一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能光伏陣列、直流配電單元、功率模塊、交流配電負(fù)載單位、交流配電計量單位、液晶顯示器及鍵盤、獨立電網(wǎng)，所述的直流配電單元通過電路連接DSP微處理器，DSP的另一端通過電路連接交流配電負(fù)載單位；所述的一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用Matlab仿真及小信號分析方法建立傳遞函數(shù)信號；所述的一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)用雙BOOST電路對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償；所述的一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用主動擾動的方法防止孤島效應(yīng)。本發(fā)明以下技術(shù)效果：具有可靠并網(wǎng)保護(hù)功能，不僅可以根據(jù)電網(wǎng)過、欠壓；過、欠頻等情況下自動解列，和恢復(fù)后自動并網(wǎng)，而且可以利用軟件鎖相環(huán)主動擾動技術(shù)實現(xiàn)發(fā)孤島效應(yīng)。
【專利說明】—種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用交流電力輸出的光伏發(fā)電系統(tǒng)。由光伏陣列、充電控制器、逆變電源四部分組成，而逆變電源是關(guān)鍵部件。逆變電源將直流電轉(zhuǎn)化為交流，功率晶體管交替開通得到交流電力，若直流電壓較低，則通過交流變壓器升壓，得到標(biāo)準(zhǔn)交流電壓和頻率。對大容量的逆變電源，由于直流母線電壓較高，交流輸出一般不需要變壓器升壓即能達(dá)到220V，在中、小容量的逆變電源中，由于直流電壓較低，如12V、24V，就必須設(shè)計升壓電路。中、小容量的逆變電源一般有推挽逆變電路、全橋逆變電路和高頻升壓你變電路三種，推挽電路將升壓變壓器的中性抽頭接于正電源，兩只功率管交替工作，輸出得到交流電力，由于功率晶體管共地邊接，驅(qū)動及控制電路簡單，另外由于變壓器具有一定的漏感，可限制短路電流，因而提高了電路的可靠性。其缺點是變壓器利用率低，帶動感性負(fù)載的能力較差。逆變電源的主電路均需要有控制電路來實現(xiàn)，一般有方波和正弦波兩種控制方式，方波輸出的逆變電源電路簡單，成本低，但效率低，諧波成份大。正弦波輸出是逆變電源的發(fā)展趨勢，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，有PWM功能的微處理也問世，因此正弦波輸出的逆變技術(shù)已經(jīng)成熟。美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家對于光伏并網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)較早，而且增長很快，80年代以來以每年10-15%的速度增長，國內(nèi)起步較晚，我國于1958年開始研究光伏技術(shù)，我國的光伏工業(yè)在20世紀(jì)80年代以前尚處于雛形，80年代以后，國家開始對光伏工業(yè)和光伏市場的發(fā)展給以支持，中央和地方政府在光伏領(lǐng)域投入了一定資金，使得我國十分弱小的光伏工業(yè)得到了鞏固并在許多領(lǐng)域開始示范，如微波中繼站、部隊通信系統(tǒng)、水閘和石油管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)、農(nóng)村載波電話系統(tǒng)、小型戶用系統(tǒng)和農(nóng)村供電系統(tǒng)以及并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等，國內(nèi)從“九五”期間開始重視并網(wǎng)技術(shù)的研究，但是企業(yè)實施研究并做成產(chǎn)品的只有寥寥幾家。《可再生能源法》的頒布、實施和一系列新政策的出臺，將會給并網(wǎng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用帶來一個前所未有的機(jī)會。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有的太陽能并網(wǎng)裝置功耗大，安全性相對較差等問題，本發(fā)明提供了一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明是將太陽能電池陣列所發(fā)出的的直流轉(zhuǎn)變成交流電饋送電網(wǎng)，它將集成入陽能電池最大功率在跟蹤功能(MPPT)，追蹤太陽能電池板的最大輸出功率，能有效提高太陽能的利用效率，同時還具備并網(wǎng)保護(hù)功能，不但能根據(jù)電網(wǎng)過壓、欠壓、過頻、欠頻等情況自動解列和自動并網(wǎng)運行，同時利用主動和被動式孤島檢出技術(shù)，實現(xiàn)反孤島運行。具體研究內(nèi)容如下:模糊邏輯控制(FLC-Fuzzy logic Controller)在最大功率跟蹤(MPPT)中的應(yīng)用；數(shù)字信號處理DSP在鎖相環(huán)和主動擾動防止孤島效應(yīng)的應(yīng)用；Matlab仿真小信號分析法建立傳遞函數(shù)及模糊控制和實驗結(jié)果的精確反模糊過程；本發(fā)明預(yù)計達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下:
[0005]轉(zhuǎn)換效率可達(dá):94% ;功率因數(shù):0.99 (接近I);對電網(wǎng)不產(chǎn)生干擾，電流總諧波2.5% ；
[0006]太陽能電池最大功率跟蹤(MPPT)的控制精度在95%以上，使太陽能電池輸出能力充分發(fā)揮；
[0007]具有可靠并網(wǎng)保護(hù)功能，不僅可以根據(jù)電網(wǎng)過、欠壓；過、欠頻等情況下自動解列，和恢復(fù)后自動并網(wǎng)，而且可以利用軟件鎖相環(huán)主動擾動技術(shù)實現(xiàn)發(fā)孤島效應(yīng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0009]圖1為本發(fā)明的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)線路圖；
[0010]圖2為本發(fā)明的交替型Boost功率因數(shù)校正電路；
[0011]圖3為本發(fā)明的交替型Boost功率因數(shù)校正電路的四種工作狀態(tài)；

【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明具體是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0013]一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能光伏陣列、直流配電單元、功率模塊、交流配電負(fù)載單位、交流配電計量單位、液晶顯示器及鍵盤、獨立電網(wǎng)、DSP微處理器。太陽能光伏陣列包括至少兩個光伏發(fā)電裝置(太陽能電池板)，所有的光伏發(fā)電裝置連接直流配電單元一端，直流配電單元另一端連接DSP微處理器和功率模塊，DSP連接有液晶顯示及鍵盤，交流配電負(fù)載單位連接有獨立電網(wǎng)。
[0014]本發(fā)明應(yīng)用了軟件鎖相環(huán)(SPLL)及數(shù)字信號處理(DSP)。
[0015]DSP微處理器進(jìn)行最大功率跟蹤采用的是模糊邏輯控制(FLC)，由于日照的不確定性，太陽電池陣列的溫度變化，負(fù)載的變化和太陽電池U-1的強(qiáng)烈非線性，針對這樣的非線性系統(tǒng)，應(yīng)用模糊控制方法，借助Matlab工具，Matlab模糊控制工具拓展了 Matlab對模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計能力，通過交互式圖形工具，通過命令行函數(shù)或基于模糊聚類或自適應(yīng)神經(jīng)模糊技術(shù)實現(xiàn)。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)實時性和動態(tài)性能好，而且穩(wěn)定，不會出現(xiàn)誤判斷現(xiàn)象，精度高達(dá)95%。
[0016]光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變電源是利用功率器件IPM，在控制系統(tǒng)控制下，將光伏直流變換單元輸出的直流電能變換成交流電能，并回饋至電網(wǎng)，其控制技術(shù)核心采用了 PWM逆變技術(shù)，實現(xiàn)電能在變流裝置與電網(wǎng)間雙向流動，當(dāng)系統(tǒng)工作時，首先控制系統(tǒng)接受來自直流側(cè)以及網(wǎng)側(cè)的電量檢測信號，在控制系統(tǒng)內(nèi)64位DSP的統(tǒng)一控制下，通過最大功率尋優(yōu)，電壓、電流調(diào)節(jié)，以及空間矢量PWM波型發(fā)生等向功率驅(qū)動，主電路發(fā)出控制指令，實現(xiàn)光伏整列的并網(wǎng)發(fā)電。變流裝置既可以工作于整流狀態(tài)，也可以工作于逆變狀態(tài)。其關(guān)鍵在于網(wǎng)側(cè)電流的控制。如果網(wǎng)測電流與電網(wǎng)電壓同相位，則實現(xiàn)了單位功率因數(shù)整流控制；如果網(wǎng)側(cè)電流與電網(wǎng)電壓相位相反，則實現(xiàn)了單位因數(shù)逆變控制。進(jìn)行光伏并網(wǎng)發(fā)電時，穩(wěn)態(tài)時裝置應(yīng)運行于逆變狀態(tài)。
[0017]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能光伏陣列、直流配電單元、功率模塊、交流配電負(fù)載單位、交流配電計量單位、液晶顯示器及鍵盤、獨立電網(wǎng)，其特征在于，所述的直流配電單元通過電路連接DSP微處理器，DSP的另一端通過電路連接交流配電負(fù)載單位；所述的一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用Matlab仿真及小信號分析方法建立傳遞函數(shù)信號；所述的一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)用雙BOOST電路對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償；所述的一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用主動擾動的方法防止孤島效應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的DSP微處理器進(jìn)行最大功率跟蹤采用的是模糊邏輯控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的液晶顯示器安裝有按鍵查詢參數(shù)系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，訴說的按鍵查詢系統(tǒng)由控制局域網(wǎng)和RS232和RS485串行通訊相結(jié)合的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)參數(shù)測量及計量體系構(gòu)建。
【文檔編號】H02J3/38GK104426161SQ201310386448
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】顧佩莉 申請人:蘭州新盛光伏科技有限公司