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光伏发电的基本原理_光伏发电高压并网原理_电路

作者:admin发布时间:2020-11-20 20:14

  光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

  独立光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器组件、控制器和负载(直流负载和交流负载)组成。因为太阳能电池产生的电能为直流,但是由于光照强度实时变化,太阳能电池输出的电压也不稳定,这时也需要蓄电池来起到一个滤波的作用,将太阳能电池产生的电压稳定在蓄电池的电压值上,在另外一种意义上,用蓄电池也有储能的作用,可以将过剩的电能储存起来供在光照强度较低的时候使用。如果是直流负载就可以直接接在蓄电池上工作,如果是交流负载,那么需要经过逆变器的DC-AC 变换,将直流电变成交流电,供给交流负载。

  独立光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器组件、控制器和负载组成。因为需要将光伏发出来的电回馈给电网,这就需要将直流电转换为电网要求的220V、50HZ 的交流电,并且在相同相位的情况下并网,像电网供电。

  无论是独立光伏发电系统还是并网光伏发电系统,逆变系统对于交流负载和并网发电都是必不可少的,接下来我们主要就光伏分布发电中的逆变系统的相关设计进行研究。

  光伏发电系统主要由太阳能电池、主回路、控制电路和负载组成。主回路主要包括DC/DC 电路、DC/AC 电路、滤波器组件。下面主要对于主回路部分的设计做介绍,其中包括主回路的拓扑结构进行分析,介绍一下全桥逆变电路的工作原理以及逆变器模块的选型,以及相关保护的设计。

  通常单相电压型逆变器主要分为推挽式、半桥和全桥逆变电路三种。这三种方式根据其不同的特点应用于不同的场合。

  

  推挽式逆变电路的电路结构比较简单,如图3-1 所示。其上电路只需要两个晶闸管,基极驱动电路不需要隔离,驱动电路比较简单,但是晶闸管需要承受2 倍的线路峰值电压,所以适合于低输入电压的场合应用。

  同时变压器存在偏磁现象,初级绕组有中心抽头,流过的电流有效值和铜耗较大,初级绕阻两部分应紧密藕合,绕制工艺复杂。因为推挽式逆变电路对于晶闸管的耐压要求比较高,不适合作为光伏发电的逆变系统主回路。

  相比于推挽式逆变电路,单相半桥式逆变电路中所使用的晶闸管的耐压要求就相对较低,不会有线 倍这么多,绝对不会超过线电压峰值。其逆变出来的波形也相对推挽式比较接近于正弦波,所以滤波的要求也相对较低。由于晶闸管的饱和压降减小到了最小,所以不是最重要的影响因素之一。但是由于半桥式逆变电路的结构决定其集电极电流在晶闸管导通时会增加一倍,使得在晶闸管选型的过程中,要考虑大电流、承受高压的情况,就难免会因为其价格昂贵,所以不适合作为光伏发电的逆变系统主回路。

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