光伏发电技术系列讲座（2） 光伏发电中电力电子技术

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1、·技术讲座·王宏华·光伏发电中的电力电子技术光伏发电技术系列讲座(2)光伏发电中的电力电子技术王宏华(河海大学自动化工程系，江苏南京210098)摘要：阐述了太阳能光伏发电系统中电力电子功率变换器的基本结构和工作原理，综述了国内外光伏发电系统中电力电子变流技术的发展现状及发展趋势。关键词：电力电子技术；变换器；光伏发电系统中图分类号：TKS1文献标志码：A文章编号：1671-5276(2010)05-0175-03TheSeriesofLecturesonPhotovoltaiePowerTechnology(Part2)PI．incipleand

2、DevelopmentofthePowetElectronicsinPhotovoltaicPowerWANGHong．hua(DepartmentofAutomationEngineering，HohaiUniversity，Nanjing210098，China)Abstract：Thispaperdescdbestheprincipleandstructureofthepowerconve~ersinphotovoltaicpowersystem，andpresentsthelatestdevelopmenttrendandresearchp

3、rogressofthepowerelectronicsinphotovoltaicpower．Keywords：powerelectronics；converter；photovoRaicpowersystem术形成；而自20世纪8O年代以来，以全控型电力电子器0引言件(GTO，GTR，功率MOSFET，IGBT，MOS场控晶闸管(MCT)，集成门极换流可关断晶闸管(IGCT))及功率集成太阳能光伏电池所发出的电能是随太阳光辐照度、环电路为主的现代电力电子技术发展尤为迅速，DC—DC变境温度、负载等变化而变化的不稳定直流电，是难以满足换(降压、升

4、压、降压一升压、升压一降压)电路拓扑、DC—用电负载对电源品质要求的“粗电”-，为此需要应用电AC变换(逆变)控制技术(SPWM，SVPWM)及逆变器多电力电子变流技术对其进行直流一直流(DC—DC)或直流平、多重化技术均得到长足发展。一交流(DC—AC)变换，以获得稳定的高品质直流电或交事实上，电力电子功率变换器及其控制技术是实现光流电供给负载或电网，如图1所示。伏发电系统能够理想地向负载或电网提供电力这一最终目标的重要物质基础之一。本文阐述了光伏直流变换电路、光伏逆变电路的的基本结构和工作原理，综述了光伏发电系统中电力电子变流技术的发展现状及发

5、展趋势。1光伏直流变换电路光伏电池是一种输出特性迥异于常规电源的直流电电网源，对电压接受型负载(如蓄电池)、电流接受型(如永磁直流电动机)、纯阻性负载3种不同类型的负载，其匹配特性也迥然相异。随着天气(辐照度、温度)变化，实时调整负载的伏安特性使其相交于光伏电池伏安特性的最大功率输出点处，降低负载失配功率损失，实现“最大功率(b)并网型(两级式)点跟踪(MPPT)”是光伏直流变换电路的主要功能之一。圈1典型光伏发电系统基本结构光伏直流变换电路主要有脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)两种方法，其中，PWM为常用控制方众所周知，电力电子电路

6、功率变换技术是和电力电子法。光伏直流变换器主电路分直接变换(直流斩波器，无器件同步发展的。1957年硅晶闸管(SCR)问世，标志变压器隔离)和间接变换(开关电源型DC／DC变换器，有着以半控型电力电子器件(SCR)为主的传统电力电子技变压器隔离)两大类J，如表1。作者简介：王宏华(1963一)，男，江苏泰州人，博士，现为河海大学教授、博士生导师。研究方向为新型交直流电力传动等。M~hmeBuildingAutomation，Oct2010，39(5)：175—177·l75··技术讲座·王宏华·光伏发电中的电力电子技术表1光伏直流变换器主电路拓扑的

7、类型“Buck(降压)、Boost(升压)主电路是最基本的变换器直流变换器特点拓扑，由此可派生出多种组合结构。表1所列4种直流斩波器的输入输出的一根线均是共用的，故统称为“三端开如图2，s、D、L、C组成降压斩波器，调节S的关式稳压器”。Buck变开通占空比可调节负载电压，以调节光伏阵列工作换器点。设置cs是为了保证光伏阵列输出电流连续，带高频变压器隔离的多种间接变换器拓扑分别派生于以免发电功率损失。结构简单、效率高、易控制。各基本DC—DC变换器，亦称为直一交一直变换器，其克服如图3，L、s、D、c组成升压斩波器。当s开通了直流斩波器输入输出不隔

8、离、输入输出电压或电流比受时，L储能；s关断时，L所储磁能转化成的感应电压与光伏阵列输出电压串联相加向负载供电，S的限制、