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基于微网理念的光伏变流器编制设

文章作者:新闻动态 上传时间:2020-03-27

  基于微网理念的光伏变流器体例设

  并网发电是光伏发电的有用诈骗格式之一。目前并网发电体例当外部主电网窒碍或检修时□□□□□,需求防卫孤岛效应爆发□□□,常用程序是切除并网体例□□□□□,截至其发电□□□□□,但会形成肯定的浪掷。跟着存在水准的提升□□□,人们对供电太平性也提出了更高的央浼。 微电网是一种由负荷和微型电源构成的体例□□□□,其内部电源重要由电力电子器件担任能量转换□□□□□,并供应须要局限。微电网相关于外部大电网发挥为简单的受控单位□□□,并可同时餍足用户对电能质料和供电安乐等方面央浼□□□□,而且微电网能与外部电网分离□□□□,独立运转。 本文连合微电网理念□□□□,打算一个光伏变流器□□□□,构修一个小型体例。当外部电网寻常时□□□□□,变流器事情于并网形式;当外部电网窒碍时□□□,该体例和外部电网分离□□□,变流器事情于离网形式□□□,并连合蓄电池一直对首要负载供电。1 体例道理1.1 体例机合 体例机合框图如图1所示。该体例机合重要由太阳能光伏池板阵列、蓄电池组及其办理体例、光伏变流器、电能计量单位以及首要负载5个人构成。

  

   光伏池板颠末串并联后造成25 kWp□□□□□,开道电压为500V的太阳能电池阵列。蓄电池选用50kW·h锂电池□□□□□,而且带有电池办理体例。逆变器是通盘体例主题和主控单位□□□□,打算额定输出功率为25kW。电能计量单位不妨及时检测电网和体例之间的功率流向以及接口处电压相位和频率□□□□□,新闻动态为并网离网切换供应讯息凭借。 光伏变流器主电道拓扑重要分2个人□□□□,前级为2个并联正在直流母线上的双向DC-DC电道□□□,后级为三相全桥DC-AC逆变电道。两级之间通过大电容解耦。双向DC-DC电道效率重要有维护中心电压太平□□□,其它光伏池板侧的DC-DC电道同时达成光伏池板的最大功率跟踪性能□□□,蓄电池侧的DC-DC电道同时能达成蓄电池的充电性能。 变流器三相逆变输出通过LC滤波□□□,颠末三相工频分开变压器并网。首要负载接正在变压器输出侧□□□□,通过一个交换继电器和电网相连。变流器体例通过分开RS485格式与电能计量单位通讯□□□,获取网侧及时功率讯息;通过分开CAN总线格式与锂电池办理体例通讯□□□□□,获取蓄电池形态讯息。1.2 体例事情形式 体例事情形式有并网和离网2种形式。当外部电网寻常时□□□,变流器事情于并网形式。光伏池板侧DC-DC电道升压事情□□□,维护中心直流母线电压710 V□□□□□,同时采用扰动观看法□□□□□,对光伏池板实行最大功率点跟踪□□□□□,使池板事情阐发最大结果。蓄电池侧DC-DC电道□□□□,连合蓄电池办理体例供应数据□□□,单相降压事情□□□,对蓄电池实行充电□□□□□,直达到到其设定的上限电压Uh。DC-AC个人事情于电压型逆变器形式□□□,及时跟踪外部电压幅值和相位□□□□□,逆变输出电能供应首要负载和电网。 当外部电网极度时□□□□□,变流器事情于离网形式。光伏池板侧DC-DC电道依然升压事情□□□□,但此时蓄电池侧DC-DC电道按照首要负载巨细□□□,选拔给蓄电池充电或是使蓄电池放电事情□□□,维护中心母线电压太平。DC-AC个人事情于离网逆变形式□□□□,维护输出相电压220 V/50 Hz。锂电池侧DC-DC电道局限充裕连合锂电池办理体例□□□,其局限流程如图2所示。

  

  2 主电道器件选型2.1 IGBT 功率器件直流侧输入最大电流为100 A□□□□,交换输出按额定功率切磋□□□,器件输出相电流有用值为□□□□: 交换输出2倍过载时电流为76 A。 体例所用开合管均选EUPEC FF200R12KE3G□□□□□,200 A□□□□□,1 200 V。2.2 中心撑持电容 最初□□□□,关于700 V的直流电压□□□,中心直流滤波电容电压值打算为900 V。其次□□□,切磋到中心直流电容要能承担PWM整流器直流侧事情时所带来的纹波电流Ims。关于采用SVPWM算法的PWM整流器□□□,其直流侧纹波电流有用值约为相电流有用值的55%。稳态时□□□□,纹波电压Ums可能取额定值的2%□□□□□,电容值应餍足下述相合□□□□□: 式中□□□□□,Ims为流过电容的纹波电流;Ia为A相电流有用值;Ums为电容上的纹波电压;fs2为PWM整流器开合管开合频率。 根据额定输出功率25 kW打算□□□,将数据Udc=700 V□□□,Ia=38 A□□□□,fs2=6 kHz□□□□,带入公式(2)取得C≥40 μF。 切磋PWM整流器事情时□□□□,电容正在开合管导通时间放电□□□□□,输出能量□□□□,正在开合管合断时间充电□□□,储蓄能量。电容上电压根据开合周期振荡。因而□□□□□,电容打算应餍足能量传输的央浼□□□□,即正在一个开合周期内□□□,电容上储蓄的能量的蜕化等于一个开合周期内传输的能量。 式中□□□□□,P0为额定输出功率。 根据额定输出功率25 kW打算□□□□□,将Udc=700 V□□□□□,ε=1%□□□□□,P0=25 kW□□□,fs2=6 kHz带入式(2)□□□,取得C≥854 μF。为增强各个合节的解耦□□□□,低重局限难度□□□,这里选拔900 V/2 000μF的电容。新闻动态2.3 直流升压电感 直流输入电压范畴250~600 V□□□□□,最大事情电流为100 A□□□□□,事情频率为10 kHz。当输入电压为350 V时□□□□,电流波形最差□□□,设此时电流峰峰值为15 A(满功率电流15%)□□□□□,则有□□□□□: 得知□□□□□:L≥1.16 mH。选用两个600μH/100 A电感串联□□□□□,该体例总共用4个。 供应15 A峰峰值电流关于太阳能电池阵列来说□□□□,影响较大□□□□,需正在输入侧加滤波电容。对蓄电池电压影响很小□□□□□,然而切磋电磁兼容题目□□□□□,也要正在输入侧加上滤波电容。对正在输入电压为350 V时□□□□□,央浼输入开合周期内电压跌落不横跨2%□□□,则□□□: 可得□□□:C=700 μF 因而选用1 000 μF/900 V的薄膜电容。3 变流器局限电道打算 变流器局限电道是基于TMS320F2812型DSP打算的□□□,由DSP、局限底板、电压收罗板和驱动板组成。局限底板管制电压收罗板和传感器输出的电流信号□□□□,并传输给DSP□□□□□,DSP对输入的数据实行A/D转换。一方面按SVPWM算法估量局限脉冲□□□□□,将脉冲通过驱动板供应给IGBT□□□□□,达成功率因数为1的并网或者离网事情;另一方面实行MPPT局限□□□□,使太阳能池板永远事情正在最大功率点处。驱动板可能反应IGBT窒碍信号□□□,从而实行窒碍扞卫□□□□,使体例可能安乐牢靠的运转。

  

  3.1 光伏体例最大功率跟踪——扰动观看法 正在光影相对太平的要求下□□□,供应高功能追踪MPPT算法有许众分别的本事□□□,时时应用的是扰动观看法□□□,其便宜是简易牢靠□□□□,险些适宜任何的光伏发电体例设备□□□□,并正在稳态下具有优秀发挥。扰动观看法基础思思□□□□:引入一个小扰动H□□□□,然后与前一个形态实行对照□□□,按照对照的结果调理光伏电池板的事情点□□□□,新闻动态及时收罗光伏电池的输出电压和电流□□□□□,并估量出此时的功率值□□□,然后与上有时刻的功率值实行对照□□□□□,从而相应调理光伏电压的蜕化宗旨□□□,使其向着最大功率点的宗旨搬动□□□□,以到达靠拢最大功率点的方针。3.2 SVPWM局限算法达成 逆变器采用空间矢量脉冲宽度调制SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)技能。SVPWM是具有较高直流电压诈骗率□□□,谐波电流含量少的优化算法□□□□□,正在新颖变流器局限规模取得普遍合心。4 实行结果4.1 并网事情形式 并网事情形式变流器跟踪电网电压与电网同频同向寻常并网。图4 实践并网时A相输出电流与电压波形。图4 中波形较好的为A相电压波形□□□,另一个为A相电流波形。从图中可能看出□□□□,电流波形有肯定畸变□□□,并不睬思□□□,然而输出电流能基础保障与电网电压同频同向且功率成分为1。

  

  4.2 离网事情形式 体例离网形式事情时□□□□□,输出相电压为220 V/50 Hz。体例寻常事情□□□□,且波形优秀。 图5为离网事情时A相电压和电流波形。图6为离网事情时A相和B相电流波形。从图6可能看出□□□□□,因为模仿的三相首要负载不均衡□□□□□,A相和B相电流巨细有些分别。

  

  5 停止语 先容了一种基于微网理念的光伏变流器体例打算□□□,阐明了体例机合和局限道理□□□□,实行了主电道器件选型。构修的实行室样机显示其能完工基础的打算性能□□□,能寻常事情于并网和离网形式□□□□□,只是并网时电流谐波偏大□□□□,正在电流跟踪的局限算法上仍需做更进一步的更正。该体例打算处理了浅显并网体例正在显示孤岛局面时必需停机的亏空□□□□,同时能增强对首要负载供电的牢靠性。该体例关于光伏发电体例的增添和微网的探求都有肯定的价格。该体例还可能一直到场其他漫衍式电源□□□□□,好比小型风电机组、小型燃气轮机等构成众电源更为纷乱的微网体例□□□□□,有利于漫衍式发电技能的进一步增添操纵□□□□□,关于提升电网的牢靠性也有肯定效率。

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