆變器已成為光伏發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的重要配套設(shè)備。不可缺少的重要配套設(shè)備。 目前我國光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是直流系統(tǒng)，即將太陽電池發(fā)目前我國光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是直流系統(tǒng)，即將太陽電池發(fā)出的電能給蓄電池充電，而蓄電池直接給負載供電，如我國西出的電能給蓄電池充電，而蓄電池直接給負載供電，如我國西北地區(qū)使用較多的太陽能戶用照明系統(tǒng)以及遠離電網(wǎng)的微波站北地區(qū)使用較多的太陽能戶用照明系統(tǒng)以及遠離電網(wǎng)的微波站供電系統(tǒng)均為直流系統(tǒng)。此類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但由供電系統(tǒng)均為直流系統(tǒng)。此類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但由于負載直流電壓的不同（如于負載直流電壓的不同（如12V12V

5、、24V24V、48V48V等），很難實現(xiàn)系統(tǒng)等），很難實現(xiàn)系統(tǒng)的標準化和兼容性，特別是民用電力，由于大多為交流負載，的標準化和兼容性，特別是民用電力，由于大多為交流負載，以直流電力供電的光伏電源很難作為商品進入市場。另外，光以直流電力供電的光伏電源很難作為商品進入市場。另外，光伏發(fā)電最終將實現(xiàn)并網(wǎng)運行，這就必須采用交流系統(tǒng)。隨著我伏發(fā)電最終將實現(xiàn)并網(wǎng)運行，這就必須采用交流系統(tǒng)。隨著我國光伏發(fā)電市場的日趨成熟，今后交流光伏發(fā)電系統(tǒng)必將成為國光伏發(fā)電市場的日趨成熟，今后交流光伏發(fā)電系統(tǒng)必將成為光伏發(fā)電的主流。光伏發(fā)電的主流。8.1 逆變器逆變器8.1.1 8.1.1 逆變器基本工作原理及電路系統(tǒng)

6、構(gòu)成逆變器基本工作原理及電路系統(tǒng)構(gòu)成 逆變器的種類很多，各自的具體工作原理、工作過程不盡逆變器的種類很多，各自的具體工作原理、工作過程不盡相同，但是最基本的逆變過程是相同的；下面以最基本的逆變相同，但是最基本的逆變過程是相同的；下面以最基本的逆變器器單相橋式逆變器電路為例，具體說明逆變器的單相橋式逆變器電路為例，具體說明逆變器的“逆變逆變”過過程；單相橋式逆變器電路如圖程；單相橋式逆變器電路如圖8-18-1（a a）所示。輸入直流電壓為）所示。輸入直流電壓為E E，R R代表逆變器的純電阻性負載。當開關(guān)代表逆變器的純電阻性負載。當開關(guān)S S1 1、S S3 3接通時，電流流接通時，電流流過過S

7、 S1 1、R R和和S S3 3，負載上的電壓極性是左正右負；當開關(guān)，負載上的電壓極性是左正右負；當開關(guān)S S1 1、S S3 3斷開斷開，S S2 2、S S4 4接通時，電流流過接通時，電流流過S S2 2、R R和和S S4 4，負載上的電壓極性反向。，負載上的電壓極性反向。若兩組開關(guān)若兩組開關(guān)S S1 1及及S S3 3、S S2 2及及S S4 4以頻率以頻率f f交替切換工作時，負載交替切換工作時，負載R R上便上便可得到頻率為可得到頻率為f f的交變電壓的交變電壓U Ur r，其波形如圖，其波形如圖8-18-1（b b）所示。該波）所示。該波形為一方波，其周期形為一方波，其周期

8、T T=1/=1/f f。8.1 逆變器逆變器圖圖8-1 8-1 直流電交流電逆變原理圖直流電交流電逆變原理圖8.1 逆變器逆變器8.1.2 8.1.2 逆變器分類及特性逆變器分類及特性 逆變器的種類很多，可按照不同的方法進行分類。逆變器的種類很多，可按照不同的方法進行分類。 按逆變器輸出交流電能的頻率分，可分為工頻逆變器、按逆變器輸出交流電能的頻率分，可分為工頻逆變器、中頻逆器和高頻逆變器。工頻逆變器的頻率為中頻逆器和高頻逆變器。工頻逆變器的頻率為505060Hz60Hz的逆變的逆變器；中頻逆變器的頻率一般為器；中頻逆變器的頻率一般為400Hz400Hz到十幾到十幾kHzkHz；高頻逆變器的

9、；高頻逆變器的頻率一般為十幾頻率一般為十幾kHzkHz到到MHzMHz。 按逆變器輸出的相數(shù)分，可分為單相逆變器、三相逆變按逆變器輸出的相數(shù)分，可分為單相逆變器、三相逆變器和多相逆變器。器和多相逆變器。 按照逆變器輸出電能的去向分，可分為有源逆變器和無按照逆變器輸出電能的去向分，可分為有源逆變器和無源逆變器。凡將逆變器輸出的電能向工業(yè)電網(wǎng)輸送的逆變器，源逆變器。凡將逆變器輸出的電能向工業(yè)電網(wǎng)輸送的逆變器，稱為有源逆變器；凡將逆變器輸出的電能輸向某種用電負載的稱為有源逆變器；凡將逆變器輸出的電能輸向某種用電負載的逆變器稱為無源逆變器。逆變器稱為無源逆變器。8.1 逆變器逆變器 按逆變器主電路的形

10、式分，可分為單端式逆變器，推挽按逆變器主電路的形式分，可分為單端式逆變器，推挽式逆變器、半橋式逆變器和全橋式逆變器。式逆變器、半橋式逆變器和全橋式逆變器。 按逆變器主開關(guān)器件的類型分，可分為晶閘管逆變器、按逆變器主開關(guān)器件的類型分，可分為晶閘管逆變器、晶體管逆變器、場效應(yīng)逆變器和絕緣柵雙極晶體管（晶體管逆變器、場效應(yīng)逆變器和絕緣柵雙極晶體管（IGBTIGBT）逆）逆變器等。變器等。8.1 逆變器逆變器8.1.3 8.1.3 逆變器的性能要求逆變器的性能要求光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的技術(shù)要求光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的技術(shù)要求 采用交流電力輸出的光伏發(fā)電系統(tǒng)，由光伏陣列、充放電控采用交流電力輸出的光伏發(fā)電

11、系統(tǒng)，由光伏陣列、充放電控制器、蓄電池和逆變器制器、蓄電池和逆變器4 4部分組成，而逆變器是其中關(guān)鍵部件。部分組成，而逆變器是其中關(guān)鍵部件。光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的技術(shù)要求如下。光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的技術(shù)要求如下。（1 1）要求具有較高的逆變效率。由于目前太陽電池的價格偏高）要求具有較高的逆變效率。由于目前太陽電池的價格偏高，為了最大限度地利用太陽電池，提高系統(tǒng)效率，必須設(shè)法提高，為了最大限度地利用太陽電池，提高系統(tǒng)效率，必須設(shè)法提高逆變器的效率。逆變器的效率。（2 2）要求具有較高的可靠性。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于邊遠）要求具有較高的可靠性。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于邊遠地區(qū)，許多電站無人值守和

12、維護，這就要求逆變器具有合理的電地區(qū)，許多電站無人值守和維護，這就要求逆變器具有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴格的元器件篩選，并要求逆變器具備各種保護功能，路結(jié)構(gòu)，嚴格的元器件篩選，并要求逆變器具備各種保護功能，如輸入直流極性接反保護，交流輸出短路保護，過熱、過載保護如輸入直流極性接反保護，交流輸出短路保護，過熱、過載保護等。等。8.1 逆變器逆變器（3 3）要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍。由于太陽電池的端電壓隨）要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍。由于太陽電池的端電壓隨負載和日照強度而變化，蓄電池雖然對太陽電池的電壓具有鉗位作用負載和日照強度而變化，蓄電池雖然對太陽電池的電壓具有鉗位作用，但由于蓄電池的

13、電壓隨蓄電池剩余容量和內(nèi)阻的變化而波動，特別，但由于蓄電池的電壓隨蓄電池剩余容量和內(nèi)阻的變化而波動，特別是當蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大，如是當蓄電池老化時其端電壓的變化范圍很大，如12V12V蓄電池，其端電壓蓄電池，其端電壓可在可在101016V16V之間變化，這就要求逆變器必須在較大的直流輸入電壓范之間變化，這就要求逆變器必須在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作，并保證交流輸出電壓的穩(wěn)定。圍內(nèi)保證正常工作，并保證交流輸出電壓的穩(wěn)定。（4 4）在中、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器的輸出應(yīng)為失真度較小）在中、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器的輸出應(yīng)為失真度較小的正弦波。這是由于在中、大容

14、量系統(tǒng)中，若采用方波供電，則輸出的正弦波。這是由于在中、大容量系統(tǒng)中，若采用方波供電，則輸出將含有較多的諧波分量，高次諧波將產(chǎn)生附加損耗，許多光伏發(fā)電系將含有較多的諧波分量，高次諧波將產(chǎn)生附加損耗，許多光伏發(fā)電系統(tǒng)的負載為通信或儀表設(shè)備，這些設(shè)備對供電品質(zhì)有較高的要求。另統(tǒng)的負載為通信或儀表設(shè)備，這些設(shè)備對供電品質(zhì)有較高的要求。另外，當中、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行時，為避免對公共電網(wǎng)的外，當中、大容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行時，為避免對公共電網(wǎng)的電力污染，也要求逆變器輸出失真度滿足要求的正弦波形。電力污染，也要求逆變器輸出失真度滿足要求的正弦波形。8.2 光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲光伏并網(wǎng)逆變

15、器的電路拓撲8.2.1 8.2.1 光伏并網(wǎng)逆變器的分類光伏并網(wǎng)逆變器的分類 光伏并網(wǎng)逆變器是將太陽能電池所輸出的直流電轉(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)光伏并網(wǎng)逆變器是將太陽能電池所輸出的直流電轉(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)要求的交流電再輸入電網(wǎng)的設(shè)備，是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心。光伏并網(wǎng)要求的交流電再輸入電網(wǎng)的設(shè)備，是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)實質(zhì)上是一個有源逆變系統(tǒng)，并網(wǎng)逆變器可分為電流型和電壓型系統(tǒng)實質(zhì)上是一個有源逆變系統(tǒng)，并網(wǎng)逆變器可分為電流型和電壓型兩大類。電流型的特征是直流側(cè)采用電感進行儲能，從而使直流側(cè)呈兩大類。電流型的特征是直流側(cè)采用電感進行儲能，從而使直流側(cè)呈現(xiàn)高阻抗的直流源特性。電壓型的特征是直流側(cè)采用電容

16、進行儲能，現(xiàn)高阻抗的直流源特性。電壓型的特征是直流側(cè)采用電容進行儲能，從而使直流側(cè)呈低阻抗的電壓源特性。兩種電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖從而使直流側(cè)呈低阻抗的電壓源特性。兩種電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖8-68-6（a a）和圖）和圖8-68-6（b b）所示。）所示。8.2 光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲圖圖8-6 8-6 電流源型電壓源型并網(wǎng)逆變拓撲電流源型電壓源型并網(wǎng)逆變拓撲8.2 光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲8.2.2 8.2.2 隔離型光伏并網(wǎng)逆變器隔離型光伏并網(wǎng)逆變器 在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，逆變器的主要作用是將光伏陣列發(fā)出的直流在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，逆變器的主要作用是將光伏陣

17、列發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻率的交流電并將電能饋入電網(wǎng)。通常可使用一個電轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻率的交流電并將電能饋入電網(wǎng)。通?？墒褂靡粋€變壓器將電網(wǎng)與光伏陣列隔離，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中將具有隔離變壓器的變壓器將電網(wǎng)與光伏陣列隔離，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中將具有隔離變壓器的并網(wǎng)逆變器稱為隔離型光伏并網(wǎng)逆變器，按照變壓器的種類可以將隔并網(wǎng)逆變器稱為隔離型光伏并網(wǎng)逆變器，按照變壓器的種類可以將隔離型光伏并網(wǎng)逆變器分為工頻隔離型光伏并網(wǎng)逆變器和高頻隔離型光離型光伏并網(wǎng)逆變器分為工頻隔離型光伏并網(wǎng)逆變器和高頻隔離型光伏并網(wǎng)逆變器兩類。伏并網(wǎng)逆變器兩類。8.2 光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲8.2.3 8.

18、2.3 非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器 為了盡可能地提高光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的效率和降低成本，在不需要強為了盡可能地提高光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的效率和降低成本，在不需要強制電氣隔離的條件下（有些國家的相關(guān)標準規(guī)定了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)需強制電氣隔離的條件下（有些國家的相關(guān)標準規(guī)定了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)需強制電氣隔離），可以采用不隔離的無變壓器型拓撲方案。非隔離型光制電氣隔離），可以采用不隔離的無變壓器型拓撲方案。非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器由于省去了笨重的工頻變壓器，所以具有體積小、質(zhì)量伏并網(wǎng)逆變器由于省去了笨重的工頻變壓器，所以具有體積小、質(zhì)量輕、效率高、成本較低等諸多優(yōu)點，因而這使得非隔離型并網(wǎng)結(jié)構(gòu)具輕、效率高、成

19、本較低等諸多優(yōu)點，因而這使得非隔離型并網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有很好的發(fā)展前景。一般而言，非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器按結(jié)構(gòu)可以有很好的發(fā)展前景。一般而言，非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器按結(jié)構(gòu)可以分為單級型和多級型兩種。分為單級型和多級型兩種。8.2 光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲8.2.4 8.2.4 多支路光伏并網(wǎng)逆變器多支路光伏并網(wǎng)逆變器 隨著光伏發(fā)電技術(shù)與市場的不斷發(fā)展，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在城市中的隨著光伏發(fā)電技術(shù)與市場的不斷發(fā)展，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在城市中的應(yīng)用也日益廣泛。然而，城市的可利用空間有限，因此為在有限空間應(yīng)用也日益廣泛。然而，城市的可利用空間有限，因此為在有限空間中提高光伏系統(tǒng)的總安裝容量，一方

20、面要提高單個電站的容量，另一中提高光伏系統(tǒng)的總安裝容量，一方面要提高單個電站的容量，另一方面應(yīng)將光伏發(fā)電廣泛地與城市的建筑相結(jié)合。然而城市建筑中的情方面應(yīng)將光伏發(fā)電廣泛地與城市的建筑相結(jié)合。然而城市建筑中的情況較為復(fù)雜，其光照、溫度、光伏組件規(guī)格都會因安裝地方的不同而況較為復(fù)雜，其光照、溫度、光伏組件規(guī)格都會因安裝地方的不同而有所差異，這樣傳統(tǒng)的集中式光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)無法滿足光伏系統(tǒng)的高性有所差異，這樣傳統(tǒng)的集中式光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)無法滿足光伏系統(tǒng)的高性能應(yīng)用要求，為此可以采用多支路型的光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)。這種多能應(yīng)用要求，為此可以采用多支路型的光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)。這種多支路型的光伏并網(wǎng)逆變器在各支路光

21、伏方陣的特性不同或光照及溫度支路型的光伏并網(wǎng)逆變器在各支路光伏方陣的特性不同或光照及溫度條件不同時，各支路可獨立進行最大功率跟蹤，從而解決了各支路之條件不同時，各支路可獨立進行最大功率跟蹤，從而解決了各支路之間的功率失配問題。另外，多支路光伏并網(wǎng)逆變器安裝靈活、維修方間的功率失配問題。另外，多支路光伏并網(wǎng)逆變器安裝靈活、維修方便、能夠最大限度地利用太陽輻射能量、有效地克服支路間功率失配便、能夠最大限度地利用太陽輻射能量、有效地克服支路間功率失配8.2 光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲光伏并網(wǎng)逆變器的電路拓撲所帶來的系統(tǒng)整體效率低下等缺點，并可最大限度減少受單一支路故所帶來的系統(tǒng)整體效率低下等缺點，并可

22、最大限度減少受單一支路故障的影響，具有較好的應(yīng)用前景。障的影響，具有較好的應(yīng)用前景。 一般而言，根據(jù)有無隔離變壓器可以將多支路光伏并網(wǎng)逆變器分一般而言，根據(jù)有無隔離變壓器可以將多支路光伏并網(wǎng)逆變器分為隔離型和非隔離型兩大類，為隔離型和非隔離型兩大類，8.3 光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)逆變器按控制方式分類，可分為電壓源電壓控制、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)逆變器按控制方式分類，可分為電壓源電壓控制、電壓源電流控制、電流源電壓控制和電流源電流控制電壓源電流控制、電流源電壓控制和電流源電流控制4 4種方法。以電流種方法。以電流源為輸入的逆變器，其直流側(cè)需要串聯(lián)一大電感提供較穩(wěn)定的

23、直流電源為輸入的逆變器，其直流側(cè)需要串聯(lián)一大電感提供較穩(wěn)定的直流電流輸入，但由于此大電感往往會導(dǎo)致系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)差，因此當前世界流輸入，但由于此大電感往往會導(dǎo)致系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)差，因此當前世界范圍內(nèi)大部分并網(wǎng)逆變器均采用以電壓源輸入為主的方式。范圍內(nèi)大部分并網(wǎng)逆變器均采用以電壓源輸入為主的方式。 逆變器與市電并聯(lián)運行的輸出控制可分為電壓控制和電流控制。逆變器與市電并聯(lián)運行的輸出控制可分為電壓控制和電流控制。市電系統(tǒng)可視為容量無窮大的定值交流電壓源，如果光伏并網(wǎng)逆變器市電系統(tǒng)可視為容量無窮大的定值交流電壓源，如果光伏并網(wǎng)逆變器的輸出采用電壓控制，則實際上就是一個電壓源與電壓源并聯(lián)運行的的輸出采用電壓控

24、制，則實際上就是一個電壓源與電壓源并聯(lián)運行的系統(tǒng)，這種情況下要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，就必須采用鎖相控制技術(shù)以系統(tǒng)，這種情況下要保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，就必須采用鎖相控制技術(shù)以實現(xiàn)與市電同步，在穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，可通過調(diào)整逆變器輸出電壓實現(xiàn)與市電同步，在穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，可通過調(diào)整逆變器輸出電壓的大小及相位以控制系統(tǒng)的有功輸出與無功輸出。但由于鎖相回路的的大小及相位以控制系統(tǒng)的有功輸出與無功輸出。但由于鎖相回路的響應(yīng)較慢、逆變器輸出電壓值不易精確控制、可能出現(xiàn)環(huán)流等問題，響應(yīng)較慢、逆變器輸出電壓值不易精確控制、可能出現(xiàn)環(huán)流等問題，8.3 光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略如果不采取特殊措施，

25、一般來說同樣功率等級的電壓源并聯(lián)運行方式如果不采取特殊措施，一般來說同樣功率等級的電壓源并聯(lián)運行方式不易獲得優(yōu)異性能。如果逆變器的輸出采用電流控制，則只需控制逆不易獲得優(yōu)異性能。如果逆變器的輸出采用電流控制，則只需控制逆變器的輸出電流以跟蹤市電電壓，即可達到并聯(lián)運行的目的。由于其變器的輸出電流以跟蹤市電電壓，即可達到并聯(lián)運行的目的。由于其控制方法相對簡單，因此使用比較廣泛?？刂品椒ㄏ鄬唵?，因此使用比較廣泛。 綜合以上所述原因，光伏并網(wǎng)逆變器一般都采用電壓源輸入、電綜合以上所述原因，光伏并網(wǎng)逆變器一般都采用電壓源輸入、電流源輸出的控制方式。其控制方式可分為以下幾種類型。流源輸出的控制方式。其控

26、制方式可分為以下幾種類型。（1 1）電流瞬時值比較方式）電流瞬時值比較方式（2 2）跟蹤實時電流的三角波比較方式）跟蹤實時電流的三角波比較方式（3 3）無差拍控制）無差拍控制8.4 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng) 所謂孤島效應(yīng)，根據(jù)美國所謂孤島效應(yīng)，根據(jù)美國SandiaSandia國家實驗室提供的報告指出當電國家實驗室提供的報告指出當電力公司的供電，因故障事故或停電維修而跳脫時，各個用戶端的太陽力公司的供電，因故障事故或停電維修而跳脫時，各個用戶端的太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能即時檢測出停電狀態(tài)而將自身切離市電網(wǎng)絡(luò)，而能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能即時檢測出停電狀態(tài)而將自身切離市電網(wǎng)絡(luò)

27、，而形成由太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和周圍的負載形成的一個電力公司無法掌形成由太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和周圍的負載形成的一個電力公司無法掌握的自給供電孤島。握的自給供電孤島。 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過并網(wǎng)逆變器直接把電能送入電網(wǎng)，故需要光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過并網(wǎng)逆變器直接把電能送入電網(wǎng)，故需要各種完善的保護措施，除了應(yīng)具有基本的保護功能（如短路、過壓、各種完善的保護措施，除了應(yīng)具有基本的保護功能（如短路、過壓、過流、欠頻、過頻、過熱等）以外，還應(yīng)具有預(yù)防孤島效應(yīng)的特殊功過流、欠頻、過頻、過熱等）以外，還應(yīng)具有預(yù)防孤島效應(yīng)的特殊功能。孤島效應(yīng)是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)特有的現(xiàn)象，具有相當大的危害性，不能。孤島效應(yīng)是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

28、特有的現(xiàn)象，具有相當大的危害性，不僅會危害到整個配電系統(tǒng)及用戶端的設(shè)備，更嚴重的是會造成輸電線僅會危害到整個配電系統(tǒng)及用戶端的設(shè)備，更嚴重的是會造成輸電線路維修人員的生命安全。路維修人員的生命安全。8.4 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng) 所謂孤島效應(yīng)，根據(jù)美國所謂孤島效應(yīng)，根據(jù)美國SandiaSandia國家實驗室提供的報告指出當電國家實驗室提供的報告指出當電力公司的供電，因故障事故或停電維修而跳脫時，各個用戶端的太陽力公司的供電，因故障事故或停電維修而跳脫時，各個用戶端的太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能即時檢測出停電狀態(tài)而將自身切離市電網(wǎng)絡(luò)，而能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能即時檢測出停電

29、狀態(tài)而將自身切離市電網(wǎng)絡(luò)，而形成由太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和周圍的負載形成的一個電力公司無法掌形成由太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和周圍的負載形成的一個電力公司無法掌握的自給供電孤島。握的自給供電孤島。 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過并網(wǎng)逆變器直接把電能送入電網(wǎng)，故需要光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過并網(wǎng)逆變器直接把電能送入電網(wǎng)，故需要各種完善的保護措施，除了應(yīng)具有基本的保護功能（如短路、過壓、各種完善的保護措施，除了應(yīng)具有基本的保護功能（如短路、過壓、過流、欠頻、過頻、過熱等）以外，還應(yīng)具有預(yù)防孤島效應(yīng)的特殊功過流、欠頻、過頻、過熱等）以外，還應(yīng)具有預(yù)防孤島效應(yīng)的特殊功能。孤島效應(yīng)是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)特有的現(xiàn)象，具有相當大的危害性，不能

30、。孤島效應(yīng)是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)特有的現(xiàn)象，具有相當大的危害性，不僅會危害到整個配電系統(tǒng)及用戶端的設(shè)備，更嚴重的是會造成輸電線僅會危害到整個配電系統(tǒng)及用戶端的設(shè)備，更嚴重的是會造成輸電線路維修人員的生命安全。路維修人員的生命安全。8.4 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng) 8.4.1 8.4.1 孤島效應(yīng)及影響孤島效應(yīng)及影響 先通過典型分布式發(fā)電系統(tǒng)的示意圖（見圖先通過典型分布式發(fā)電系統(tǒng)的示意圖（見圖8-378-37）來說明可能發(fā)）來說明可能發(fā)生的不同形式的孤島系統(tǒng)。圖生的不同形式的孤島系統(tǒng)。圖8-378-37中分布式發(fā)電系統(tǒng)由變電站和分布中分布式發(fā)電系統(tǒng)由變電站和分布式發(fā)電系統(tǒng)

31、的饋電線組成，圖中詳細描繪出一條饋電線，該饋電線上式發(fā)電系統(tǒng)的饋電線組成，圖中詳細描繪出一條饋電線，該饋電線上有很多用戶的連接點。大的分布式發(fā)電裝置如有很多用戶的連接點。大的分布式發(fā)電裝置如DGlDGl和和DG2DG2通常連接到主通常連接到主饋電線上，饋電線上，DGlDGl和和DG2DG2主要是同步發(fā)電機和異步發(fā)電機；小的分布式發(fā)主要是同步發(fā)電機和異步發(fā)電機；小的分布式發(fā)電裝置如電裝置如DG3DG3（例如光伏并網(wǎng)逆變器）通常連接到低壓備用饋電線上。（例如光伏并網(wǎng)逆變器）通常連接到低壓備用饋電線上。8.4 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)圖圖8-37 8-37 典型分布式

32、發(fā)電系統(tǒng)的示意圖典型分布式發(fā)電系統(tǒng)的示意圖8.4 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng) 8.4.2 8.4.2 孤島效應(yīng)檢測標準孤島效應(yīng)檢測標準 在通常情況下，一個裝有過壓、欠壓、過頻和欠頻繼電器的逆變在通常情況下，一個裝有過壓、欠壓、過頻和欠頻繼電器的逆變器具有對孤島的基本保護功能。電網(wǎng)一旦由于某種原因失電，逆變器器具有對孤島的基本保護功能。電網(wǎng)一旦由于某種原因失電，逆變器輸出功率與負載需求不匹配，負載兩端電壓和頻率值就會逐漸超過繼輸出功率與負載需求不匹配，負載兩端電壓和頻率值就會逐漸超過繼電器的額定值范圍，此時繼電器動作使逆變器與電網(wǎng)和負載脫離，同電器的額定值范圍，此時

33、繼電器動作使逆變器與電網(wǎng)和負載脫離，同時逆變器停止工作。但是在源時逆變器停止工作。但是在源- -負載功率平衡的情況下，電壓和頻率變負載功率平衡的情況下，電壓和頻率變化很小，這些繼電器將失效，導(dǎo)致系統(tǒng)進入化很小，這些繼電器將失效，導(dǎo)致系統(tǒng)進入“孤島運行孤島運行”。 隨著包括光伏并網(wǎng)發(fā)電在內(nèi)的分布式能源的快速發(fā)展，國際標準隨著包括光伏并網(wǎng)發(fā)電在內(nèi)的分布式能源的快速發(fā)展，國際標準制定委員會發(fā)布了分布式能源并網(wǎng)及孤島效應(yīng)檢測的相關(guān)標準：制定委員會發(fā)布了分布式能源并網(wǎng)及孤島效應(yīng)檢測的相關(guān)標準：IEEE IEEE Std.929Std.929技術(shù)標準和技術(shù)標準和IEEE Std.1547IEEE Std.

34、1547技術(shù)標準。這兩個技術(shù)標準對光伏技術(shù)標準。這兩個技術(shù)標準對光伏并網(wǎng)發(fā)電各項指標和孤島效應(yīng)的檢測作了詳細的規(guī)定。并網(wǎng)發(fā)電各項指標和孤島效應(yīng)的檢測作了詳細的規(guī)定。8.4 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng) 8.4.3 8.4.3 孤島檢測方法孤島檢測方法 孤島效應(yīng)是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)特有的現(xiàn)象，具有相當大的危害性，不孤島效應(yīng)是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)特有的現(xiàn)象，具有相當大的危害性，不僅會危害到整個配電系統(tǒng)及用戶端的設(shè)備、更嚴重的是會造成輸電線僅會危害到整個配電系統(tǒng)及用戶端的設(shè)備、更嚴重的是會造成輸電線路維修人員的生命安全。路維修人員的生命安全。 目前，分布式電源日趨增長，尤其是太陽能發(fā)電

35、更是發(fā)展迅速，目前，分布式電源日趨增長，尤其是太陽能發(fā)電更是發(fā)展迅速，當有許多光伏并網(wǎng)系統(tǒng)同時向公共電網(wǎng)供電時，發(fā)生孤島效應(yīng)的機率當有許多光伏并網(wǎng)系統(tǒng)同時向公共電網(wǎng)供電時，發(fā)生孤島效應(yīng)的機率也隨之增加。因此，解決孤島問題顯得尤為重要，應(yīng)當尋求行之有效也隨之增加。因此，解決孤島問題顯得尤為重要，應(yīng)當尋求行之有效的方法來防止孤島效應(yīng)的發(fā)生。的方法來防止孤島效應(yīng)的發(fā)生。 孤島效應(yīng)檢測技術(shù)在并網(wǎng)逆變器側(cè)主要可分為主動式檢測、被動孤島效應(yīng)檢測技術(shù)在并網(wǎng)逆變器側(cè)主要可分為主動式檢測、被動式檢測和電網(wǎng)側(cè)檢測。被動式檢測對電網(wǎng)無干擾，輸出電能質(zhì)量無影式檢測和電網(wǎng)側(cè)檢測。被動式檢測對電網(wǎng)無干擾，輸出電能質(zhì)量無影

36、響，但當負載和逆變器輸出功率匹配，存在較大的檢測盲區(qū)；而且檢響，但當負載和逆變器輸出功率匹配，存在較大的檢測盲區(qū)；而且檢測時間長，需要同主動式檢測相結(jié)合。測時間長，需要同主動式檢測相結(jié)合。8.5 光伏并網(wǎng)逆變器的測試方法及標準光伏并網(wǎng)逆變器的測試方法及標準 光伏并網(wǎng)逆變器測試方法以單相并網(wǎng)逆變器為例進行說明，三相光伏并網(wǎng)逆變器測試方法以單相并網(wǎng)逆變器為例進行說明，三相并網(wǎng)逆變器可以此參照進行。并網(wǎng)逆變器可以此參照進行。 以下測試方法中以下測試方法中100%100%額定交流輸出功率通過提供給逆變器足夠的額定交流輸出功率通過提供給逆變器足夠的輸入功率來獲得，輸入功率來獲得，50%50%66%66%

37、額定交流輸出功率通過調(diào)節(jié)直流輸入源來額定交流輸出功率通過調(diào)節(jié)直流輸入源來獲得，獲得，25%25%33%33%額定交流輸出功率通過控制策略限制逆變器的輸出來額定交流輸出功率通過控制策略限制逆變器的輸出來獲得。若允許輸出的最小功率大于額定交流輸出功率的獲得。若允許輸出的最小功率大于額定交流輸出功率的33%33%，用允許，用允許輸出的最小功率進行試驗。輸出的最小功率進行試驗。8.5.1 8.5.1 逆變器測試環(huán)境條件逆變器測試環(huán)境條件 除非另有規(guī)定，測量和試驗在以下條件下進行。除非另有規(guī)定，測量和試驗在以下條件下進行。 溫度：溫度：15153535。 相對濕度：相對濕度：45%45%75%75%。 氣壓：氣壓：8686106kPa106kPa。8.5 光伏并網(wǎng)逆變器的測試方法及標準光伏并網(wǎng)逆變器的測試方法及標準